基于实时时钟芯片X1228的电源控制器设计

引言

X1228是美国XICOR公司最新推出的实时时钟（RTC）芯片。与其它RTC芯片相比，X1228除有基本的时钟和报警功能外，还有4K位E2PROM存储器和复位输出、电压监控、看门狗定时、频率输出等功能。

X1228可以准确地用秒、分、时、日、星期、月、年来显示时间和日期，具有世纪字节，解决了两千年问题，自动实现闰年调整；有2路报警，可设置为按秒、分、时、日、月和星期任意组合的定时报警；还有1个可编程的频率输出引脚（PHZ），用于输出一个固定频率的方波信号；内部的4K位E2PROM存储器，可用于存储用户的设置参数或其它数据，其内容在电源失效时不会丢失；采用I2C总线与单片机接口，一次可传送多个字节的数据，数据传送的速率为 400kHz；内部有电源监控电源监控电路，用于监测电源电压，并能在上电和掉电时输出复位信号，片内的看门狗定时器可编程为3个超时时间和关闭，还提供一个备用电源输入引脚（VBACK），接一电池作为备用电源，可在主电源（VCC）失效时保证芯片正常工作和时钟的连续运行。X1228因其计时准确、体积小、功能强，且与单片机接口方便、性价比高，在我们研制的开放式实验室管理系统电源控制器中得到了有效的应用。

1 X1228的内部结构及工作原理

实时时钟芯片X1228的内部结构如图1所示，按功能基本分为实时时钟及报警、存储器和复位监控电路3个主要部分。



1.1 实时时钟及报警

X1228对时钟和报警的访问和设置都是通过时钟/控制寄存器CCR来实现的。CCR分为五个部分：
①报警寄存器0（Alarm 0）为8字节，地址0000H～0007H，非易失性E2PROM存储器；
②报警寄存器1（Alarm 1）为8字节，地址0008～000FH，非易失性E2PROM存储器；
③控制寄存器（Control）为4字节，地址0010H～0013H，非易失性E2PROM存储器；
④实时时钟（RTC）为8字节，地址0030H～0037H，易失性RAM存储器；
⑤状态寄存器（Status）为1字节，地址为003FH，易失性RAM存储器。

实时时钟（RTC）外部仅使用1个32.768kHz晶体来保持年、月、星期、日、时、分和秒的精确的内部表示。启动读命令并指定对应于RTC寄存器的地址可以读RTC，也可以通过写RTC寄存器来设置时间和日期。模拟微调寄存器ATR（低6 位）用来调整X1和X2引脚间的片内负载电容，为5～39.5pF，这将使晶体选择有较大的余地。数字微调寄存器DTR（低3位）用来调整RTC的误差，达到长时间的高精度。

两组报警寄存器的结构与内容和RTC寄存器相同，只是增加了使能位（在MSB位）。通过使能位和实时寄存器的设置，可以确定报警时间。例如：在表1中，通过把EDWn、 EHRn、EMNn使能位置“1”，并把DWAn、HRAn、MNAn报警警察寄存器置为星期三8：00AM，即把X1228设置为每星期三8：00AM 报警。当把EHRn、EMNn使能位置“1”，并把HRAn、MNAn报警寄存器置为9：15PM时，即把X1228设置为每天9：15PM报警。设置 EMOn，并结合其它使能位和特定的报警时间，用户可以把X1228设置为每年同样的时间报警。控制寄存器INT中位IM为中断方式位，“0”为中断方式，“1”为脉冲方式；位AL1E和AL0E分别用来使能报警中断信号IRQ的输出；位FO1和FO0为可编程频率输出控制位，用来选择PHZ引脚上的振荡频率输出。

表1 时钟/控制寄存器CCR映像表

地址	名称	D7	D6	D5	D4	D3	D2	D1	D0	范围
003FH	SR	BAT	AL1	AL0	0	0	RWEL	WEL	RTCF
0037H	Y2K	0	0	Y2K21	Y2K20	Y2K13	0	0	Y2K10	19/20
0036H	DW	0	0	0	0	0	DY2	DY1	DY0	0～6
0035H	YR	Y23	Y22	Y21	Y20	Y13	Y12	Y11	Y10	0～99
0034H	MO	0	0	0	G20	G3	G12	G11	G10	1～12
0033H	DT	0	0	D21	D20	D13	D12	D11	D10	1～31
0032H	HR	T24	0	H21	H20	H13	H12	H11	H10	0～23
0031H	MN	0	M22	M21	M20	M13	M12	M11	M10	0～59
0030H	SC	0	S22	S21	S20	S13	S12	S11	S10	0～59
0013H	DTR	0	0	0	0	0	DTR2	DTR1	DTR0
0012H	ATR	0	0	ATR5	ATR4	ATR3	ATR2	ATR1	ATR0
0011H	INT	IM	AL1E	AL0E	F01	F00	X	X	X
0010H	BL	BP2	BP1	BP0	WD1	WD0	0	0	0
000FH	Y2K1	0	0	A1Y2K21	A1Y2K20	A1Y2K13	0	0	A1Y2K10	19/20
000EH	DWA1	EDW1	0	0	0	0	DY2	DY1	DY0	0～6
000DH	未使用，默认为RTC年字节（YR）
000CH	MOA1	EMO1	0	0	A1G20	A1G13	A1G12	A1G11	A1G10	1～12
000BH	DTA1	EDT1	0	A1D21	A1D20	A1D13	A1D12	A1D11	A1D10	1～31
000AH	HRA1	EHR1	0	A1H21	A1H20	A1H13	A1H12	A1H11	A1H10	0～23
0009H	MNA1	EMN1	A1M22	A1M21	A1M20	A1M13	A1M12	A1M11	A1M10	0～59
0008H	SCA1	ESC1	A1S22	A1S21	A1S20	A1S13	A1S12	A1S11	A1S10	0～59
0007H	Y2K0	0	0	A0Y2K21	A0Y2K20	A0Y2K13	0	0	A0Y2K10	19/20
0006H	DWA0	EDW0	0	0	0	0	DY2	DY1	DY0	0～6
0005H	未使用，默认为RTC年字节（YR）
0004H	MOA0	EMO0	0	0	A0G20	A0G13	A0G12	A0G11	A0G10	1～12
0003H	DTA0	EDT0	0	A0D21	A0D20	A0D13	A0D12	A0D11	A0D10	1～31
0002H	HRA0	EHR0	0	A0H21	A0H20	A0M13	A0D12	A0D11	A0M10	0～23