DS1307Z+T&R

Analog Devices（前身为 Maxim Integrated/Dallas Semiconductor）的 DS1307Z+T&R 是电子行业应用最广泛的实时时钟集成电路之一。它提供完整的 BCD 编码时钟/日历，具有自动闰年补偿功能，以及 56 字节的电池备份非易失性 SRAM，所有功能均可通过简单的 I2C 串行接口访问。.

DS1307 是经典的 Arduino RTC 芯片，被广泛使用的 DS1307 突破板模块所普及，这些模块将 DS1307 与 32.768 kHz 晶体和 CR2032 纽扣电池结合在一起。这些模块是业余爱好者和制作者项目中最常见、最经济实惠的 RTC 解决方案。.

时钟/日历功能提供秒、分、小时（12 小时制，AM/PM 或 24 小时制）、星期、日期、月份和年份。年份字段为两位数（00-99），具有自动闰年补偿功能，有效期至 2100 年。时间和日期寄存器位于寄存器映射中的地址 00h-06h。.

56 字节的 NV SRAM（地址 08h-3Fh）由电池支持，可提供无限次的读/写循环，这与写耐久性有限的 EEPROM 不同。因此，SRAM 适合存储配置数据、校准值或经常变化的日志数据。.

I2C 接口以标准模式运行（最大 100 kHz）。DS1307 始终作为从设备运行，其固定的 7 位地址为 0x68（二进制 1101000）。接口支持字节写入和突发读取操作，允许在单个 I2C 事务中读取整个时间/日期。.

电源故障自动检测和切换电路监控 VCC 电源。当 VCC 下降到电池电压 (VBAT) 以下时，设备会自动切换到电池供电，以维持计时和 SRAM 数据。振荡器运行时，备用电池电流通常小于 500 nA，这使得 CR2032 纽扣电池（220 mAh）理论上可以维持 50 年以上的计时（不过电池自放电通常会将实际寿命限制在 5-10 年）。.

可编程方波输出（SQW/OUT 引脚）可产生四种频率：1 Hz、4.096 kHz、8.192 kHz 和 32.768 kHz，由控制寄存器（地址 07h）中的 RS0 和 RS1 位控制。当方波被禁用时，输出还可用作由 OUT 位控制的简单逻辑输出。1 Hz 输出尤其适用于产生 1 秒钟的中断，用于 MCU 计时同步。.

DS1307 需要一个连接在 X1 和 X2 引脚之间的 32.768 kHz 外部晶体。晶体和相关负载电容器必须尽可能靠近集成电路，以最大限度地减少寄生电容，确保可靠振荡。DS1307 的典型负载电容为 12.5 pF。.

后缀 Z 表示 SOIC-8（150 密耳）表面贴装封装。后缀 plus 表示符合无铅/RoHS 规范。后缀 T&R 表示用于自动 SMT 组装的卷带包装。商用温度范围版本（0 至 70 摄氏度）的后缀为 Z，不带 N；工业温度范围版本（-40 至 85 摄氏度）的后缀为 ZN。.

DS1307Z+T&R 可作为带备用电池的 I2C 从站实时时钟运行，通过外部 32.768 kHz 晶体振荡器保持准确的时间和日期。.

振荡器电路：DS1307 包含一个内部振荡器电路，需要在 X1 和 X2 之间连接一个外部 32.768 kHz 音叉晶体。只要 VCC 或 VBAT 供电，振荡器就会持续运行。振荡器电路包括为晶体设计的内部负载电容，负载电容为 12.5 pF。可以通过将 CH（时钟停止）位（地址 00h 的秒寄存器第 7 位）设置为 1 来禁用振荡器；当 CH 为 0 时（上电后 VBAT 有效时的默认值），振荡器正常运行。.

时钟/日历逻辑：32.768 kHz 振荡器输出通过 15 级二进制纹波计数器向下分频，产生 1 Hz 的刻度。每个 1 Hz tick 都会使秒计数器递增。秒计数器每 60 秒滚动一次，以递增分钟，每 60 秒滚动一次，以递增小时，依此类推。当小时数从 23 翻转到 00（午夜）时，星期计数器递增。日期计数器的增量取决于月份和年份（二月自动闰年补偿）。所有时间和日期值都以 BCD（二进制十进制）格式存储在寄存器映射中。.

I2C 从接口：DS1307 作为 I2C 从设备运行，其固定的 7 位地址为 0x68（二进制 1101000）。主设备通过发送 START（开始）条件启动通信，随后发送从设备地址和一个 R/W 位。对于写操作，主站发送寄存器地址指针，然后是数据字节。对于读操作，主站首先写入寄存器地址指针，然后重复发出 START（开始），并读取数据字节。每读取一个字节后，寄存器地址指针都会自动递增，这样就能在一个脉冲串中读取整个时间/日期（7 个字节）。.

电源故障检测和开关：器件持续监控 VCC。当 VCC 低于 VBAT 加约 0.2 V 时，内部电源开关会断开 VCC 并连接 VBAT，为振荡器和 SRAM 供电。在这种电池备份模式下，I2C 接口被禁用，SQW/OUT 引脚被驱动为低电平。当 VCC 升至 VBAT 加约 0.2 V 以上时，器件切换回 VCC 电源，I2C 接口变为激活状态，SQW/OUT 引脚恢复其编程功能。这种切换是无闪烁的，不会影响计时精度。.

BCD 计时寄存器：时间和日期以 BCD 格式存储在七个寄存器（00h-06h）中。时间/日期的每一位数占用一个单独的 4 位半字节：例如，秒寄存器的第 6-4 位存储秒的十位数，第 3-0 位存储单位数。寄存器 00h 的第 7 位是 CH（时钟停止）位。寄存器 02h 的第 6 位是 12/24 小时模式选择位。在 12 小时模式下，第 5 位是 AM/PM 指示器。星期寄存器（03h）是一个从 1 到 7 的简单计数器，在午夜时递增。.

方波输出：当 SQWE 位（控制寄存器的第 4 位，位址 07h）置 1 时，SQW/OUT 引脚可产生四种频率（1 Hz、4.096 kHz、8.192 kHz、32.768 kHz）之一的方波。 频率由 RS1:RS0 位（控制寄存器的第 1:0 位）选择。当 SQWE 为 0 时，SQW/OUT 引脚输出 OUT 位（控制寄存器的第 7 位）中编程的逻辑电平。.

NV SRAM：56 字节的 NV SRAM（地址 08h-3Fh）是通用读/写存储器，在 VCC 出现故障时由备用电池维持。与 EEPROM 不同，它没有写入周期限制或写入延迟，因此适用于频繁更新的数据，如警报设置、校准值或滚动日志。.