Rev 1; 2/05
高精度、
_________________________________
DS3231
的温补晶体振荡器
是低成本、高精度
(TCXO)
端，断开主电源时仍可保持精确的计时。集成晶体振荡
器提高了器件的长期精确度，并减少了生产线的元件数
量。
DS3231
300mil的SO
保持秒、分、时、星期、日期、月和年信息。少于
RTC
天的月份，将自动调整月末日期，包括闰年补偿。时
31
提供商用级和工业级温度范围，采用16引脚、
封装。
钟的工作格式可以是24小时或带
格式。提供两个可编程日历闹钟和一路可编程方波输出。
2
地址与数据通过
双向总线串行传输。
C
I
精密的、经过温度补偿的电压基准和比较器用来监视
状态，检测电源故障、提供复位输出，并在必要时自动
切换到备用电源。另外，
输入以产生外部复位信号。
实时时钟
I2C
(RTC)
和晶体。该器件包含电池输入
AM/PM
监视引脚可以作为手动按钮
RST
指示的12小时
_________________________________
服务器 电表
远程信息处理系统
GPS
概述
，具有集成
V
CC
应用
I2C
集成
RTC/TCXO/
_________________________________
♦ 0°C至+40°C
♦ -40°C至+85°C
为连续计时提供备用电池输入
♦
工作温度范围
♦
商用级：
工业级：
低功耗
♦
实时时钟提供秒、分、时、星期、日期、月、
♦
年信息，并提供有效期到
两个日历闹钟
♦
可编程方波输出
♦
快速
♦
♦ 3.3V
♦
♦
♦ RST
(400kHz) I2C
工作电压
数字温度传感器输出：精度为
老化修正寄存器
输入/输出
______________________________
范围内精度为
范围内精度为
0°C至+70°C
-40°C至+85°C
接口
±2ppm
±3.5ppm
年的闰年补偿
2100
±3°C
定购信息
晶体
DS3231
特性
PART TEMP RANGE PIN-PACKAGE
DS3231S 0°C to +70°C 16 SO DS3231S
DS3231SN -45°C to +85°C 16 SO DS3231SN
引脚配置在数据资料的最后部分给出。
_______________________________________________________________
V
CC
V
CC
INT/SQW
DS3231
GND
产品，即得到了
32kHz
V
BAT
Philips I2C
的专利许可、将这些产品用于符合
CPU
购买
Maxim Integrated Products, Inc.
定义的
标准规范的系统。
I2C
V
R
= tR/C
PU
V
CC
B
R
PU
或其从属授权关联公司的
CC
R
PU
SCL
SDA
RST
I2C
TOP
MARK
典型工作电路
Philips
______________________________________________ Maxim Integrated Products 1
本文是
翻译错误，如需确认任何词语的准确性，请参考
正式英文资料的译文，
Maxim
不对翻译中存在的差异或由此产生的错误负责。请注意译文中可能存在文字组织或
Maxim
索取免费样品和最新版的数据资料，请访问
Maxim
Maxim
提供的英文版资料。
的主页：
www.maxim-ic.com.cn
。
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
Voltage Range on VCC, V
INT/SQW Relative to Ground.............................-0.3V to +6.0V
Operating Temperature Range ...........................-40°C to +85°C
Junction Temperature......................................................+125°C
DS3231
Stresses beyond those listed under “Absolute Maximum Ratings” may cause permanent damage to the device. These are stress ratings only, and functional
operation of the device at these or any other conditions beyond those indicated in the operational sections of the specifications is not implied. Exposure to
absolute maximum rating conditions for extended periods may affect device reliability.
, 32kHz, SCL, SDA, RST,
BAT
Storage Temperature Range ...............................-40°C to +85°C
Lead Temperature
(Soldering, 10s).....................................................+260°C/10s
Soldering Temperature....................................See the Handling,
PC Board Layout, and Assembly section.
RECOMMENDED DC OPERATING CONDITIONS
(TA= T
Supply Voltage
Logic 1 Input SDA, SCL V
Logic 0 Input SDA, SCL V
Pullup Voltage
(SDA, SCL, 32kHz, INT/SQW)
to T
MIN
, unless otherwise noted.) (Notes 1, 2)
MAX
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
V
V
V
CC
BAT
IH
IL
PU
VCC = 0V 5.5V V
2.3 3.3 5.5 V
2.3 3.0 5.5 V
0.7 x
V
CC
-0.3
VCC +
0.3
+0.3 x
V
CC
V
V
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(VCC= 2.3V to 5.5V, VCC> V
= +25°C, unless otherwise noted.) (Notes 1, 2)
T
A
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
Active Supply Current I
Standby Supply Current I
Temperature Conversion Current I
Power-Fail Voltage V
Logic 0 Output, 32kHz, INT/SQW,
SDA
Logic 0 Output, RST V
Output Leakage Current 32kHz,
INT/SQW, SDA
Input Leakage SCL I
RST Pin I/O Leakage I
V
Leakage Current
BAT
Active)
(V
CC
2 _____________________________________________________________________
BAT
, TA= T
CCSCONV
I
BATLKG
MIN
CCA
CCS
PF
V
OL
OL
I
LO
LI
OL
to T
, unless otherwise noted.) (Typical values are at V
MAX
(Notes 3, 4)
I2C bus inactive, 32kHz
output on, SQW output off
(Note 4)
I2C bus inactive, 32kHz
output on, SQW output off
I
= 3mA 0.4 V
OL
I
= 1mA 0.4 V
OL
VCC = 3.63V 200
= 5.5V 300
V
CC
VCC = 3.63V 110
V
= 5.5V 170
CC
VCC = 3.63V 575
V
= 5.5V 650
CC
Output high impedance -1 0 +1 µA
-1 +1 µA
RST high impedance (Note 5) -200 +10 µA
25 100 nA
= 3.3V, V
CC
2.35 2.575 2.70 V
= 3.0V, and
BAT
µA
µA
µA
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
ELECTRICAL CHARACTERISTICS (continued)
(VCC= 2.3V to 5.5V, VCC> V
= +25°C, unless otherwise noted.) (Notes 1, 2)
T
A
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
Output Frequency f
Frequency Stability vs.
Temperature (Commercial)
Frequency Stability vs.
Temperature (Industrial)
BAT
, TA= T
∆f/f
∆f/f
MIN
OUT
OUT
OUT
to T
, unless otherwise noted.) (Typical values are at V
MAX
V
= 3.3V or V
CC
V
= 3.3V or
CC
= 3.3V
V
BAT
V
= 3.3V or
CC
V
= 3.3V
BAT
= 3.3V 32.768 kHz
BAT
0°C to +40°C ±2
>40°C to +70°C ±3.5
-40°C to <0°C ±3.5
0°C to +40°C ±2
>40°C to +85°C ±3.5
= 3.3V, V
CC
= 3.0V, and
BAT
ppm
ppm
Frequency Stability vs. Voltage ∆f/V 1 ppm/V
-40°C 0.7
Trim Register Frequency
Sensitivity per LSB
∆f/LSB Specified at:
+25°C 0.1
+70°C 0.4
ppm
+85°C 0.8
Temperature Accuracy Temp VCC = 3.3V or V
= 3.3V -3 +3 °C
BAT
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(VCC= 0V, V
Active Battery Current I
Timekeeping Battery Current I
Temperature Conversion Current I
Data-Retention Current I
= 2.3V to 5.5V, TA= T
BAT
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
to T
MIN
BATA
BATT
BATTC
BATTDR
, unless otherw.ise noted.) (Note 1)
MAX
V
= 3.63V 70
EOSC = 0, BBSQW = 0,
SCL = 400kHz (Note 4)
EOSC = 0, BBSQW = 0,
EN32kHz = 1,
SCL = SDA = 0V or
S C L = S D A = V
EOSC = 0, BBSQW = 0,
SCL = SDA = 0V or
SCL = SDA = V
EOSC = 1, SCL = SDA = 0V, +25°C 100 nA
BAT
BAT
( Note 4)
BAT
V
= 5.5V 150
BAT
V
= 3.63V 0.84 3.0
BAT
= 5.5V 1.0 3.5
V
BAT
V
= 3.63V 575
BAT
V
= 5.5V 650
BAT
DS3231
µA
µA
µA
_____________________________________________________________________ 3
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
AC ELECTRICAL CHARACTERISTICS
(VCC= V
CC(MIN)
SCL Clock Frequency f
to V
CC(MAX)
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
or V
BAT
= V
BAT(MIN)
SCL
DS3231
Bus Free Time Between STOP
and START Conditions
Hold Time (Repeated) START
Condition (Note 6)
Low Period of SCL Clock t
High Period of SCL Clock t
Data Hold Time (Notes 7, 8) t
Data Setup Time (Note 9) t
Start Setup Time t
Rise Time of Both SDA and SCL
Signals (Note 10)
Fall Time of Both SDA and SCL
Signals (Note 10)
Setup Time for STOP Condition t
Capacitive Load for Each Bus
Line (Note 10)
Capacitance for SDA, SCL C
Pulse Width of Spikes That Must
Be Suppressed by the Input Filter
Pushbutton Debounce PB
Reset Active Time t
Oscillator Stop Flag (OSF) Delay t
Temperature Conversion Time t
t
BUF
t
HD:STA
LOW
HIGH
HD:DAT
SU:DAT
SU:STA
t
R
t
F
SU:STO
C
B
I/O
t
SP
DB
RST
OSF
CONV
晶体
to V
BAT(MAX)
Fast mode 100 400
Standard mode 0 100
Fast mode 1.3
Standard mode 4.7
Fast mode 0.6
Standard mode 4.0
Fast mode 1.3
Standard mode 4.7
Fast mode 0.6
Standard mode 4.0
Fast mode 0 0.9
Standard mode 0 0.9
Fast mode 100
Standard mode 250
Fast mode 0.6
Standard mode 4.7
Fast mode 300
Standard mode
Fast mode 300
Standard mode
Fast mode 0.6
Standard mode 4.7
(Note 11) 100 ms
, V
BAT
> VCC, TA= T
MIN
to T
, unless otherwise noted.) (Note 1)
MAX
20 +
0.1C
B 1000
20 +
0.1C
B 300
10 pF
30 ns
250 ms
250 ms
125 200 ms
kHz
µs
µs
µs
µs
µs
ns
µs
ns
ns
µs
400 pF
POWER-SWITCH CHARACTERISTICS
(TA= T
VCC Fall Time; V
V
PF(MIN)
VCC Rise Time; V
V
PF(MAX)
Recovery at Power-Up t
4 _____________________________________________________________________
to T
MAX
PF(MAX)
PF(MIN)
)
to
to
t
VCCF
t
VCCR
REC
(Note 12) 250 300 ms
MIN
PARAMETER SYMBOL CONDITIONS MIN TYP MAX UNITS
300 µs
0µs
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
___________________________________________________________________
RST
PB
DB
t
RST
___________________________________________________________________
V
CC
V
PF(MAX)
V
PF(MIN)
t
VCCF
V
PF
V
PF
t
VCCR
按钮复位时序
DS3231
电源开关时序
RST
t
REC
_____________________________________________________________________ 5
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
________________________________________________________ I2C
DS3231
SDA
t
BUF
t
LOW
SCL
t
HD:STA
STOP START
Note 1: Limits at -40°C are guaranteed by design and not production tested.
Note 2: All voltages are referenced to ground.
Note 3: I
Note 4: Current is the averaged input current, which includes the temperature conversion current.
Note 5: The RST pin has an internal 50kΩ (nominal) pullup resistor to V
Note 6: After this period, the first clock pulse is generated.
Note 7: A device must internally provide a hold time of at least 300ns for the SDA signal (referred to the V
Note 8: The maximum t
Note 9: A fast-mode device can be used in a standard-mode system, but the requirement t
Note 10: C
Note 11: The parameter t
Note 12: This delay applies only if the oscillator is enabled and running. If the EOSC bit is a 1, the startup time of the oscillator is
—SCL clocking at max frequency = 400kHz.
CCA
to bridge the undefined region of the falling edge of SCL.
is automatically the case if the device does not stretch the low period of the SCL signal. If such a device does stretch the
low period of the SCL signal, it must output the next data bit to the SDA line t
before the SCL line is released.
—total capacitance of one bus line in pF.
B
0.0V ≤ V
added to this delay.
CC
≤ V
needs only to be met if the device does not stretch the low period (t
HD:DAT
is the period of time the oscillator must be stopped for the OSF flag to be set over the voltage range of
OSF
CC(MAX)
and 2.3V ≤ V
t
R
t
HD:DAT
BAT
t
F
t
HIGH
≤ 3.4V.
t
SU:DAT
REPEATED
.
CC
START
t
SU:STA
t
HD:STA
R(MAX)
SU:DAT
串行总线上的数据传输
t
SP
of the SCL signal)
IH(MIN)
) of the SCL signal.
LOW
≥ 250ns must then be met. This
t
+
= 1000 + 250 = 1250ns
SU:DAT
t
SU:STO
6 _____________________________________________________________________
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
___________________________________________________________________
(VCC= +3.3V, TA = +25°C, unless otherwise noted.)
晶体
DS3231
典型工作特性
(µA)
I
(µA)
BAT
I
150
100
CCS
1.000
0.900
0.800
0.700
0.600
STANDBY SUPPLY CURRENT
vs. SUPPLY VOLTAGE
RST ACTIVE
50
0
2.0
SUPPLY CURRENT
vs. TEMPERATURE
-40.0
TEMPERATURE (°C)
VCC (V)
SUPPLY CURRENT
vs. SUPPLY VOLTAGE
1.200
DS3231 toc01
5.04.03.0
(µA)
BAT
I
1.100
1.000
0.900
0.800
0.700
2.0
V
BAT
VCC = 0V
DS3231 toc02
5.04.03.0
(V)
FREQUENCY ERROR vs.
TEMPERATURE vs. AGING VALUE
V
= 3.0V
BAT
DS3231 toc03
80.060.040.020.00.0-20.0
60
50
40
30
20
10
0
-10
FREQUENCY ERROR (ppm)
+25°C
-20
-30
-40
-128 128
+85°C
-40°C
+70°C
0°C
+40°C
-40°C
+85°C
CRYSTAL AGING REGISTER VALUE
+25°C
+40°C
+70°C
DS3231 toc04
0°C
96640 32-64 -32-96
_____________________________________________________________________ 7
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
_________________________________________________________________________
V
CC
DS3231
OSCILLATOR AND
X1
V
V
BAT
GND
CAPACITOR ARRAY
CONTROL LOGIC/
X2
DS3231
CC
POWER CONTROL
DIVIDER
TEMPERATURE
SENSOR
PUSHBUTTON RESET;
SQUARE-WAVE BUFFER;
INT/SQW CONTROL
CONTROL AND STATUS
REGISTERS
方框图
RST
N
32kHz
N
INT/SQW
N
CLOCK AND CALENDAR
SCL
SDA
8 _____________________________________________________________________
2
C INTERFACE AND
I
ADDRESS REGISTER
DECODE
REGISTERS
USER BUFFER
(7 BYTES)
高精度、
PIN NAME FUNCTION
1 32kHz
2V
CC
3 INT/SQW
Active-Low Interrupt or Square-Wave Output. This open-drain pin requires an external pullup resistor. It may be
left open if not used. This multifunction pin is determined by the state of the INTCN bit in the Control Register
(0Eh). When INTCN is set to logic 0, this pin outputs a square wave and its frequency is determined by RS2
and RS1 bits. When INTCN is set to logic 1, then a match between the timekeeping registers and either of the
alarm registers activates the INT/SQW pin (if the alarm is enabled). Because the INTCN bit is set to logic 1
when power is first applied, the pin defaults to an interrupt output with alarms disabled.
4 RST
Acti ve- Low Reset. Thi s p i n i s an op en- d r ai n i np ut/outp ut. It i nd i cates the status of V
C C
r el ati ve to the
V
P F
sp eci fi cati on. As V
C C
fal l s b el ow V
P F
, the RS T p i n i s d r i ven l ow . W hen V
C C
exceed s V
P F
, for t
R S T
, the RS T
p i n i s d r i ven hi g h i m p ed ance. The acti ve- l ow , op en- d r ai n outp ut i s com b i ned w i th a d eb ounced p ushb utton
i np ut functi on. Thi s p i n can b e acti vated b y a p ushb utton r eset r eq uest. It has an i nter nal 50kΩ nom i nal val ue
p ul l up r esi stor to V
C C
. N o exter nal p ul l up r esi stor s shoul d b e connected . If the cr ystal osci l l ator i s d i sab l ed , the
star tup ti m e of the osci l l ator i s ad d ed to the t
R S T
d el ay.
5–12 N.C. No Connection. Must be connected to ground.
13 GND Ground
14 V
BAT
Backup Power-Supply Input. This pin should be decoupled using a 0.1µF to 1.0µF low-leakage capacitor.
15 SDA
Serial Data Input/Output. This pin is the data input/output for the I
2
C serial interface. This open-drain pin
requires an external pullup resistor.
16 SCL
Serial Clock Input. This pin is the clock input for the I
2
C serial interface and is used to synchronize data
movement on the serial interface.
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
_______________________________________________________________________
引脚 名称 功能
输出。此漏极开路输出引脚要求外接上拉电阻。如不使用，可保持开路。
32kHz
用于主电源的DC电源引脚。该引脚应使用
低电平有效中断或方波输出。该漏极开路输出引脚要求外接上拉电阻。如未使用，可保持开路。该多功能引脚
的功能由控制寄存器
决定。当
功能)。由于首次上电时
低电平有效复位引脚。该引脚为漏极开路输入/输出。引脚指示
于
输出还具有去抖的按钮输入功能。该引脚可由按钮复位请求来触发。引脚内部通过标称值为
接至
无连接。外部必须接地。
地
备用电源输入。该引脚应使用
串行数据输入/输出。该引脚为
串行时钟输入。该引脚为
INTCN
，
RST
V
PF
。无需外接上拉电阻。如果禁止晶体振荡器，
V
CC
(0Eh) 的INTCN
设定为1时，计时寄存器与任一闹钟寄存器相匹配时都会触发
引脚被拉低。若
位设定为1，因此引脚缺省设置为中断输出并禁止闹钟。
INTCN
超过
V
CC
0.1µF至1.0µF
2
串口的数据输入/输出。此漏极开路引脚要求外接上拉电阻。
I
C
串口的时钟输入，用于串口上同步数据传输。
I2C
0.1µF至1.0µF
位决定。当
V
PF
INTCN
并持续
的低泄漏电容进行去耦。
电容进行去耦。
设定为0时，引脚输出方波，其频率由
INT/SQW引脚(
t
RST
相对于
V
时间，
t
RST
CC
引脚驱动为高阻抗。低电平有效、漏极开路
RST
延时会延长一个振荡器的启动时间。
指标的状态。如果
V
PF
RS2和RS1
如果使能闹钟
V
的上拉电阻连
50kΩ
引脚说明
位
下降至低
CC
DS3231
______________________________
DS3231
TCXO
围内，
32kHz
编程日历闹钟和一路可编程方波输出。
闹钟条件决定的中断信号或者方波输出。时钟/日历提供
为由
提供稳定、精确的基准时钟。在
的精度保持在±2分钟/年之内。
RTC
引脚输出。
温补晶体振荡器驱动的串行
32kHz
为低功耗时钟/日历，提供两个可
RTC
详细说明
。
RTC
-40°C至+85°C
TCXO
INT/SQW
_____________________________________________________________________ 9
范
频率在
提供由
秒、分、时、星期、日期、月和年信息。少于31天的月
份，将自动调整月末的日期，并包括闰年补偿。时钟可
工作在24小时或带
存器通过
2
C
I
AM/PM
总线接口访问。
温补电压基准和比较器电路用于监视
电源故障，并在必要时自动切换至备用电源。
指示的12小时格式。内部寄
电平，以检测
V
CC
RST
引脚
提供外部按钮输入功能，并可用于指示电源故障情况。
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
______________________________
方框图给出了
DS3231
为四个功能组：
。它们的工作原理在以下各部分加以说明。
RTC
的主要组成部分。八个模块可划分
、电源控制、按钮复位功能和
TCXO
DS3231
包括温度传感器、振荡器和控制逻辑。控制器读取
TCXO
工作原理
32kHz TCXO
片上温度传感器的输出，使用查找表确定所需的电容，
加上
寄存器的老化修正，然后设置电容选择寄存器。
AGE
仅在温度值发生变化时，或者用户启动的温度转换完成
时，才加载包括
寄存器变化的新值。
AGE
V
CC
初次上电
时就会读取温度值，然后每64秒读取一次。
电源控制
该功能由温补电压基准和监视
供。当
但高于
V
PF
并低于
V
PF
表
1.
为保护电池，
除非加载
高于
V
CC
V
BAT
V
BAT
时，器件由
V
PF
时，
DS3231由V
时，器件由
电源控制
SUPPLY CONDITION POWERED BY
VCC < VPF, VCC < V
VCC < VPF, VCC > V
VCC > VPF, VCC < V
VCC > VPF, VCC > V
V
，或者向器件写入一个有效的
V
CC
BAT
BAT
BAT
BAT
首次加到器件上时振荡器并不启动，
BAT
型的振荡器启动时间在1秒以内。在
的
地址写入后大约2秒钟，器件会测量一次温度，并
I2C
使用计算的修正值校准振荡器。一旦振荡器运行起来，
只要电源
(V
CC
或者
有效就会一直保持运行状态。
V
)
BAT
器件每隔64秒钟进行一次温度测量并校准振荡器频率。
电平的比较器电路提
V
CC
供电。当
V
CC
供电。当
CC
供电。参考表1。
V
BAT
V
CC
V
CC
V
CC
V
BAT
V
CC
V
CC
V
CC
地址。典
I2C
加电后或者有效
低于
低于
按钮复位功能
DS3231
DS3231
提供连接至
不在复位周期，会持续监视
如果检测到一个边沿转换，
关去抖。内部定时器定时结束
监视
信号线。如果信号线依旧保持低电平，
RST
持续监视信号线以检测上升沿。一旦检测到按钮释放，
DS3231
强制
同一引脚
低于
RST
时，会产生内部电源故障报警信号，并强制拉低
V
PF
引脚。当
低电平大约
在
加载时振荡器没有工作(参考
V
CC
t
REC
，
跳过
引脚为低电平并保持
RST
，还用来指示电源故障报警情况。当
RST
V
CC
250ms (t
立刻变为高电平。
RST
输出引脚的按钮开关功能。若
RST
信号的下降沿。
RST
(PBDB)
电平时，
V
PF
通过拉低
后，
时间。
t
RST
DS3231
返回至超过
，以使供电电源稳定下来。如果
)
REC
电源控制
完成开
RST
DS3231
DS3231
引脚保持
RST
部分)，将 会
继续
V
CC
实时时钟
以
期、月和年信息。少于31天的月份，将自动调整月末日
期，其中包括闰年的修正。时钟可工作在24小时或带
AM/PM
时钟提供两个可编程定时闹钟和一个可编程方波输出。
INT/SQW
输出方波信号。功能选择通过
____________________________
图1给出了
访问过程中，当地址指针到达寄存器空间的末尾
将会返回到地址
针递增至地址
在时钟继续运行的同时，可从辅助寄存器中读取时间信
息。这样在读操作期间发生主寄存器更新时，可以避免
重新读取寄存器。
作为时钟源，
TCXO
指示的12小时格式。
引脚可产生由闹钟条件决定的中断信号，或者
DS3231
00h
提供秒、分、时、星期、日
RTC
INTCN
位来控制。
地址分配表
计时寄存器的地址分配表。在多字节
时，
(12h)
。在
00h
I2C的START
时，当前的时间会传输至辅助寄存器中。
条件下或者地址指
10 ____________________________________________________________________
高精度、
图
注释：除非另有说明，初次上电时的寄存器状态未做定义。
计时寄存器
1.
ADDRESS BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0 FUNCTION RANGE
00H 0 10 Seconds Seconds Seconds 00–59
01H 0 10 Minutes Minutes Minutes 00–59
02H 0 12/24
03H 0 0 0 0 0 Day Day 1–7
04H 0 0 10 Date Date Date 00–31
05H Century 0 0 10 Month Month
06H 10 Year Year Year 00–99
07H A1M1 10 Seconds Seconds Alarm 1 Seconds 00–59
08H A1M2 10 Minutes Minutes Alarm 1 Minutes 00–59
09H A1M3 12/24
0AH A1M4 DY/DT 10 Date
0BH A2M2 10 Minutes Minutes Alarm 2 Minutes 00–59
0CH A2M3 12/24
0DH A2M4 DY/DT 10 Date
0EH EOSC BBSQW CONV RS2 RS1 INTCN A2IE A1IE Control —
0FH OSF 0 0 0 EN32kHz BSY A2F A1F Control/Status —
10H DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA Aging Offset —
11H DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA DATA MSB of Temp —
12H DATA DATA 0 0 0 0 0 0 LSB of Temp —
AM/PM
10 Hour
AM/PM
10 Hour
AM/PM
10 Hour
10 Hour Hour Hours
10 Hour Hour Alarm 1 Hours
10 Hour Hour Alarm 2 Hours
I2C
Day Alarm 1 Day 1–7
Date Alarm 1 Date 1–31
Day Alarm 2 Day 1–7
Date Alarm 2 Date 1–31
集成
RTC/TCXO/
1–12 + AM/PM
Month/
Century
01–12 +
Century
1–12 + AM/PM
1–12 + AM/PM
晶体
00–23
00–23
00–23
DS3231
____________________________
可以通过读取适当的寄存器字节获得时钟和日历信息。
图1给出了
存器字节来设定或者初始化时钟和日历数据。时钟和日
历寄存器的内容采用二－十进制编码
DS3231
的第6位定义为12或24小时模式选择位。该位为高时，
选择12小时模式。在12小时模式下，第5位为
示位，逻辑高时为PM。在24小时模式下，第5位为第二
个十位小时位
时，会转换世纪位(月寄存器的第7位)。
可以运行于12小时或者24小时模式。小时寄存器
寄存器的配置说明。通过写入适当的寄
RTC
小时)。当年寄存器由99溢出至
(20–23
时钟和日历
(BCD)
____________________________________________________________________ 11
格式。
AM/PM
指
00
星期寄存器在午夜时递增。对应于星期的值由用户定义，
但是该值必须连续(即，如果1等于星期日，那么2等于
星期一，依次类推)。不合逻辑的时间和日历输入会导致
不确定的操作。
读取或写入时间和日历寄存器时，辅助(用户) 缓冲区用
于防止内部寄存器更新时可能出现的错误。读取时间和
日历寄存器时，用户缓冲区在任何
存器指针返回到零时与内部寄存器同步。时间信息从这
些辅助寄存器读取，此时时钟继续保持运行状态。这样
在读操作期间发生主寄存器更新时可以避免重新读取寄
存器。
START
条件下或者寄
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
任何时候写秒寄存器时，计时链都会复位。在
答时进行写传输操作。一旦计时链复位，为避免地址返
回问题，必须在1秒钟之内写入剩余的时间和日历寄存器。
倘若振荡器已经工作，并且使能方波输出，那么
输出在秒数据传输完成后转换为
500ms
高电平。
DS3231
1Hz
DS3231
_________________________________
DS3231
器
0Dh
使能位和
INT/SQW
蔽位(表2)。当每个闹钟的屏蔽位均为逻辑0时，闹钟只
有在计时寄存器中的值与存储于定时/日期闹钟寄存器中
表
包含两个定时/日期闹钟。闹钟1可通过写入寄存
07h至0Ah
来设定。可对闹钟进行编程(通过控制寄存器的闹钟
2.
DY/DT
X 1 1 1 1 Alarm once per second
X 1 1 1 0 Alarm when seconds match
X 1 1 0 0 Alarm when minutes and seconds match
X 1 0 0 0 Alarm when hours, minutes, and seconds match
0 0 0 0 0 Alarm when date, hours, minutes, and seconds match
1 0 0 0 0 Alarm when day, hours, minutes, and seconds match
来设定。闹钟2可通过写入寄存器
INTCN位)
输出。每个定时/日期闹钟寄存器的第7位是屏
，从而在闹钟匹配条件下触发
闹钟屏蔽位
ALARM 1 REGISTER MASK BITS (BIT 7)
A1M4 A1M3 A1M2 A1M1
0Bh
应
方波
闹钟
至
的对应值相匹配时才会告警。闹钟也可以编程为每秒、
分、时、星期或日期重复告警。表2给出了可能的设置。
如果不按照表中配置，会导致不合逻辑的操作。
DY/DT位(
于寄存器第0位至第5位的闹钟值是反映星期几还是月份
中的日期。如果
期匹配的结果。如果
几匹配的结果。
当
RTC
的闹钟标志位
钟中断使能
位设定为逻辑1，闹钟条件将会触发
时间和日期寄存器每秒更新时都会检测匹配情况。
闹钟定时/日期寄存器的第6位) 用于控制存储
DY/DT
寄存器值与闹钟寄存器的设定值相匹配时，相应
'A1F' 或'A2F'
'A1IE' 或'A2IE'
设为逻辑0，闹钟将会是与月份日
DY/DT
设为逻辑1，闹钟则是与星期
置为逻辑1。如果对应的闹
也设定为逻辑1，并且
INT/SQW
ALARM RATE
信号。在
INTCN
DY/DT
X 1 1 1 Alarm once per minute (00 seconds of every minute)
X 1 1 0 Alarm when minutes match
X 1 0 0 Alarm when hours and minutes match
0 0 0 0 Alarm when date, hours, and minutes match
1 0 0 0 Alarm when day, hours, and minutes match
12 ____________________________________________________________________
ALARM 2 REGISTER MASK BITS (BIT 7)
A2M4 A2M3 A2M2
ALARM RATE
高精度、
I2C
____________________________________________________________
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
EOSC BBSQW CONV RS2 RS1 INTCN A2IE A1IE
集成
RTC/TCXO/
控制寄存器
晶体
DS3231
(OEh)
_______________________
DS3231
时时钟、闹钟和方波输出。
第7位：使能振荡器
荡器。如果设定为逻辑1，在
振荡器停止。初次上电时，该位清零(逻辑0)。当
DS3231由V
始终保持运行状态。
第6位：电池备份的方波使能
1
况下，该位使能方波输出。当
若
高阻抗。初次上电时，该位清零(逻辑0)。
第5位：转换温度
传感器将温度转换成数字码，并执行
振荡器的电容阵列。这只能发生在空闲期间。状态位
BSY
制器开始新的
用户启动的温度转换不影响内部64秒更新周期。
用户启动的温度转换在大约
CONV
CONV和BSY
该使用
第4和第3位：频率选择
两位用于控制方波输出的频率。以下表格给出了可以通
过RS位选择的方波频率。初次上电时，这两位均设置为
逻辑
具有两个附加寄存器(控制和状态)，可以控制实
(EOSC)
DS3231
供电时，振荡器与
CC
并且
DS3231由V
降至低于电源故障门限值，则
V
CC
，在
BSY = 1
TCXO
位从写入开始直到转换完成保持为1，转换完后
均变为0。在监视用户启动转换的状态时应
位。
CONV
1 (8.192kHz)
引脚供电时，在没有加载
BAT
(CONV)
时禁止设定转换温度位。用户在强制控
。
。该位设定为1时，强制温度
操作之前，应该检查状态位
(RS2和RS1)
特殊功能寄存器
控制寄存器
。设定为逻辑0时，启动振
电源切换至
位的状态无关，
EOSC
(BBSQW)
BBSQW
2ms
。当设定为逻辑
设定为逻辑0时，
INT/SQW
TCXO
内不会影响
。方波使能时，这
(OEh)
时
V
BAT
的情
V
CC
引脚变为
算法以更新
BSY
位。
BSY
方波输出频率
RS2 RS1
0 0 1Hz
0 1 1.024kHz
1 0 4.096kHz
1 1 8.192kHz
第2位：中断控制
INTCN
定为1时，若计时寄存器与任一个闹钟寄存器相匹配，则
会触发
应的闹钟标志总是置位，而与
次上电时，
第1位：闹钟2中断使能
允许状态寄存器中的闹钟2标志位
信号(当
设定为0时，
位清零(逻辑0)。
。
第0位：闹钟1中断使能
允许状态寄存器中的闹钟1标志位
信号(当
设定为0时，
A1IE
设定为0时，
INT/SQW
INTCN
INTCN = 1时)
INTCN = 1时)
位清零(逻辑0)。
(INTCN)
INT/SQW
信号(如果也使能闹钟的话)。匹配时相
位设定为逻辑1。
位不启动中断信号。初次上电时，
A2F
位不启动
A1F
SQUARE-WAVE OUTPUT
FREQUENCY
。该位控制
引脚输出方波。
位的状态无关。初
。该位设定为逻辑1时，
(A2F)
位设定为0或者
。该位设定为逻辑1时，
(A1F)
位设定为0或者
信号。初次上电时，
(A2IE)
。当
(A1IE)
。当
INT/SQW
INTCN
A2IE
A1IE
INT/SQW
触发
触发
信号。
INTCN
INT/SQW
INT/SQW
设
INTCN
A2IE
INTCN
____________________________________________________________________ 13
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
________________________________________________________________
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
OSF 0 0 0 EN32kHz BSY A2F A1F
DS3231
第7位：振荡器停止标志
器现在停止工作，或者曾经停止工作，可用于判定计时
数据的有效性。无论何时振荡器停止工作，该位均置为
逻辑1。以下情况能够造成
初次上电。
1)
与
2) V
CC
在电池备份模式下，
3)
晶体的外部影响(即噪声、泄漏等)。
4)
该位保持为逻辑1，直到写入逻辑0清除。
第3位：使能
引脚的状态。当设定为逻辑1时，使能
出
32.768kHz
为高阻态。初始化上电时，该位为逻辑1。
电源后(如果振荡器工作)，
波信号。
第2位：忙
温度传感器的转换控制信号使
于1分钟空闲状态时该位清零。
上的电压都不足以支持振荡器工作。
V
BAT
32kHz
方波信号。设定为逻辑0时，
。该位表示器件正在执行
(BSY)
EOSC
输出
(OSF)
OSF
位关闭。
(EN32kHz)
32kHz
BSY
状态寄存器
。该位为逻辑1表示振荡
置位：
。该位表示
引脚，并输
32kHz
32kHz
DS3231
引脚输出
置为逻辑1。当器件处
32.768kHz
TCXO
(0Fh)
32kHz
引脚变
加载
方
功能。
第1位：闹钟2标志
示时间与闹钟2寄存器匹配。如果
INTCN
入逻辑0时
逻辑1的操作不改变原逻辑值。
第0位：闹钟1标志
时间与闹钟1寄存器匹配。如果
INTCN
入逻辑0时
逻辑1的操作不改变原逻辑值。
位设定为逻辑1，则同时触发
A2F
位设定为逻辑1，则同时触发
A1F
(A2F)
位清零。该位仅能写入逻辑0。试图写入
(A1F)
位清零。该位仅能写入逻辑0。试图写入
____________________________
晶体老化补偿寄存器提供一个8位码，并加到电容阵列寄
存器中。该码为2的补码。电容阵列与晶体引脚相连，一
个
下，补偿寄存器加至电容阵列寄存器：在正常温度转换
期间，如果温度与前一次转换结果相比发生改变，或者
在用户人工转换(设定
化寄存器对
器更改后启动人工温度转换。
在不同的温度下，每个
同的。频率-温度关系曲线会根据这个寄存器中的值发生
偏移。在
修正。
表示一个小电容加入或移出该阵列。在以下情况
LSB
CONV位)
输出频率的效果，应该在每次老化寄存
32kHz
LSB
下，一个
+25°C
LSB
状态寄存器
。闹钟2标志位为逻辑1时表
位为逻辑1，并且
A2IE
INT/SQW
。闹钟1标志位为逻辑1时表示
位为逻辑1，并且
A1IE
INT/SQW
(0Fh)
引脚。写
引脚。写
晶体老化
期间。为立刻观察到老
对应的频率变化
通常提供约
0.1ppm
(ppm)
的频率
是不
___________________________________________________________
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
Data Data Data Data Data Data Data Data
14 ____________________________________________________________________
晶体老化补偿
(10h)
高精度、
I2C
________________________________________________________
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
Data Data Data Data Data Data Data Data
集成
RTC/TCXO/
温度寄存器(高字节
晶体
DS3231
) (11h)
________________________________________________________
BIT 7 BIT 6 BIT 5 BIT 4 BIT 3 BIT 2 BIT 1 BIT 0
Data Data 0 00000
__________________
温度值采用10位编码表示，具有
地址为
位于地址
位后，寄存器的缺省温度值设定为
转换。新的温度读数存储在该寄存器中。
11h和12h
11h
。温度编码为二进制补码格式。高8位
，低2位位于地址
_______________________I2C
DS3231
数据的设备定义为发送器，接收数据的设备定义为接收
器。控制信令的设备称为主设备。由主设备控制的设备
称为从设备。总线必须由主设备来控制，主设备负责产
生串行时钟
STOP
通过漏极开路
定义了标准模式
(400kHz
定义了如下的总线协议(图2)：
•
•
相应地，定义了如下的总线条件：
支持双向
条件。
最高时钟频率)。
只能在总线空闲时才能启动数据传输。
在数据传输过程中，当时钟线为高电平时，数据线必
须保持稳定。如果时钟线为高电平时数据线电平发生
变化，会被认为是控制信号。
I2C
、控制总线访问，以及产生
(SCL)
DS3231在I2C
I/O线SDA和SCL
(100kHz
温度寄存器
+0.25°C
的高半字节。上电复
12h
0°C
(11h–12h)
的分辨率，访问
，控制器启动温度
串行数据总线
总线和数据传输协议。向总线发送
START
总线上作为从设备工作。设备
与总线连接。总线规范中
最高时钟频率) 和快速模式
DS3231
支持这两种工作模式。
和
总线空闲：数据和时钟线均保持高电平。
启动数据传输：时钟线为高电平时，数据线状态由高
变低，定义为
停止数据传输：时钟线为高电平时，数据线状态由低
变高，定义为
数据有效：产生
平期间数据线保持稳定，则此时数据线状态代表有效
数据。线上数据必须在时钟信号为低电平期间改变。
每个时钟脉冲传送一位数据。
使用
START
终止传输。在
节数没有限制，仅由主设备决定。信息传输以字节为
单位，每个接收器使用第9位进行应答。
应答：被寻址的接收设备必须在收到每个字节后发出
应答信号。主设备必须生成额外的时钟脉冲，用于该
应答位。
应答设备必须在应答时钟脉冲期间拉低
在应答时钟脉冲的高电平期间，
电平。当然，建立与保持时间必须考虑在内。通过不
对从设备同步输出的最后字节产生应答位，主设备向
从设备指示数据的结尾。这样，从设备必须保持数据
线为高电平以使主设备能够产生
条件启动每次数据传输，并由
温度寄存器(低字节
条件。
START
条件。
条件后，若在时钟信号为高电
条件之间传输的数据字
START
STOP
START与STOP
SDA
线保持稳定的低
SDA
条件。
STOP
) (12h)
STOP
线，因此
条件
____________________________________________________________________ 15
高精度、
SDA
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
DS3231
SCL
START
CONDITION
图
图3和图4详细说明了如何在
根据
数据传输示意图
2. I2C
R/W
MSB
SLAVE ADDRESS
12 678 9 12 893–7
总线上完成数据传输。
I2C
位的状态，可完成两类数据传输：
数据由主设备发送器传输至从设备接收器。主设备发
送的首字节是从设备地址。接下来是若干数据字节。
从设备收到每个字节后返回应答位。数据从最高有效
位
(MSB)
开始传输。
数据由从设备发送器传输至主设备接收器。主设备发
送首字节(从设备地址)。然后从设备返回应答位。接下
来由从设备向主设备发送若干数据字节。除最后一个
字节外，主设备收到每个字节后均返回应答位。收到
最后一个字节后，返回非应答位。
主设备产生所有的串行时钟脉冲和
传输由
复
START
条件或者重复
STOP
条件同时也是下一个串行传输的开始，因此
不会释放总线。数据从最高有效位
DS3231
可工作于以下两种模式：
从设备接收模式
(DS3231
写模式)：通过
START
START、STOP
条件结束。由于重
开始传输。
(MSB)
接收串行数据和时钟。收到每个字节后，发送应答位。
START和STOP
条件作为串行传输的开始和结束。
R/W
DIRECTION
BIT
ACKNOWLEDGEMENT
SIGNAL FROM RECEIVER
条件。
SDA和SCL
ACKNOWLEDGEMENT
SIGNAL FROM RECEIVER
ACK
REPEATED IF MORE BYTES
ARE TRANSFERED
<SLAVE
ADDRESS>
S = START
A = ACKNOWLEDGE
P = STOP
R/W = READ/WRITE OR DIRECTION BIT ADDRESS = D0H
图
从设备接收模式(写模式
3.
<SLAVE
ADDRESS>
S = START
A = ACKNOWLEDGE
P = STOP
A = NOT ACKNOWLEDGE
R/W = READ/WRITE OR DIRECTION BIT ADDRESS = D1H
图
从设备发送模式(读模式
4.
<WORD
ADDRESS (n)>
<RW>
<DATA (n)>
<RW>
AXXXXXXXXA1101000S 0 XXXXXXXX A XXXXXXXX A XXXXXXXX A P
(X + 1 BYTES + ACKNOWLEDGE)
)
AXXXXXXXXA1101000S 1 XXXXXXXX A XXXXXXXX A XXXXXXXX A P
(X + 1 BYTES + ACKNOWLEDGE)
NOTE: LAST DATA BYTE IS FOLLOWED BY
A NOT ACKNOWLEDGE (A) SIGNAL
)
ACK
<DATA (n + X)><DATA (n + 1)><DATA (n)>
DATA TRANSFERRED
<DATA (n + X)><DATA (n + 2)><DATA (n + 1)>
DATA TRANSFERRED
在收到从设备地址和方向位之后，由硬件实现地址识
别。主设备产生
START
条件后，从设备地址字节是收
到的第一个字节。从设备地址字节包括7位
地址，即
1101000
，接着是方向位
(R/W)
。该位为0，
表示写操作。在收到并译码从设备地址字节后，
DS3231向SDA
发出应答信号。在
DS3231
应答从设备
STOP
CONDITION
OR REPEATED
START
CONDITION
DS3231
16 ____________________________________________________________________
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
地址+ 写位之后，主设备发送一个字地址至
这用于设定
出应答。主设备随后可以发送0或者更多字节的数据，
DS3231
寄存器指针自动递增。主设备产生
据写入。
从设备发送模式
的方式与从设备接收模式相同。但是，在这种模式下，
方向位指示的传输方向是相反的。
串行数据，并由
条件作为串行传输的开始和结束。在收到从设备地址
和方向位后，由硬件进行地址识别。主设备产生
START
设备地址字节包括7位
来是方向位
译码从设备地址字节后，
然后
寄存器地址开始。如果在启动读模式之前未写寄存器
指针，所读取的首地址是最后存储的寄存器指针值。
DS3231
DS3231
应答每个收到的字节。每个数据字节传输完后，
条件后，从设备地址字节是收到的首字节。从
DS3231
必须收到非应答信号以结束读操作。
的寄存器指针，
(DS3231
SCL
。该位为1，表示读操作。在接收和
(R/W)
开始发送数据，并从寄存器指针所指向的
读模式)：接收和处理首字节
输入串行时钟。
DS3231
DS3231向SDA
DS3231
STOP
DS3231向SDA
START和STOP
地址，即
DS3231
对该传输做
条件以终止数
1101000
发出应答信号。
。
发送
，接下
________________
DS3231
但是必须谨慎小心，以确保避免过度冲击。避免使用超
声波清理，以免损坏晶体。
除非封装与信号线之间有地层隔开，否则避免在器件下
面走信号线。所有
只要峰值温度不超过
峰值回流焊温度
并且高于
秒)。回流焊次数最多2次。
潮湿敏感封装出厂时采用防潮包装。必须遵循封装标签
上列出的操作说明，以防止回流焊过程中损坏器件。潮
湿敏感器件
标准。
封装包含石英音叉晶体。可以使用拾取-贴装设备，
N.C. (
(≥ +230°C)
+200°C
的总时间不要超过40秒钟(标称值
(MSD)
操作、PC板布局和安装
无连接) 引脚必须接地。
+240°C，SO
的分类请参考
封装可以进行回流焊。
的持续时间不应超过10秒钟，
IPC/JEDEC J-STD-020
30
DS3231
____________________________________________________________________ 17
高精度、
16
15
14
13
12
11
10
9
1
2
3
4
5
6
7
8
32kHz
SCL
SDA
V
BAT
GND
N.C.
N.C.
N.C.
N.C.
TOP VIEW
SO
V
CC
INT/SQW
N.C.
RST
N.C.
N.C.
N.C.
DS3231S
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
______________________________
DS3231
引脚配置
______________________________
TRANSISTOR COUNT: 33,000
SUBSTRATE CONNECTED TO GROUND
PROCESS: CMOS
______________________________
Theta-JA: +73°C/W
Theta-JC: +23°C/W
芯片信息
散热信息
18 ____________________________________________________________________
高精度、
I2C
集成
RTC/TCXO/
晶体
___________________________________________________________________
(本数据资料提供的封装图可能不是最近的规格，如需最近的封装外型信息，请查询 www.maxim-ic.com.cn/DallasPackInfo。)
封装信息
56-G4009-001.EPS
DS3231
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Maxim Integrated Products, Inc.
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Maxim
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