X1203实时时钟芯片的原理与应用

1 概述

X1203集成电路是一个带时钟/日历和两个闹钟（报警）的实时时钟芯片。它内含双端口时钟和报警器寄存器，这使其即使在读、写操作期间也能精确工作。

该时钟/日历芯片提供了可通过一组寄存器进行控制和读出的功能。时钟使用低成本的32.768kHz晶振输入，能以秒、分、时、日、星期、月和年来单位跟踪时间。X1203具有闰年校正功能，并能对小于31开的月份自动进行调整。

X1203提供了一个VBACK备用电源输入引脚，利用该引脚能使器件用不可充电的电源作备用电源。其电压为2.5～6V。X1203芯睡具有如下特点：

●具有安秒、10秒、分、10分、时、日、月或星期设置的中断输出。

●有供时基产生的重复报警；

●带有可与I2C互操作的2线接口，并具有400kHz数据传送速率；

●具有内部切换电路的辅助电源输入端；

●采用低功耗CMOS工艺制造，工作电流小于1μA，即使在编程期间，工作电源也不超过3mA，而在读数据期间，其工作电流小于400μA。

●具有5ms的典型非易失性写周期；

●高可靠性，具有10万次寿命周期，存储数据可保存100年。

X1203具有8脚SOIC8脚TSSOP两种封装形式，其引脚排列如图1所示。图2所示为其内部功能框图。

2 引脚说明

X1203有8个引脚，各引脚的功能如下：

SCL输入端的作用是使所有数据随时间同步输入器件并从器件输出。此引脚上的输入缓冲器总是激活的（不选通）。

SDA为双向引脚，用于把数据送入器件和从器件送出数据。它具有漏极开路输出，可以与其他漏极开路或集电极路输出端进行线“或”。输入缓冲器总是激活的（不选通）。

漏极开路输出要求使用上拉电阻。输出电路使用斜率控制下拉（slope controlled pull down），以控制输出信号的下降时间。X1203适用于400Hz的2线（2 wire）接口速度。

VBACK脚为备用电源输入引脚，通过此脚可向器件提供备用电源电压。在Vcc电源出现故障时，由VBACK向器件供电。

IRQ为中断信号输出端。信号从此端口输出并通知主处理器，以发出报警并请求动作。该端为漏极开路的低电平有效输出端。

X1和X2脚分别是反相放大器的输入和输出端。此放大器可在X1端接收外部32.768kHz的方波基准或被配置成片内振荡器，片内振荡器使用32.768kHz的石英晶体，器件能电后（当Vcc和VBACK都发生故障时）的起始时间是2000年元月1日星期六12：00a.m。直到至少有一个字节写入RTC寄存器时，时钟才开始计数。推荐使用的晶体是SeikoVT-200或EpsonC-00R RX。该晶体用于为时钟/振荡器提供时基，使用外部时基时，内部时钟可由X1脚的外部信号驱动，同时保持X2脚不连接。

虽然实时时钟不象其他时钟对电路板布局要求那样高，但仍要注意外部元件的布局。因为X1输入端的内部门限电平比较窄，因而存在于X1脚上的噪声会引起振荡。这些振荡将被认为是附加时钟，而使RTC的走时加快。设计时可在IRQ与Vcc之间接一个4.3kΩ的上拉电阻，并在Vss与Vcc间接一0.1μF的旁路电容。

Vcc和Vss脚分别为芯片的正、负电源输入端。其电源电压应选择在2.5V～6V之间。

X1203芯片的电源控制电路接受Vcc和VBACK输入。当Vcc超过VBACK时，它将自动切换到Vcc。X1203芯片的电源电路如图3所示。

3 应用

3.1 数据的定时记录

利用X1203中断（IRQ）信号可以“唤醒”一个睡眠系统，所以X1203芯片在这种情况下特别有用。如需一个便携式数据记录仪每小时收集一次数据。则可在该系统空闲时使其处于低功耗的“睡眠”方式，而在需要收集数据时让X1203发出报警信号将系统“唤醒”以收集数据。在数据收集完成时，再利用软件将系统置于睡眠方式，直到下一次报警中断。

3.2 记录事件发生的时间

在数据收集终端或灵通卡阅读器等便携式系统中，往往需要跟踪某种任务的发生。利用X1203可以记录事件发生的时间记录。在任务完成后，大部分便携式系统又返回到等待状态以节省电源。另外，还可设置X1203的双报警，以便在某一时间间隔内唤配系统去完成其他任务。

3.3 时间标记

在局域网（LAN）、传真机（FAX）和路由器（router）长途通信系统中，记录时间和保证安全是很重要的。如在传真机中使用一个实时时钟来标记文件送出和接收的时间。以记录用户校验文件发送所需的时间等。另外，将RTC与EEPROM组合在一起还可以保存重要的系统数据（如复制数目、最后服务的日期、制造信息）和用户信息。

3.4 同步系统

通过使用X1203的长时间间隔中断，可以向一个复杂的系统提供一个维持系统同步的同机制。当这些中断发生在已知的时间间隔时，利用X1203可以“唤醒”远处的或被隔离的系统元件，以便所有的系统元件一起工作。

X1203还提供了一个低电压检测电路，以监视突然的电源失效，避免系统处理器闭锁和丢失系统通信或同步信号，从而使系统的工作更加可靠。

RTC还可以把服务或保证期内的中断信息告诉用户，并可用在其他设备或事件中。例如汽车中油料的变化或发动机的转动、测试设备的校准、工业设备中传感器的替换以及其他类似的应用等。