MC9003B用户手册V1.2

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1 低功耗实时时钟芯片 (RTC) 2013/08/23 上海晟矽微电子股份有限公司 Shanghai SinoMCU Microelectronics Co., Ltd.

2 目录 1 产品简介 产品特性 应用领域 引脚排列 引脚说明 VDD 和 GND OSCIN 和 OSCOUT SCL 和 SDA INTRA 和 INTRB 功能详述 系统框图 万年历功能 高精度的时间调整功能 报时功能与周期性中断 停振检测功能 脉冲输出功能 控制单元 内部地址的分配 内部寄存器详细说明 时钟计数器 ( 内部地址 0-2H) 星期寄存器 ( 内部地址 3H) 万年历 ( 内部地址 4-6H) 数字化时间调整寄存器 ( 内部地址 7H) 定时寄存器 (ALARM-A 内部地址 8-AH;ALARM-B 内部地址 B-DH) 控制寄存器 1( 内部地址 EH) 控制寄存器 2( 内部地址 FH) 通信规则 两线的通信规则 数据有效性协议 操作条件 器件寻址字节的定义 两线数据传输格式 特殊条件下的数据传输 晶振配置与时钟走时精度调整 晶振配置 晶振频率测量 电容微调频率 数字化时间精度调整电路 中断 中断系统 INTRA(INTRB) 输出控制 ( 标志位, 使能位, 中断输出选择位 ) 报时中断 上海晟矽微电子股份有限公司 page 2 of 45

3 6.5.4 周期性中断 KHz 时钟脉冲输出 晶振的停振检测功能 电路特性参数 极限参数 直流参数 交流参数 特性曲线 测试电路 静态电流和电压曲线 动态功耗和 SCL 频率曲线 静态电流和温度曲线 振荡频率偏差和外部 CG 电容曲线 振荡频率偏差和电源电压曲线 振荡频率偏差和温度曲线 晶振起振时间和电源电压曲线 晶振起振电压和温度曲线 典型应用 典型软件基本操作 上电复位初始化 写时钟和万年历寄存器 读时钟和万年历寄存器 ±30 秒校正 中断操作 周期性中断操作 闹铃中断操作 抗干扰解决方法 PCB 系统线路上改进 电源的改进 晶振布线 I2C 通信口的改进 软件方面 封装尺寸 SOP TSSOP 修订记录 上海晟矽微电子股份有限公司 page 3 of 45

4 MC9003B 用户手册 V1.2 1 产品简介 MC9003B 是一款低功耗实时时钟电路, 通过 I 2 C 两线接口电路可以与 CPU 实时通信, 主要用于一切需要提供时基的系统中 该芯片能够产生多种周期性中断脉冲 ( 最长周期可长达 1 个月 ), 还具有两套报时系统 MC9003B 内部集成一低功耗的稳压电源, 故能够使恶劣的环境条件下仍能保持振荡器正常在很低的功耗工作 ( 典型值 :400nA@3.6V) MC9003B 具有晶振停振检测锁存的功能, 通过检测该位可以检测内部时钟数据的有效性 MC9003B 内置数字时间调整电路, 可以保证时钟走时的高精度, 并且有 32KHz 和 KHz 两种晶振选择模式 2 产品特性 超低功耗 ( 典型值 400nA@3.6V) 实时时钟 (12 时制或者 24 时制两种计时方式 ) 自动识别闰年 平年 (2000~2099) BCD 码表示的时钟计数 ( 包括时 分 秒 ) 和万年历 ( 包括闰年 平年 月 日 周 ) 30 秒数字校时功能 可控的 KHz( 或者 32KHz) 输出 两个可编程闹钟输出 两路可编程方波输出, 为 CPU 提供多种中断 ( 一个月至一秒的周期性中断 ) 通过 I 2 C 两线接口与 CPU 相连 ( 最大数据时钟频率为 100KHz) 晶振停振检测锁存功能保证了时钟数据有效性 32KHz 和 KHz 晶振选择 高精度的时间调整电路, 保证了时钟走时的精确 超低电压工作 ( 计时电压最低可至 1.45V, 通讯电压最低可至 1.8V) SOP8 或 TSSOP8 封装 3 应用领域 办公用品 ( 传真机, 打印机 ) 电脑 ( 台式机, 移动 PC, 平板电脑,PDA 产品, 电子笔记, 视频游戏 ) 通讯产品 ( 外功能电话, 手机,PHS) 视频产品 ( 手提视频产品, 摄像机, 照相机, 数码相机, 遥控器 ) 家庭应用 ( 电饭锅, 电烤箱 ) 其它 ( 汽车导航系统, 多功能手表 ) 上海晟矽微电子股份有限公司 page 4 of 45

5 4 引脚排列 (SOP8/TSSOP8) 5 引脚说明 编号 引脚名 方向 功能描述 1 INTRB OUT 中断输出 B- 开漏输出 2 SCL IN 串行时钟线 3 SDA IN/OUT 串行数据线 - 开漏输出 4 GND POWER 电源地 5 INTRA OUT 中断输出 A- 开漏输出 6 OSCOUT OUT 晶振的输出 7 OSCIN IN 晶振的输入 8 VDD POWER 工作电源电压 5.1 VDD 和 GND VDD 和 GND 分别是工作电源和接地引脚 当 MC9003B 引脚上发生快速变化的信号时, 为了防止噪声问题, 要在 MC9003B 旁边安置电容 可以如下图那样在尽可能靠近 MC9003B 的地方, 放置一个旁路电容 C2 的电容容量可根据需要由用户确定, 它可使引脚与地之间具有大电流通过能力 上海晟矽微电子股份有限公司 page 5 of 45

6 5.2 OSCIN 和 OSCOUT 在 OSCIN 与 OSCOUT 引脚之间连接一个晶体振荡器可以驱动片内振荡器 下图给出了晶体振荡器电路连接方式 参照晶振供应商的建议选用合适的晶振参数, 因为它决定了外接晶振起振的可靠性和振荡的稳定性 振荡电路中选择电容容量时应当考虑分布电容的影响, 为了减小输出失真, 晶振和电容应当安装在尽可能靠近 MC9003B 引脚的地方 5.3 SCL 和 SDA 图 2 外接的晶振连接 SCL 和 SDA 是两线接口的时钟线与数据线 :SCL 是时钟输入线 ;SDA 为双向的 I/O 口, 开漏输出, 既可以输入数据也可以输出数据 在外部电路板上, 根据电压的不同,SCL SDA 可接不同的上拉电阻 5.4 INTRA 和 INTRB INTRA 和 INTRB 是两个中断输出口且均为开漏输出, 这样在 MC9003B 使用时,INTRA 和 INTRB 引脚必须要接一上拉电阻 INTRA 可以输出周期中断 闹钟信号 (ALARM-A ALARM-B); INTRB 可以输出 KHz 方波 ( 使用 KHz 晶振 ) 周期性中断脉冲 闹钟信号(ALARM-B), 在上电时, 默认输出 kHz( 使用 KHz 晶振 ) 方波 上海晟矽微电子股份有限公司 page 6 of 45

7 6 功能详述 6.1 系统框图 32KHz 输出控制电路 比较器 A 响铃寄存器 A OSCIN OSCOUT 振荡器 时间调整电路 分频单元 比较器 B 响铃寄存器 B 停振检测单元 时间计数寄存器 ( 秒 分 时 周 天 月 年 ) INTRA INTRB 中断控制单元 内部地址寄存器 接口单元 SCL SDA 图 3 MC9003B 系统框图 万年历功能 MC9003B 可以与 CPU 交换年份 ( 低两位 ) 到秒的时钟数据 当年份的低两位能被 4 整除时, 该年为闰年 它能够自动识别 2000~2099 年的年份 这些数据分别存放在 0H~6H 的寄存器中 高精度的时间调整功能 MC9003B 内部集成了数字化的时间精度调整电路 ( 寄存器内部地址 7H), 它根据高精度频率测量仪检测出的晶振本身的频率, 再写入调整电路寄存器中, 可以有效的调整时钟走时的精度 (±1.5ppm) 调整范围: ±189ppm(±194ppm 当使用 KHz 晶振时 ), 最小的调整步长为 3ppm 采用该技术的优势: (1) 使用精度偏差较大的晶体也可以使时钟走时保持高精度 (2) 能够调整由于晶振季节性偏差导致时钟走不准情况 (3) 对于配有温度检测的系统, 能有效的调整晶振精度随温度波动带来的走时偏差情况 报时功能与周期性中断 (1) 报时功能 : 定时寄存器内部地址为 (8H~DH), 当星期 时 分与定时寄存器预设的时间吻合时, 两套定时中断信号就可以从 INTRA INTRB 输出 其两套报时系统 (ALARM-A,ALARM-B), 根据所设定的时间, 分别产生独立的中断信号 报时功能的开启与关闭可以通过控制寄存器 1( 内部地址 EH) 中的 D7,D6 位选择, 也可以通过星期来选择, 这样就能选择每天或者一个星期中的几天产生特定的中断 ALARM-A 只能从 INTRA 输出, 而 ALARM-B 可以从 INTRA 或者 INTRB 引脚输出, 到底从哪个引脚输入通过控制寄存器 1( 内部地址 EH 的 D4 D5) 可以选择的 (2) 周期性中断 : MC9003B 除了从 INTRA INTRB 引脚能够输出闹钟信号, 还能输出周期性中断脉冲 该周期性中断频率可以从 2Hz 1Hz 1/60Hz 1/3600Hz 到一个月, 通过控制寄存器 1( 内部地址 EH 的低三位 ) 选择性输出 周期性中断输出波形包括 : 标准的脉冲波形 (2Hz 和 1Hz) 和电平波形 ( 每秒 每分 每时 每月 ) 上海晟矽微电子股份有限公司 page 7 of 45

8 6.1.4 停振检测功能 MC9003B 配有专门的寄存器 ( 内部地址 FH 的 XSTP 位 ) 来保存晶振停振信息 该功能能够判断上电 掉 电 晶振停止振荡等情况, 以确定时钟数据有效与否 脉冲输出功能 MC9003B 可以从 INTRB 输出晶体振荡器的频率脉冲, 脉冲的输出与否可以通过内部寄存器 ( 内部地址 FH 的 CLEN 位 ) 设定, 但在上电的时候是保持脉冲输出状态 并且能够通过内部的寄存器 ( 内部地址 7H 的 XSL 位 ) 选择不同的晶体振荡器 (32.768KHz 或者 KHz), 可以输出两种频率的脉冲 控制单元 控制单元是 MC9003B 的重要部分, 整个电路的功能都在控制电路的控制下实现的 时间显示的选择, 中断 报时的选择 标志以及输出口选择, 停振检测的信息都由控制电路发出 内部地址的分配 内部地址 目录 功能 0H 秒寄存器 以 BCD 码形式计数与存储秒 1H 分寄存器 以 BCD 码形式计数与存储分 2H 时寄存器 以 BCD 码形式计数与存储时 3H 周寄存器 以 BCD 码形式计数与存储周 4H 天寄存器 以 BCD 码形式计数与存储天 5H 月寄存器 以 BCD 码形式计数与存储月 6H 年寄存器 以 BCD 码形式计数与存储年 7H 时间调整 存储晶振的修正参数及外部晶振选择控制 8H 分定时 A 存储定时器 A 分的数据 9H 时定时 A 存储定时器 A 时的数据 AH 天定时 A 存储定时器 A 星期的数据 BH 分定时 B 存储定时器 B 分的数据 CH 时定时 B 存储定时器 B 时的数据 DH 天定时 B 存储定时器 B 星期的数据 EH 控制 1 存储响铃使能 中断输出口选择 周期性中断的周期选择信息 FH 控制 2 存储时间显示选择 中断与报时标志 停振检测信息 上海晟矽微电子股份有限公司 page 8 of 45

9 6.2 内部寄存器详细说明 符号定义 : 1 缺省 操作指当 XSTP 为 1 ( 上电, 掉电或者停振后再起振 ) 时, 执行读操作 2 - 代表操作无效 3 P/A_ 表示 P 为高电平有效,A 为低电平有效, 以此类推 时钟计数器 ( 内部地址 0-2H) 时间数字显示 (BCD 码显示 ): 秒计数 :00-59; 当从 59 变成 00 时, 会进位至分 分计数 :00-59; 当从 59 变成 00 时, 会进位至时 时计数 : 当从 11PM 变成 12AM 或者说 23 变成 00 时 ( 参看后面的 12_/24 时制的说明 ), 会进位至天和星期 设置时钟时, 应该设置实际中出现的时间, 这样才能确保时钟正确的显示时间 秒寄存器 ( 内部地址 0H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - S40 S20 S10 S8 S4 S2 S1 写 0 S40 S20 S10 S8 S4 S2 S1 读 缺省 分寄存器 ( 内部地址 1H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - M40 M20 M10 M8 M4 M2 M1 写 0 M40 M20 M10 M8 M4 M2 M1 读 缺省 时寄存器 ( 内部地址 2H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - - H20 H10 H8 H4 H2 H1 写 P/A_ 0 0 H20 H10 H8 H4 H2 H1 读 P/A_ 缺省 注意 : P/A_ 的意思 : 在 12 时制下, 该位为 1 代表 PM, 该位为 0 代表 AM 上海晟矽微电子股份有限公司 page 9 of 45

10 6.2.2 星期寄存器 ( 内部地址 3H) 当天计数加 1 时, 星期计数也加 1 星期计数的显示 ( 特定的进位表示 ): (W4,W2,W1)=(0,0,0) (0,0,1) (1,1,0) (0,0,0) 定义 : 星期天为 (0,0,0); 星期一为 (0,0,1); ; 星期六为 (1,1,0) (W4,W2,W1) 不能设为 (1,1,1) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 W4 W2 W1 写 W4 W2 W1 读 缺省 万年历 ( 内部地址 4-6H) 万年历能够自动识别闰年和平年且用 BCD 码显示 天计数 : 1~31( 一月 三月 五月 七月 八月 十月和十二月 ) 1~30( 四月 六月 九月 十一月 ) 1~29( 闰年的二月 ) 1~28( 平年的二月 ) 月计数 : 1~12; 当从 12 变成 1 时, 会进位至年寄存器 年计数 : 00~99 其中 00,04,08,,92,96 为闰年 设置万年历时, 应该设置实际中出现的日期, 这样才能确保万年历正确的显示日期 天寄存器 ( 内部地址 4H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - - D20 D10 D8 D4 D2 D1 写 0 0 D20 D10 D8 D4 D2 D1 读 缺省 月寄存器 ( 内部地址 5H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 MO10 MO8 MO4 MO2 MO1 写 MO10 MO8 MO4 MO4 MO1 读 缺省 年寄存器 ( 内部地址 6H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 Y80 Y40 Y20 Y10 Y8 Y4 Y2 Y1 写 Y80 Y40 Y20 Y10 Y8 Y4 Y2 Y1 读 缺省 上海晟矽微电子股份有限公司 page 10 of 45

11 6.2.4 数字化时间调整寄存器 ( 内部地址 7H) XSL_ D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 XSL_ F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 写 XSL_ F6 F5 F4 F3 F2 F1 F0 读 缺省 XSL_ 是晶振选择位 :XSL_ 为 0 ( 缺省状态 ) 选择 KHz;XSL_ 为 1 选择 32KHz F6~F0 时间调整电路是在当秒计数为 00,20,40 时刻, 根据预先设置的数据改变一秒钟内的计数周期的大小 通常每 个时钟脉冲 (32000 个, 当使用 KHz 晶振时 ) 才为 1 秒 对寄存器预设初值, 才能激活调整电路工作 当 F6 为 0 时, 产生 1 秒的寄存器计数脉冲将增加 ((F5,F4,F3,F2,F1,F0)-1)*2 个脉冲 当 F6 为 1 时, 产生 1 秒的寄存器计数脉冲将减少 ((F5_,F4_,F3_,F2_,F1_,F0_)+1)*2 个脉冲 当 (F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0) 预设为 (*,0,0,0,0,0,*) 时, 产生 1 秒的寄存器计数脉冲不变 例如 ( 使用 KHz 晶振时 ): 当 (F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0)=(0,1,0,1,0,0,1) 且当 00,20,40 秒时刻时, 寄存器计数脉冲变为 :32768+(41-1)*2=32848 当 (F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0)=(0,0,0,0,0,0,1) 且当 00,20,40 秒时刻时, 寄存器计数脉冲保持不变 当 (F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0)=(1,1,0,1,0,1,0) 且当 00,20,40 秒时刻时, 寄存器计数脉冲变为 :32768+(-(21+1))*2=32724 每 20 秒增加 2 个晶体振荡时钟脉冲 :2/(32768*20)=3.051ppm(3.125ppm, 当使用 KHZ 晶振时 ), 将使时钟走时滞后约 3ppm, 同样, 每 20 秒减少 2 个时钟脉冲, 将会使时钟超前约 3ppm, 因此时钟走时精度为 ±1.5ppm 不过, 值得注意的是时间调整电路仅调整是时钟走时, 不对晶振本身振荡频率调整, 所以 KHz 脉冲输出没有变化 定时寄存器 (ALARM-A 内部地址 8-AH;ALARM-B 内部地址 B-DH) ALARM-A 分寄存器 ( 内部地址 8H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - AM40 AM20 AM10 AM8 AM4 AM2 AM1 写 0 AM40 AM20 AM10 AM8 AM4 AM2 AM1 读 缺省 ALARM-A 时寄存器 ( 内部地址 9H) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - - AH20 AH10 AH8 AH4 AH2 AH1 写 AP/A_ 0 0 AH20 AH10 AH8 AH4 AH2 AH1 读 AP/A_ 缺省 注意 : AP/A_ 的意思 : 在 12 时制下, 该位为 1 代表 PM, 该位为 0 代表 AM 上海晟矽微电子股份有限公司 page 11 of 45

12 ALARM-A 周寄存器 ( 内部地址 AH) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - AW6 AW5 AW4 AW3 AW2 AW1 AW0 写 0 AW6 AW5 AW4 AW3 AW2 AW1 AW0 读 缺省 ALARM-B 分寄存器 ( 内部地址 BH) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - BM40 BM20 BM10 BM8 BM4 BM2 BM1 写 0 BM40 BM10 BM10 BM8 BM4 BM2 BM1 读 缺省 ALARM-B 时寄存器 ( 内部地址 CH) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - - BH20 BP/A_ 0 0 BH20 BP/A_ BH10 BH8 BH4 BH2 BH1 写 BH10 BH8 BH4 BH2 BH1 读 缺省 注意 : BP/A_ 的意思 : 在 12 时制下, 该位为 1 代表 PM, 该位为 0 代表 AM ALARM-B 周寄存器 ( 内部地址 DH) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 - BW6 BW5 BW4 BW3 BW2 BW1 BW0 写 0 BW6 BW5 BW4 BW3 BW2 BW1 BW0 读 缺省 ALARM-A,ALARM-B 时寄存器 D5 位, 在 12 时制显示中置 0 表示 AM, 置 1 表示 PM; 在 24 时制 显示中表示小时的 10 位 使用报时功能时, 必须设置实际中出现的时间, 以避免报时功能出错现象 在 12 时制显示中, 零晨 0 点应该设置 12, 正午 0 点应该设置 32 AW0~AW6(BW0~BW6) 对应着周寄存器 (0,0,0)~(1,1,0) 当设置 AW0~AW6(BW0~BW6) 全部为 0 时, 报时功能不起作用 报时时间设置举例预设时间 星期 12 时制 24 时制 日一二三四五六 10H 1H 10M 1M 10H 1H 10M 1M 00:00AM 每天 :30AM 每天 :59AM 每天 :00PM 周一 ~ 周五 :50PM 周三 :59PM 二 四 六 上海晟矽微电子股份有限公司 page 12 of 45

13 6.2.6 控制寄存器 1( 内部地址 EH) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 AALE BALE SL2 SL1 TEST CT2 CT1 CT0 写 AALE BALE SL2 SL1 TEST CT2 CT1 CT0 读 缺省 * AALE,BALE ALARM-A,ALARM-B 使能位 AALE,BALE 描述 操作 0 禁止 ALARM-A,ALARM-B 中断 缺省 1 允许 ALARM-A,ALARM-B 中断 SL2,SL1 中断输出选择位 SL2 SL1 描述 操作 0 0 ALARM-A,ALARM-B, 周期性中断从 INTRA 输出 缺省 32K 时钟脉冲从 INTRB 输出 0 1 ALARM-A, 周期性中断从 INTRA 输出 32K 时钟脉冲,ALARM-B 从 INTRB 输出 1 0 ALARM-A,ALARM-B 从 INTRA 输出 32K 时钟脉冲, 周期性中断从 INTRB 输出 1 1 ALARM-A 从 INTRA 输出 32K 时钟脉冲,ALARM-B, 周期性中断从 INTRB 输出 设置 SL2 SL1 位, 能够确定两报时中断 (ALARM-A,ALARM-B), 周期性中断 (INT), 32K 时钟脉冲 是从 INTRA 还是从 INTRB 引脚输出 TEST MC9003B 测试位 TEST 描述 操作 0 正常工作模式 缺省 1 测试模式 该位用于 MC9003B 测试 在正常工作时设置 TEST 为 0 上海晟矽微电子股份有限公司 page 13 of 45

14 CT2,CT1,CT0 周期性中断选择位 CT2 CT1 CT0 描述 操作 波形模式周期与 INTRA(INTRB) 下降沿时刻 INTRA 为高电平, 缺省 INTRB 输出 32K(@CLEN_=0) INTRB 为高电平 (@CLEN_=1) INTRA(INTRB) 为低电平 脉冲模式 2Hz( 占空比 50%) 脉冲模式 1Hz( 占空比 50%) 电平模式每秒 ( 与秒计数同步 ) 电平模式每分 ( 每分 00 秒 ) 电平模式每时 ( 每时 00 分 :00 秒 ) 电平模式每月 ( 每月第 1 天 00 时 :00 分 :00 秒 ) 脉冲模式 : 输出 2Hz,1Hz 时钟脉冲 2Hz 时钟脉冲输出模式 :0.496 秒时钟脉冲与 秒时钟交替输出 1Hz 时钟脉冲输出模式 : 占空比为 50.4% 电平模式 : 每秒 每分或者每月的周期性中断, 可以从 INTRA(INTRB) 引脚输出低电平 注意 : 当时间调整电路作用时, 每 20 秒会改变周期性中断脉冲大小 脉冲模式 : 脉冲的低电平最大变化范围 ±3.784ms( 当选择 32KHz 晶振时,±3.875ms) 如 :1Hz 脉冲输出时, 占空比变化范围为 50±0.3784%( 当选择 32KHz 晶振时,50±0.3875%) 电平模式 : 一秒最大变化范围 ±3.784ms( 当选择 32KHz 晶振时,±3.875ms) 以下是不同模式波形与 CTFG 位的关系图 : 脉冲模式 电平模式 上海晟矽微电子股份有限公司 page 14 of 45

15 6.2.7 控制寄存器 2( 内部地址 FH) D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 操作 _/24 ADJ CLEN_ CTFG AAFG BAFG 写 _/24 XSTP CLEN_ CTFG AAFG BAFG 读 缺省 12_/24 12_/24 时制显示选择位 12_/24 描述 0 12 时制显示 1 24 时制显示 该位为 0 时表示 12 时制显示, 为 1 表示 24 时制显示 时间显示数字表 24 时制显示系统 12 时制显示系统 24 时制显示系统 12 时制显示系统 00 12(AM12) 12 32(PM12) 01 01(AM1) 13 21(PM1) 02 02(AM2) 14 22(PM2) 03 03(AM3) 15 23(PM3) 04 04(AM4) 16 24(PM4) 05 05(AM5) 17 25(PM5) 06 06(AM6) 18 26(PM6) 07 07(AM7) 19 27(PM7) 08 08(AM8) 20 28(PM8) 09 09(AM9) 21 29(PM9) 10 10(AM10) 22 30(PM10) 11 11(AM11) 23 31(PM11) 注意 : 不管是使用 12 时制还是 24 时制显示系统, 都必有在写时钟数据之前进行选择 ADJ ±30 秒调整位 ADJ 描述 0 正常工作 1 秒调整操作 当 ADJ 置 1 时 : (1) 秒计数在 00 与 29 之间 : 秒计数复位为 00, 分计数不变 (2) 秒计数在 30 与 59 之间 : 秒计数复位为 00, 分计数会加 1 从写入 ADJ 为 1, 秒调整会在 122us(125us, 当使用 32KHz 晶振时 ) 之内调整 ADJ 位只能执行写操作, 不能被读取 上海晟矽微电子股份有限公司 page 15 of 45

16 XSTP 晶振停振检测位 XSTP 描述 操作 0 正常工作 1 停振检测 缺省 XSTP 位可以检测晶振停振与否 上电 掉电或者晶振停振后, 该位自动置 1, 检测该位可以判断时钟数据有效性 当该位置 1 后,XSL_,F6~F0,CT2,CT1,CT0,AALE,BALE,SL2,SL1,CLEN_ 和 TEST 位全部复位为 0 ; INTRA 停止 输出,INTRB 输出 32KHz 时钟脉冲 在正常工作时,XSTP 通过设置控制寄存器 2(FH) 将其复位为 0 CLEN_ 32KHz 脉冲输出使能位 CLEN_ 描述 操作 0 允许 32KHz 脉冲输出 缺省 1 禁止 32KHz 脉冲输出 设置该位为 0, INTRB 输出的脉冲频率与晶振的实际频率一致 CTFG 周期性中断标志位 CTFG 描述 操作 0 无周期性中断 缺省 1 周期性中断状态 当有周期性中断脉冲 (INTRA 或者 INTRB 为低电平 ) 输出时, 该位将置 1 在电平中断模式中, 可以写入 CTFG 位 0 以终止中断过程 当写入 0 后,INTRA 或者 INTRB 全 部变成高电平 如果写入 CTFG 位 1, 没有任何变化 上海晟矽微电子股份有限公司 page 16 of 45

17 AAFG,BAFG ALARM-A,ALARM-B 标志位 ALARM-A,ALARM-B 描述 操作 0 无报时中断 缺省 1 报时中断状态 仅当 AALE,BALE 置 1 时, 才能产生报时中断 当时钟时间与预置时间吻合时, 该位会置 1 在报时中断状态中, 可以写入 AAFG,BAFG 位 0 以终止中断过程 当写入 0 后,INTRA 或者 INTRB 全部变成高电平 如果写入 1, 没有任何变化 当 AALE,BALE 位为 0 时, 禁止报时中断,AAFG,BAFG 位为 0 AAFG(BAFG) 与 INTRA(INTRB) 关系图如下 : AAFG(BAFG) INTRA(INTRB) 置 AAFG(BAFG)=0 置 AAFG(BAFG)=0 时间吻合时间吻合时间吻合 AAFG(BAFG) 与 INTRA(INTRB) 关系图 上海晟矽微电子股份有限公司 page 17 of 45

18 6.3 通信规则 两线的通信规则 通信协议规定 : 任何向 SDA 总线输出数据的设备 电路都看作是发射器 ; 反之, 从 SDA 总线上接收数据的设备 电路都是接收器 控制数据传输的是主 (MASTER) 设备 电路 ; 而受控的是从属电路 (SLAVE) 电路 ( 如图所示 ) VDD SDA SCL 主发射器 / 接收器 从接收器 从发射器 / 接收器 从接收器 主发射器 / 接收器 典型的系统总线结构 数据有效性协议 数据传输协议规定 : 每个时钟周期传输一位数据 在时钟周期的高电平段 SDA 线上的数据必须保持稳 定, 因为这时 SDA 线的电平变化将被看作是 起始 或 终止 控制信号 ( 如图所示 ) 数据有效性协议 操作条件 SDA 和 SCL 在总线不工作时保持高电平 SCL 为高电平时,SDA 有一个从高电平到低电平跳变, 这个跳 变定义为 起始条件 ; 反之,SDA 有一个从低电平到高电平的跳变的话则定义 终止条件 ( 如图所示 ) 起始和终止条件 上海晟矽微电子股份有限公司 page 18 of 45

19 随着起始条件 (START) 的到达, 主发射器必须发出一个 寻址命令字节, 字节中包括电路类型标识符 指定电路地址和读写操作模式 总线上的某个接收器被选中后, 会发出应答 (ACK) 信号, 即 SDA 变为低电平 ACK 信号用来表明数据传输成功 发射器在 SCL 时钟下降沿逐个连续发射 8 位数据后, 会释放数据总线 ( 如图所示 ) 接收器的应答 (ACK) 信号 器件寻址字节的定义 寻址字节的高有效 7 位 (bit7 bit1) 定义为器件类型标识符 对于 MC9003B 而言, 规定这 7 位是 , 最低位 bit0 定义为是 写入 还是 读出 操作, 该位是 1 就执行 读 操作, 是 0 则选择 写 操作 ( 如图所示 ) 器件寻址字节的定义 两线数据传输格式 因为两线接口没有片选信号, 取而代之的是 7 位寻址字节 所以第一个字节传送 7 位寻址字节和 1 位读 / 写命令位以唤醒要访问的电路 MC9003B 的寻址字节为 ( ) 在数据传输 / 接收结束信号到来时, 将结束其数据传输 如果只有起始信号, 而没有结束信号, 接着重新产生起始信号, 还需要重新设置寻址字节, 当传输方向需要改变时, 就需要用这种传输方式传输数据 主设备向从设备写入数据过程 主设备向从设备直接读取数据过程 上海晟矽微电子股份有限公司 page 19 of 45

20 注 : 响应信号 A 为低电平,A_ 则为高电平 数据传输时改变其传输方向过程 MC9003B 数据传输的写模式 1) 先送 7 位寻址字节 ( ), 第 8 位送入写命令 ( 0 ) 2) 第 9 位是响应信号后,MC9003B 进入写状态 3) 接下来 1 个字节, 高 4 位确定 MC9003B 内部地址 (0H~FH), 低 4 位是传输模式 ( 写状态时, 定义传输模式为 0000 ) 4) 再经过 1 位的响应信号, 就正常的写数据 5) 每写完 1 字节数据之后, 都经过 1 位的响应信号, 才能写入下 1 字节的数据, 如果想结束写操作, 则需要在响应信号之后的 1 位产生停止信号即可 MC9003B 写数据实例 ( 向 4H,5H 地址写数据 ) MC9003B 数据传输的读模式 MC9003B 有三种读数据方法 (1) 从指定的内部地址中读取数据 : 1) 与写模式的前 3 步一样 2) 经一位响应信号后, 再重新产生起始信号以改变两线接口数据传输方向 3) 接着送 7 位寻址字节, 第 8 位读 / 写命令位为 1, MC9003B 进入读数据状态 4) 再经过 1 位响应信号, 就正常读数据 5) 每读出一个字节数据,CPU 送入一位响应信号 ( 低电平 ), 才可以读下一字节数据, 如果想 要结束读数据过程,CPU 送入的一位响应信号必须为高电平, 然后接着送入停止信号 上海晟矽微电子股份有限公司 page 20 of 45

21 MC9003B 第一种读数据实例 ( 从内部地址 7H~9H 读取数据 ) (2) 指定的内部地址读数据 ( 与第一种不同的是通过传输模式寄存器改变 MC9003B 数据传输方向, 此时设置传输模式寄存器为 0100 ) 1) 与写模式前两步一样 2) 接下来 1 个字节, 高四位为 MC9003B 内部地址 (0H~FH), 低四位为传输模式 ( 读状态时, 定义传输模式为 0100 ) 3) 再经过一个响应信号, 就可以正常的读数据 4) 每读出一字节的数据后,CPU 都会发送一位响应信号 ( 低电平 ), 才能读下一个地址的数据 如果想结束本次读过程,CPU 发送一位响应信号 ( 高电平 ) 后再产生停止信号 MC9003B 第二种读数据实例 ( 从内部地址 DH~0H 读取数据 ) 上海晟矽微电子股份有限公司 page 21 of 45

22 (3) 直接读取数据 ( 只能从 FH 地址开始依次读取数据 ) 1) 起始信号到来时, 先送 7 位寻址字节, 第 8 位读命令 ( 1 ) 2) 第 9 位响应信号后,MC9003B 进入读数据状态 3) 在每读出一字节的数据后,CPU 都会发送一位响应信号 ( 低电平 ), 才能读下一个地址的数据 如果想结束本次读过程,CPU 发送一位响应信号 ( 高电平 ) 后再产生停止信号 MC9003B 第三种读数据实例 特殊条件下的数据传输 为了保证读写数据的有效性,MC9003B 的两线通信开始到结束仅在 0.5 秒到 1 秒之内, 如果超过这一时间范围, 时钟就会产生秒进位以及其它的时间进位, 会导致所读写的数据与预想的不一致, 从而导致数据出错 在 MC9003B 中, 两线通信方式支持在通信过程中改变数据传输方向, 在这种传输方式下, 会在第一个起始信号到来之后的 0.5 秒到 1 秒之内自动终止本次通信 简而言之, 注意以下三点 : (1) 从起始信号开始读 / 写数据, 直到停止信号到来时, 才结束本次通信过程 (2) 读 / 写操作过程必须在 0.5 秒到 1 秒之内完成 (3) 每次读 / 写操作最好进行三次, 尤其在读秒分时数据时, 比较后两次数据, 如果相等, 则数据有效, 如果不相等, 则重新进行读数据 MC9003B 读数据出现的错误实例 ( 起始信号 ) ( 读秒 ) ( 读分 ) ( 停止信号 ) ( 起始信号 ) ( 读时 ) ( 停止信号 ) 假定读操作的起始时间为 09:59:59PM, 当读完秒与分时, 恰好产生时间进位为 10:00:00PM 这个时候读出的秒与分是 59:59, 而读时时, 刚变成了 10, 故得到了错误的数据 10:59:59 上海晟矽微电子股份有限公司 page 22 of 45

23 6.4 晶振配置与时钟走时精度调整 一般的晶体振荡器是按照内部基频负载电容和振荡精度波动范围分类的 ( 如 :±10ppm,±20ppm 和 ± 50ppm); 因为晶体振荡器用在 IC 电路上频率的波动在室温下一般是 ±5~10ppm, 这里的时钟精度在室温下是随着晶振自身特性的变化而改变的 晶振配置 MC9003B 8 VDD 典型外部参数 : X tal:32.768khz 或 KHz A (R1=30KΩ) RF CG 7 32KHz (CL=6pF~8pF) 典型内部参数 RF=100MΩ RD=30KΩ RD 6 CG=CD=10pF CD (1) 晶振电路由相对于 GND 标准约为 1.5V 的恒压驱动 因此, 它产生相对于 GND 标准振幅大约 1.5V (2) 外接晶体的基本参数包括串联电阻 R1 和负载电容 CL 对于 MC9003B 的 R1 典型值为 30KΩ,CL 为 6Pf~8Pf (3) 外接晶体尽可能的靠近芯片 IC (4) 在 PCB 布局时, 靠近晶振电路附近不可以走任何信号线或者电源线, 特别是上图标识的 A 区域内 (5) 在 PCB 布线时, 在 OSCIN 和 OSCOUT 引脚之间使用高绝缘电阻 (6) 在 PCB 布线时, 避免使用长的平行连线连接 OSCIN 和 OSCOUT 引脚 (7) 为了得到稳定的振荡频率, 请勿使用 OSCOUT 引脚驱动其它 IC 晶振频率测量 VDD KHz OSCIN OSCOUT KHz INTRB GND 频率计测量 注 : (1) 上电开始 (XSTP=1), KHz 或者 KHz 脉冲从 INTRB 输出 (2) 使用频率计数器至少要有 6 位, 推荐用 7 位以上的 (3) INTRB 上拉电阻接到 VDD 端 电容微调频率 因为调整晶振的频率也就是调整时钟的频率 晶振频率的调整可以通过连接在晶体两边的电容 CGOUT 和 CDOUT 因此 MC9003B 时钟配合 CGOUT 和 CDOUT, 振荡频率就可以以晶振的 CL 做为参考 一般这种关系如下式 : 上海晟矽微电子股份有限公司 page 23 of 45

24 CG * CD CL CS CS:PCB 上的浮动电容 CG CD 如果晶振频率偏高 ( 时钟偏快 ) 则减小 CL 电容值, 反之, 如果晶振频率偏慢 ( 时钟偏慢 ) 就要增大 CL 的电容值 根据这个标准来选择最佳的 CL 来修正频率值达到时钟频率调整 如 : 频率偏高 ( 时钟偏快 ) 我们可以通过外加 CGOUT/CDOUT 电容来降低频率 ( 见下图 ) MC9003B 8 VDD CGOUT=CDOUT=0~15pF A 7 CG CGOUT RF 32KHz RD 6 CD CDOUT 数字化时间精度调整电路 利用数字时间调整电路可以每 20 秒改变当前 1 秒内的脉冲计数的变化, 从而达到时钟走时调整, 使 MC9003B 保持高精度时钟走时 *1 (1) 当晶振频率大于目标频率 *2 ( 增加 1 秒内的计数脉冲 ): *3 调整数值 ( 晶振频率 目标频率 0.1) = 晶振频率 * 2 目标频率 * 20 =( 晶振频率 - 目标频率 )* ) 晶振频率 : 从 INTRB 引脚测出的脉冲频率 2) 目标频率 : 标准的 KHz 或者 KHz 脉冲 3) 调整数值 : 设置 F6~F0 的数值 该数值用二进制补码形式表示 (2) 当晶振频率等于目标频率 ( 不需要改变 1 秒内的计数脉冲 ): 调整数值为 或者缺省 (3) 当晶振频率小于目标频率 ( 减少 1 秒内的计数脉冲 ): ( 晶振频率 目标频率 ) 调整数值 = 晶振频率 * 2 目标频率 * 20 =( 晶振频率 - 目标频率 )*10 上海晟矽微电子股份有限公司 page 24 of 45

25 计算调整数值大小实例 (2) 晶振频率 =32770Hz; 目标频率 =32768Hz 调整数值 =( )/(32770*2/(32768*20)) =( )*10+1=21 故设置 (F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0)=(0,0,1,0,1,0,1) (2) 晶振频率 =32762Hz; 目标频率 =32768Hz 调整数值 =( )/(32762*2/(32768*20)) = ( )*10=-60 因为 -60 的七位二进制补码为 80h-3ch=44h, 故设置 (F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0)=(1,0,0,0,1,0,0) 经过调整电路把时钟走调整后, 时钟走精度只与目标频率相差 ±1.5ppm( 在室温下 ) 注意 (1) 时间调整电路不能改变从 INTRB 输出的脉冲频率 (2) 最大调整范围 : 1) 振频率大于目标频率时, 调整数值范围为 (F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0)=(0,0,0,0,0,0, 1) 到 (0,1,1,1,1,1,1), 实际可调范围将从 -3.05ppm 到 ppm(-3.125ppm 到 ppm, 当使用 KHz 晶振时 ) 2) 振频率小于目标频率时, 调整数值范围为 (F6,F5,F4,F3,F2,F1,F0)=(1,1,1,1,1,1, 1) 到 (1,0,0,0,0,1,0), 实际可调范围将从 +3.05ppm 到 ppm(+3.125ppm 到 ppm, 当使用 KHZ 晶振时 ) 3) 当外接晶振与标准频率相差约 ±6Hz 时, 均能使 MC9003B 走时保持高精度 上海晟矽微电子股份有限公司 page 25 of 45

26 6.5 中断 中断系统 MC9003B 的中断系统从 INTRA(INTRB) 引脚输出波形有三种 : (3) 报时中断 : 当报时寄存器预设值 ( 星期 时 分 ) 与时钟的走时吻合时,MC9003B 就会向 CPU 产生报时中断, 使 INTRA(INTRB) 输出变为低电平 (2) 周期性中断 : 根据不同周期性选择位, 输出不同的波形 波形模式有脉冲模式与电平模式两种 (3)32KHz 脉冲输出 : 根据需要, 可以有选择的输出 32KHz 时钟脉冲 INTRA(INTRB) 输出控制 ( 标志位, 使能位, 中断输出选择位 ) 上述三种中断方式, 中断输出时, 会产生中断标志位 ; 中断使能位决定是否能够产生中断 ; 中断选择 位是选择中断从 INTRA 还是从 INTRB 输出 标志位 使能位 中断输出选择位 (SL2,SL1)( D5,D4@EH) (0,0) (0,1) (1,0) (1,1) 报时 A AAFG(D1@FH) AALE(D7@EH) INTRA INTRA INTRA INTRA 报时 B BAFG(D0@FH) BALE(D6@EH) INTRA INTRB INTRA INTRB 周期性中 CTFG(D2@FH) CT2~CT0 INTRA INTRA INTRB INTRB 断 (D2~D0@EH) 32KHz 脉冲输出 - CLEN_(D3@FH) INTRB INTRB INTRB INTRB 当上电 (XSTP=1) 时 : AALE=BALE=CT2=CT1=CT0=SL2=SL1=0 INTRA 输出为高电平 ;INTRB 输出 32KHz 时钟脉冲 当两个中断从同一个引脚输出时 : 输出低电平波形会叠加, 也就是两波形是逻辑或关系 ( 见下图 ) ALARM-A ALARM-B INTRA 上海晟矽微电子股份有限公司 page 26 of 45

27 6.5.3 报时中断 设置报时时间应该在 AALE(BALE) 为 0 时, 设定报时时间 ( 星期 时 分 ), 之后设置 AALE(BALE) 为 1, 从此刻起到万年历走时与设定时间吻合时, 则 INTRA(INTRB) 变成低电平 INTRA(INTRB) 的输 出与否是由 AALE(BALE) 和 AAFG(BAFG) 位来控制的 INTRA(INTRB) 的输出情况请见下图 INTRA(INTRB) 预设时间与走时间吻合时间段周期为 1 分钟 A A: 最大值为 61us (62.5us, 使用 32KHz 晶振时 ) AALE(BALE)=1 时间吻合 AALE(BALE)=0 AALE(BALE)=1 AALE(BALE)=0 时间吻合 INTRA(INTRB) AALE(BALE)=1 时间吻合 AAFG(BAFG)=0 时间吻合 周期性中断 INTRA(INTRB) 引脚通过中断周期选择位 (CT2~CT0) 和中断输出选择位 (SL2,SL1) 可以向 CPU 输出 某个周期的中断信号 周期性中断周期选择位可以选择输出中断的模式 : 脉冲模式和电平模式 CT2 CT1 CT0 描述 波形模式周期与 INTRA(INTRB) 下降沿时刻 INTRA 为高电平, INTRB 输出 32K(@CLEN_=0) INTRB 为高电平 (@CLEN_=1) INTRA(INTRB) 为低电平 脉冲模式 2Hz( 占空比 50%) 脉冲模式 1Hz( 占空比 50%) 电平模式每秒 ( 与秒计数同步 ) 电平模式每分 ( 每分 00 秒 ) 电平模式每时 ( 每时 00 分 :00 秒 ) 电平模式每月 ( 每月第 1 天 00 时 :00 分 :00 秒 ) 脉冲模式 : 输出 2Hz,1HZ 时钟脉冲, 波形关系图如下图 2Hz 时钟脉冲输出模式 :0.496 秒时钟脉冲与 秒时钟交替输出 1Hz 时钟脉冲输出模式 : 占空比为 50.4% 电平模式 : 每秒, 每分或者每月的周期性中断, 可以从 INTRA(INTRB) 引脚输出低电平 当时间调整电路作用时, 每 20 秒会改变周期性中断脉冲大小 脉冲模式 : 脉冲的低电平最大变化范围 ±3.784ms( 当选择 32KHz 晶振时,±3.875ms) 例如 1Hz 脉冲输出时, 占空比变化范围为 50±0.3784%( 当选择 32KHz 晶振时,50± %) 上海晟矽微电子股份有限公司 page 27 of 45 操作 缺省

28 电平模式 : 一秒最大变化范围 ±3.784ms( 当选择 32KHz 晶振时,±3.875ms) 脉冲模式波形与 CTFG 位的关系图 电平模式波形与 CTFG 位的关系图 KHz 时钟脉冲输出 INTRB 能够输出晶体振荡器产生的 32KHz 时钟脉冲 当设置 CLEN_ 为 1 时,INTRB 将为高 32KHz 时钟脉冲的频率不受调整电路的影响 ( 输出晶体振荡器的真实频率的脉冲 ) 当上电时 (XSTP=1), 32KHz 时钟脉冲从 INTRB 输出 6.6 晶振的停振检测功能 通过 XSTP 位可以判断晶振是否停振过, 当检测到 XSTP= 1 时, 说明晶振曾经停振过, 这时的读取的时钟数据是错误数据 XSTP 变成 1 时,XSL_,F6~F0,CT2,CT1,CT0,AALE,BALE,SL2,SL1,CLEN_ 和 TEST 位全部复位为 0 注意 (1) 上电复位时,XSTP 位置 1, 值得注意的是任何瞬间的断电可能使 XSTP 位置 1 (2) 晶振停振后就会使 XSTP 位置 1, 即使晶振再次起振,XSTP 位仍然保持 1, 除非对内部地址 FH 进行写动作 为了避免晶振停振现象, 应确保不发生下面情况 (1) 瞬间的掉电 (2) 晶振短接 (3)PCB 版上的噪声 (4) 供给电源电压超出于 MC9003B 电压最值 上海晟矽微电子股份有限公司 page 28 of 45

29 7 电路特性参数 7.1 极限参数 符号 说明 条件 范围 单位 VDD 供给电压 -0.3~+6.0 V VI 输入电压 SCL,SDA -0.3~+6.0 V VO1 输出电压 1 SDA -0.3~+6.0 V VO2 输出电压 2 INTRA,INTRB -0.3~+10.0 V TOPT 工作温度 -40~+85 TSTG 储藏温度 -55~+125 TSOL 焊接温度 260 持续 10 秒 7.2 直流参数 TOPT=25 符号说明 引脚 条件 最小值 典型值 最大值 单位 VIH 输入高电平 SCL,SDA 0.7VDD 6.0 V VIL 输入低电平 SCL,SDA VDD V IOL1 输出电流 INTRA,INTRB VOL1=0.4V 1 ma IOL2 SDA VOL2=0.6V 6 ma IILK 输入漏电流 SCL VI=6V VDD=6V -1 1 ua VDD 工作电压 VDD,GND V 计时电压 V IOZ 输出漏电流 SDA,INTRA, INTRB VO=6V VDD=6V -1 1 ua IDD1 工作电流 1 VDD VDD=3.6V,TOPT= ua SCL,SDA=3.6V 输出关闭 IDD2 工作电流 2 VDD VDD=3.6V, 1 ua TOPT=-40 ~+85 SCL,SDA=3.6V 输出关闭 IDD3 工作电流 3 VDD VDD=6V SCL,SDA=6V 输出关闭 ua CG 振荡器输入 OSCIN 10 pf 脚内部电容 CD 振荡器输出脚内部电容 OSCOUT 10 pf 上海晟矽微电子股份有限公司 page 29 of 45

30 7.3 交流参数 TOPT=25,VDD =1.8V~5.5V 符号 参数 测试条件 最小值最大值单位 Tscl SCL 时钟频率 KHz Tlow 时钟低周期 4.7 us Thigh 时钟高周期 5 us Tbuf 总线释放时间 在下一个数据传输之前 4.7 us Tsu:S 起始条件建立时间 4.7 us TA Tsu:S 终止条件建立时间 4.7 us TO Thd:S 起始条件保持时间 4 us TA Thd:S 终止条件保持时间 4 us TO Tsu:D 数据输入建立时间 250 ns AT Thd:D 数据输入保持时间 0 ns AT THD 数据输出保持时间 SCL 下跳到 SDA 数据输出变化 0 ns Taa 时钟输出 SCL 下跳到 SDA 数据输出有效 us Tr SCL 和 SDA 上升时间 1 us Tf SCL 和 SDA 下降时间 300 ns Ti 噪声尖波宽度 SCL SDA 输入的时间常数 100 ns 总线时序图 上海晟矽微电子股份有限公司 page 30 of 45

31 7.4 特性曲线 测试电路 VDD OSCIN OSCOUT KHz 晶体频率 KHz (R1=30KΩ) (CL=6pF~8pF) 输出引脚 : 开路 INTRB 频率计测量 GND 静态电流和电压曲线 上海晟矽微电子股份有限公司 page 31 of 45

32 7.4.3 动态功耗和 SCL 频率曲线 上海晟矽微电子股份有限公司 page 32 of 45

33 7.4.4 静态电流和温度曲线 振荡频率偏差和外部 CG 电容曲线 上海晟矽微电子股份有限公司 page 33 of 45

34 7.4.6 振荡频率偏差和电源电压曲线 振荡频率偏差和温度曲线 上海晟矽微电子股份有限公司 page 34 of 45

35 7.4.8 晶振起振时间和电源电压曲线 晶振起振电压和温度曲线 上海晟矽微电子股份有限公司 page 35 of 45

36 8 典型应用 VCC 10K 10K 10K 10K BATT D0 D1 INTRB 1 8 VDD SCL SDA 2 3 MC9003B 7 6 OSCIN 32768Hz/32000Hz OSCOUT 10u 0.1u GND 4 5 INTRA 典型应用图 (A) VCC 10K 10K 10K 10K BATT D0 D1 INTRB 1 8 VDD SCL SDA 2 3 MC9003B 7 6 OSCIN 32768Hz/32000Hz OSCOUT 10u 0.1u GND 4 5 INTRA 典型应用图 (B) (1)C0 C1 分别是高频与低频的旁路电容 ( 典型值 C0=10Uf,C1=0.1Uf) (2) 限流电阻 R0-R3 的典型值为 10KΩ, 高速通讯时,R1/R2=3KΩ (3)BATT 与 VCC 电压关系满足 :VBATT VVCC (4)INTRA(INTRB) 接上拉电阻 R 与两种接法 :A 当备用电池供电时不使用 INTRA(B); B 当备用电池供电时使用 INTRA(B) (5) 为了提高 MC9003B 的抗 EMC 干扰, 可在系统电源与芯片 VDD 之间串接 50Ω~100Ω 电阻 上海晟矽微电子股份有限公司 page 36 of 45

37 9 典型软件基本操作 9.1 上电复位初始化 开始 (1) 上电复位 N XSTP=1? (3) Y (4) 控制寄存器 2 (00XXXXXX) (5) 设置时钟 万年历和中断 没有应答 ACK 或者读数据全为 FFH (2) (1) 从 0V 上电后, 需要等待 1 到 2 秒钟晶体振荡稳定时间, 再进行软件通讯 (2) 通讯时如果出现没有应答信号或者读数据全为 FFH, 请重新进行通讯 (3) 当晶振停振检测位 XSTP=0, 则表明芯片不是从 0V 上电而从备用电源上电 (4) 通过写控制寄存器 2, 可使 XSTP 清 0 (5) 写入正常的时钟 万年历或者中断 9.2 写时钟和万年历寄存器 通讯起始条件 (1) 设置时钟 万年历寄存器 (2) 通讯终止条件 (1) 当设置时钟和万年历寄存器时, 为防止发生写入时间错误, 从秒到年之间不要产生通讯终止 (2) 从通讯起始到通讯终止, 整个通讯过程一定保证在 0.5 秒之内完成 ( 因为 MC9003B 从通讯开 始后在 0.5 秒到 1 秒之间, 自动将通讯中断 ) 上海晟矽微电子股份有限公司 page 37 of 45

38 9.3 读时钟和万年历寄存器 通讯起始条件 (1) 读取时钟 万年历寄存器 (2) 通讯终止条件 (1) 当读时钟和万年历寄存器时, 为防止发生读出时间错误, 从秒到年之间不要产生通讯终止 (2) 从通讯起始到通讯终止, 整个通讯过程一定保证在 0.5 秒之内完成 因为 MC9003B 从通讯开始后在 0.5 秒到 1 秒之间, 自动将通讯中断 ) 9.4 ±30 秒校正 控制寄存器 2 (00X1X111) (1) (1) 当设置 ADJ=1 时,±30 秒校正将在 122.1us(125us 当使用 KHz 晶体时 ) 之内完成 9.5 中断操作 周期性中断操作 设置周期性中断周期和中断输出口 (1) 中断接至 MCU CTFG=1? N Y 周期性中断产生 其它中断产生 控制寄存器 2 (00XXX011) (2) (4) 电平模式也被看作是周期性中断 (5) 将 CTFG 清 0 即可清除周期性中断 上海晟矽微电子股份有限公司 page 38 of 45

39 9.5.2 闹铃中断操作 AALE 或者 BALE=0 (1) 设置闹铃时间 ( 分 小时 星期 ) 设置中断输出口选择位 AALE 或者 BALE=1 (2) 中断接至 MCU CTFG=1? N Y 闹铃中断产生 其它中断产生 控制寄存器 2 (00XXX101) (3) (1) 设置闹铃之前, 通过设置 AALE=BALE=0 将闹铃功能屏蔽, 以防止在设置过程中时间吻合而产生闹铃中断 (2) 所有的闹铃设置完成, 再使能闹铃功能 (3) 如果要产生暂时的闹铃, 当使用闹铃 A 时, 写入 (00XXX101) 至控制寄存器 2; 当使用闹铃 B 时, 写入 (00XXX110) 至控制寄存器 2 上海晟矽微电子股份有限公司 page 39 of 45

40 10 抗干扰解决方法 10.1 PCB 系统线路上改进 电源的改进 (6) MC9003B 芯片电源改进如下图 VDD BATTERY D2 1N4148 D1 1N4148 D0 1K To MC9003B Power 0.1uF GND 10uF D0 是稳压管 (5.1V), 为了抗电磁干扰 (7) 系统电源改进在 7805 输出端到系统板电源 VDD 之间串一 50ohm 的小电阻,7805 的地到系统板地 GND 之间串一 20ohm 的小电阻, 如下图 50ohm 7805OUT VDD 7805GND 20ohm GND 上海晟矽微电子股份有限公司 page 40 of 45

41 晶振布线 MC9003B 8 VDD A 7 CG RF 32KHz RD 6 CD 外接晶体尽可能的靠近芯片 IC 在 PCB 布线时, 靠近晶振电路附近不可以走任何信号线或者电源线, 特别是上图标识的 A 区域内 在 PCB 布线时, 在 OSCIN 和 OSCOUT 引脚之间使用高绝缘电阻 在 PCB 布线时, 避免使用长的平行连线连接 OSCIN 和 OSCOUT 引脚 为了得到稳定的振荡频率, 请勿使用 OSCOUT 引脚驱动其它 IC I2C 通信口的改进 (1) 在与 MCU 的通信口处增加抗冲击和抗干扰的小电阻, 如下图 (2) 10KΩ 上拉电阻可适当减小至 3KΩ VDD 10K 上拉电阻 MCU SCL SDA MC9003B INTRA 20ohm 抗干扰电阻 上海晟矽微电子股份有限公司 page 41 of 45

42 10.2 软件方面 (1) 降低 I2C 通讯频率 (2) 上电时去读 0XFH 的 XSTP 位判断时钟是否有停振过, 建议读至少 3 次, 有一次正常即判为正常, 如果 XSTP 全部为 1 则重新初始化时钟 (3) 每次读时间的时候也去读 0XFH 的 XSTP 位判断是否有出错, 若有出错, 则用上一次读的时间数据重新写时钟 (4) 不要频繁的去读芯片,1 秒钟读 2~3 次比较合适 上海晟矽微电子股份有限公司 page 42 of 45

43 11 封装尺寸 11.1 SOP8 符号 mm inches min typ max min typ max A A B C D ddd E e H h L α 0 o - 8 o 0 o - 8 o 上海晟矽微电子股份有限公司 page 43 of 45

44 11.2 TSSOP8 单位 A max. A1 A2 A3 Bp C D(1) E(2) e mm 单位 HE L Lp v w y Z(1) θ mm 注 :(1) 不包括每边塑料或者金属伸出的尺寸 0.15mm( 最大值 ) (3) 不包括每边塑料或者金属伸出的尺寸 0.25mm( 最大值 ) 上海晟矽微电子股份有限公司 page 44 of 45

45 12 修订记录 版本 日期 编制 新建或修改描述 V 新建 V 增加晶振起振电压 VS 温度曲线 V 更新 CT2-CT0=000 描述 上海晟矽微电子股份有限公司 page 45 of 45