RTC DS1307 - Descripción de pines, características y funcionamiento del DS1307

¿Qué son los relojes de tiempo real?

Los relojes en tiempo real (RTC), como su nombre indica, son módulos de reloj. El CI del reloj en tiempo real (RTC) DS1307 es un dispositivo de 8 pines que utiliza una interfaz I2C. El DS1307 es un reloj/calendario de bajo consumo con 56 bytes de SRAM de respaldo de batería. El reloj/calendario proporciona datos calificados de segundos, minutos, horas, día, fecha, mes y año. La fecha de finalización de cada mes se ajusta automáticamente, especialmente para los meses con menos de 31 días.

Están disponibles como circuitos integrados (CI) y supervisan la temporización como un reloj y también manejan la fecha como un calendario. La principal ventaja de los RTC es que disponen de una batería de reserva que mantiene el reloj/calendario en funcionamiento aunque se produzca un fallo de alimentación. Se necesita una corriente excepcionalmente pequeña para mantener el RTC animado. Podemos encontrar estos RTC en muchas aplicaciones como sistemas integrados y placas base de ordenador, etc. En este artículo vamos a ver uno de los relojes de tiempo real (RTC), el DS1307.

Descripción de los pines del DS1307:

Clavija 1, 2 Conexiones para el cristal de cuarzo estándar de 32,768 kHz. El circuito del oscilador interno está pensado para funcionar con un cristal que tenga una capacidad de carga especificada de 12,5pF. X1 es la entrada del oscilador y puede conectarse alternativamente a un oscilador externo de 32,768 kHz. La salida del oscilador interno, X2, se desvía si se conecta un oscilador externo a X1.

Clavija 3: Entrada de batería para cualquier célula de litio estándar de 3V u otra fuente de energía. El voltaje de la batería debe estar entre 2V y 3,5V para un funcionamiento adecuado. La tensión nominal del punto de desconexión de la protección contra escritura, a la que se deniega el acceso al RTC y a la RAM del usuario, está establecida por el circuito interno como 1,25 x VBAT nominal. Una batería de litio de 48mAhr o superior respaldará al DS1307 durante más de 10 años en ausencia de alimentación a 25ºC. Reconocido por UL para asegurar contra la corriente de carga inversa cuando se utiliza junto con una batería de litio.

Clavija 4 Tierra.

Clavija 5 Entrada/salida de datos en serie. La entrada/salida de la interfaz serie I2C es el SDA, que es de drenaje abierto y requiere una resistencia de pull up, permitiendo una tensión de pull up de hasta 5,5V. Independientemente de la tensión en VCC.

Pin 6 Entrada de reloj serie. Es la entrada del reloj de la interfaz I2C y se utiliza en la sincronización de datos.

Clavija 7 Conductor de onda cuadrada/salida. Cuando se activa, el bit SQWE se pone a 1, el pin SQW/OUT da salida a una de las cuatro frecuencias de onda cuadrada (1Hz, 4 kHz, 8 kHz y 32 kHz). También es de drenaje abierto y requiere una resistencia externa de pull-up. Requiere la aplicación de Vcc o Vb para que funcione SQW/OUT, con una tensión de pull up permitida de 5,5V y puede dejarse flotando, si no se utiliza.

Clavija 8: Fuente de alimentación primaria. Cuando se aplica una tensión dentro de los límites normales, el dispositivo es totalmente accesible y se pueden escribir y leer datos. Cuando se conecta una fuente de alimentación de reserva al dispositivo y VCC está por debajo de VTP, se inhiben las lecturas y escrituras. Sin embargo, a bajas tensiones, la función de cronometraje sigue funcionando.

Características:

• Señal de salida de onda cuadrada programable
• Circuito de detección y conmutación automática de fallos de alimentación
• Consume menos de 500nA en el modo de reserva de la batería con el oscilador en funcionamiento
• Disponible en DIP de 8 pines o SOIC
• Reconocido por Underwriters Laboratory (UL)
• El reloj en tiempo real (RTC) cuenta los segundos, los minutos, las horas, la fecha del mes, el mes, el día de la semana y el año con compensación de años bisiestos válidos hasta el 2100
• rAM no volátil de 56 bytes para el almacenamiento de datos
• Interfaz de dos hilos (I2C)

El uso del DS1307 consiste principalmente en escribir y leer los registros de este chip. La memoria contiene los 64 registros de 8 bits del DS1307 que se direccionan de 0 a 63 (de 00H a 3FH el sistema hexadecimal). Los primeros ocho registros se utilizan para el registro del reloj, los 56 restantes pueden utilizarse como RAM que contiene variables temporales si se desea. Los siete primeros registros contienen información sobre la hora del reloj, incluyendo: segundos, minutos, horas, secundario, fecha, mes y año. El DS1307 incluye varios componentes, como los circuitos de alimentación, los circuitos del oscilador, el controlador lógico y el circuito de interfaz I2C y el registro del puntero de direcciones (o RAM). Veamos el funcionamiento del DS1307.

Funcionamiento del DS1307:

En el circuito simple, las dos entradas X1 y X2 están conectadas a un oscilador de cristal de 32,768 kHz como fuente para el chip. VBAT se conecta al cultivo positivo de un chip de batería de 3V. La alimentación Vcc de la interfaz I2C es de 5V y se puede dar mediante microcontroladores. Si no se concede la alimentación Vcc se inhiben las lecturas y las escrituras.

Las condiciones de ARRANQUE y PARADA son necesarias cuando un dispositivo quiere establecer la comunicación con un dispositivo de la red I2C.

• Proporcionando un código de identificación del dispositivo y una dirección de registro, podemos implementar la condición de INICIO para acceder al dispositivo.
• Se puede acceder a los registros en orden de serie hasta que se implemente una condición de PARADA

La condición de ARRANQUE y de PARADA cuando el DS1307 se comunica por I2C con el microcontrolador se muestra en la siguiente figura.

El dispositivo está configurado como se indica en la siguiente figura. El DS1307 tiene el bus de 2 hilos conectado a dos pines del puerto de E/S del DS5000: SCL - P1.0, SDA - P1.1. El V_DD es de 5V, R_P = 5KΩ y el DS5000 es mediante un cristal de 12 MHz. El otro dispositivo secundario podría ser cualquier otro dispositivo que reconozca el protocolo de 2 hilos, como el termómetro y termostato digital DS1621. La interfaz con el D5000 se ha realizado utilizando el hardware y el software del Kit DS5000T. Estos kits de desarrollo permiten utilizar el PC como un terminal tonto utilizando los puertos serie del DS5000 para sustituir algunas palabras con el teclado y el monitor. Típica disposición de bus de 2 hilos, se ha definido el siguiente protocolo de bus durante la información de intercambio de datos; la línea de datos debe permanecer estable siempre que la línea de reloj esté alta. Los cambios en la línea de datos mientras la línea de reloj esté alta se interpretarán como señales de control.

En consecuencia, se han definido las siguientes condiciones del bus:

Iniciar la transferencia de datos: Un cambio en el estado de la línea de datos de alto a bajo, mientras la línea de reloj está alta, define una condición de INICIO.

Detener la transferencia de datos: Un cambio en el estado de la línea de datos de bajo a alto, mientras la línea de reloj está alta, define la condición de PARADA.

Datos válidos: El estado de la línea de datos representa datos válidos cuando, tras una condición de ARRANQUE, la línea de datos es estable durante el periodo alto de la señal de reloj. Los datos de la línea deben cambiar durante el periodo bajo de la señal de reloj. Hay un pulso de reloj por cada bit de datos.
Cada transferencia de datos se inicia con una condición de INICIO y termina con una condición de PARO. El número de bytes de datos transferidos entre las condiciones de INICIO y PARO no está limitado, y lo determina el dispositivo maestro. La información se transfiere por bytes y cada receptor acusa recibo con un noveno bit.

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