基于DS1302/DS1307的串行时钟电路设计(2)
芯片都具有外形尺寸较小、成本低廉等优势,但这类芯片的通信速率一般较低,因而比
较适合便携式产品。许多实时时钟都采用电池供电,典型应用是利用一块小的锂电池在
主电源掉电时直接驱动振荡器和时钟电路.为有效延长电池的使用寿命,振荡器均需消
耗尽可能少的能量。DS1302 存在时钟精度不高,易受环境影响,出现时钟混乱等缺
点.DS1302 可以用于数据记录,特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录,能实现数
据与出现该数据的时间同时记录.这种记录对长时间的连续测控系统结果的分析及对
异常数据出现的原因的查找具有重要意义.传统的数据记录方式是隔时采样或定时采
样,没有具体的时间记录,因此,只能记录数据而无法准确记录其出现的时间;若采用单
片机计时,一方面需要采用计数器,占用硬件资源,另一方面需要设置中断、查询等,同样
耗费单片机的资源,而且,某些测控系统可能不允许.但是,如果在系统中采用时钟芯片
DS1302,则能很好地解决这个问题。
1.2. 时钟电路的发展历史及现状
实时时钟（REAL TIME CLOCK）英文缩写也叫RTC。实时时钟集成电路是一种高密度集成的专用时钟集成电路，适合于一切需要微功耗及准确计时的场合，如手机，电
视机，复费率电表，高精度时钟，可编程时间控制器，数码相机，等等。目前，世界
上各大半导体集成电路制造厂商都提供 RTC 产品。早期RTC 产品实质是一个带有计算
机通讯口的分频器。它通过对晶振所产生的振荡频率分频和累加，得到年、月、日、
时、分、秒等时间信息并通过计算机通讯口送入处理器处理。这一时期 RTC 的特征如
下：在控制口线上为并行口；功耗较大；采用普通 CMOS 工艺；封装为双列直插式；
芯片普遍没有现代 RTC 所具有的万年历及闰年月自动切换功能，也无法处理 2000 年
问题。现在已经被淘汰。在 90 年代中期出现了新一代 RTC，它采用特殊 CMOS 工艺；
功耗大为降低，典型值约 0.5μ A 以下；供电电压仅为 1.4V 以下；和计算机通讯口也
变为串行方式，出现了诸如三线 SIO/四线SPI，部分产品采用 2 线 I2C 总线；包封上采
用 SOP/SSOP 封装，体积大为缩小；功能上片内智能化程度大幅提高、具有万年历功
能，输出控制也变得灵活多样。其中日本 RICOH 推出的RTC 甚至已经出现时基软件调
校功能（TTF）及振荡器停振自动检测功能而且芯片的价格极为低廉。目前，这些芯
片已被客户大量使用中。最新一代RTC 产品中，除了包含第二代产品所具有的全部功
能，更加入了复合功能，如低电压检测，主备用电池切换功能，抗印制板漏电功能，
且本身封装更小（高度 0.85mm，面积仅为 2mm*2mm），如 RICOH 公司的代表产品
R2051。 以下就R2051 为例，说明现代 RTC 功能特征：
计时供电电压：典型值 0.75V
低耗电：典型值0.4μ A(最大值1.0μ A)/VDD=3V
内置主备用电池自动切换电路：时刻检测主供电电压，当主供电电压低于设定电
压时，自动切换为备用电源供电且备电方式灵活；
停振自动检测功能：芯片内部有监测电路，一旦晶振停振（即使有再次正常起振
起振运行）就在芯片内相应寄存器置位，可供系统判断计时数据的有效性
I2C 总线方式：通过SCL/SDA 两根线同CPU 通讯，占用口线少，通用性强；
2 个可编程中断，可由软件设定为定时中断输出，或方波输出（频率可选），电