隨著科技的迅猛發展，一些相應的精密儀器也隨之問世，這些儀器中通常都需要設置準確的時鐘，以保證時段的正確切換。DS3231是Maxim/Dallas公司生產的一款低成本、超高精度的I2C實時時鐘芯片，該器件不僅能夠在一定溫度范圍內提供優于±2min/a的計時精度，而且省去制造過程中晶體安裝和布線校準工序。

DS3231是低成本，高精度I2C實時時鐘（RTC），具有集成的溫補晶體振蕩器（TCXO）和1個32.768kHz的晶體。該晶體包含電池輸入端，斷開主電源仍可保持精確計時。集成晶體振蕩器可提高器件的長期精確度，并減少生產的元件數。

DS3231提供商級和工業級溫度范圍，采用16引腳、300mil的SO封裝。RTC保持秒、分、時、星期、日期、月和年信息。當遇到少于31天的月份，將自動調整月末日期，包括閏年補償。時鐘的工作格式可以是24小時或帶-AM/PM指示的12小時格式。提供2個可編程日歷鬧鐘和1路可編程方波輸出。地址與數據通過I2C雙向串行傳輸。通過精密的、經過溫度補償的電壓基準和比較器來監視VCC狀態，檢測電源故障，提供復位輸出，并在必要時自動切換到備用電源。另外，RST監視引腳可作為手動按鈕輸入，以產生外部復位信號。

DS3231的引腳功能說明如下：32kHz是32kHz頻率輸出；VCC用于主電源的DC引腳；INT/SQW為低電平有效中斷或方波輸出；RST是低電平有效復位引腳；N.C.表示無連接，外部必須接地；GND為地；VBAT為備用電源輸入；SDA為串行數據輸入、輸出；SCL為串行時鐘輸入

原理圖：

模塊參數：

1.尺寸：38mm（長）*22mm（寬）*14mm（高） 2.重量：8g

3.工作電壓：3.3--5.5V

4.時鐘芯片：高精度時鐘芯片DS3231

5.時鐘精度：0-40℃范圍內，精度2ppm，年誤差約1分鐘 6.帶2個日歷鬧鐘 7.可編程方波輸出

8.實時時鐘產生秒、分、時、星期、日期、月和年計時，并提供有效期到2100年的閏年補償

9.芯片內部自帶溫度傳感器，精度為±3℃ 10.存儲芯片：AT24C32（存儲容量32K）

11.IIC總線接口，最高傳輸速度400KHz（工作電壓為5V時）

12.可級聯其它IIC設備，24C32地址可通過短路A0/A1/A2修改，默認地址為0x57 13.帶可充電電池LIR2032，保證系統斷電后，時鐘任然正常走動

接線說明，以Arduino uno r3為例：

SCL→A5

SDA→A4

VCC→5V

GND→GND

程序代碼如下：

#include

#include

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

sbit SDA=P3^6; //模擬I2C數據傳送位SDA

sbit SCL=P3^7; //模擬I2C時鐘控制位SCL

sbit INT=P3^2;

sbit RESET=P3^3;

sbit led0=P1^0;

sbit led1=P1^1;

sbit led2=P1^2;

sbit led3=P1^3;

sbit led4=P1^4;

sbit led5=P1^5;

sbit led6=P1^6;

sbit led7=P1^7;

bit ack; //應答標志位

#define DS3231_WriteAddress 0xD0 //器件寫地址

#define DS3231_ReadAddress 0xD1 //器件讀地址

#define DS3231_SECOND 0x00 //秒

#define DS3231_MINUTE 0x01 //分

#define DS3231_HOUR 0x02 //時

#define DS3231_WEEK 0x03 //星期

#define DS3231_DAY 0x04 //日

#define DS3231_MONTH 0x05 //月

#define DS3231_YEAR 0x06 //年

//鬧鈴1

#define DS3231_SALARM1ECOND 0x07 //秒

#define DS3231_ALARM1MINUTE 0x08 //分

#define DS3231_ALARM1HOUR 0x09 //時

#define DS3231_ALARM1WEEK 0x0A //星期/日

//鬧鈴2

#define DS3231_ALARM2MINUTE 0x0b //分

#define DS3231_ALARM2HOUR 0x0c //時

#define DS3231_ALARM2WEEK 0x0d //星期/日

#define DS3231_CONTROL 0x0e //控制寄存器

#define DS3231_STATUS 0x0f //狀態寄存器

#define BSY 2 //忙

#define OSF 7 //振蕩器停止標志

#define DS3231_XTAL 0x10 //晶體老化寄存器

#define DS3231_TEMPERATUREH 0x11 //溫度寄存器高字節（8位）

#define DS3231_TEMPERATUREL 0x12 //溫度寄存器低字節（高2位）

uchar code dis_code［11］={0xc0，0xf9，0xa4，0xb0， // 0，1，2，3

0x99，0x92，0x82，0xf8，0x80，0x90， 0xff}; // 4，5，6，7，8，9，off

uchar data dis_buf［8］;

uchar data dis_index;

uchar data dis_digit;

uchar BCD2HEX（uchar val） //BCD轉換為Byte

{

uchar temp;

temp=val&0x0f;

val》》=4;

val&=0x0f;

val*=10;

temp+=val;

return temp;

}

uchar HEX2BCD（uchar val） //B碼轉換為BCD碼

{

uchar i，j，k;

i=val/10;

j=val;

k=j+（i《《4）;

return k;

}

void delayus（uint us）

{

while （us--）;

}

void Start_I2C（）

{

SDA=1; //發送起始條件的數據信號

delayus（1）;

SCL=1;

delayus（5）; //起始條件建立時間大于4.7us，延時

SDA=0; //發送起始信號

delayus（5）; // 起始條件鎖定時間大于4μs

SCL=0; //鉗住I2C總線，準備發送或接收數據

delayus（2）;

}

void Stop_I2C（）

{

SDA=0; //發送結束條件的數據信號

delayus（1）; //發送結束條件的時鐘信號

SCL=1; //結束條件建立時間大于4us

delayus（5）;

SDA=1; //發送I2C總線結束信號

delayus（4）;

}

void SendByte（uchar c）

{

uchar BitCnt;

for（BitCnt=0;BitCnt《8;BitCnt++） //要傳送的數據長度為8位

{

if（（c《

SDA=1; //判斷發送位

else

SDA=0;

delayus（1）;

SCL=1; //置時鐘線為高，通知被控器開始接收數據位

delayus（5）; //保證時鐘高電平周期大于4μs

SCL=0;

}

delayus（2）;

SDA=1; //8位發送完后釋放數據線，準備接收應答位

delayus（2）;

SCL=1;

delayus（3）;

if（SDA==1）

ack=0;

else

ack=1; //判斷是否接收到應答信號

SCL=0;

delayus（2）;

}

uchar RcvByte（）

{

uchar retc;

uchar BitCnt;

retc=0;

SDA=1; //置數據線為輸入方式

for（BitCnt=0;BitCnt《8;BitCnt++）

{

delayus（1）;

SCL=0; //置時鐘線為低，準備接收數據位

delayus（5）; //時鐘低電平周期大于4.7μs

SCL=1; //置時鐘線為高使數據線上數據有效

delayus（3）;

retc=retc《《1;

if（SDA==1）

retc=retc+1; //讀數據位，接收的數據位放入retc中

delayus（2）;

}

SCL=0;

delayus（2）;

return（retc）;

}

void Ack_I2C（bit a）

{

if（a==0）

SDA=0; //在此發出應答或非應答信號

else

SDA=1;

delayus（3）;

SCL=1;

delayus（5）; //時鐘低電平周期大于4μs

SCL=0; //清時鐘線，鉗住I2C總線以便繼續接收

delayus（2）;

}

uchar write_byte（uchar addr， uchar write_data）

{

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_WriteAddress）;

if （ack == 0）

return 0;

SendByte（addr）;

if （ack == 0）

return 0;

SendByte（write_data）;

if （ack == 0）

return 0;

Stop_I2C（）;

delayus（10）;

return 1;

}

uchar read_current（）

{

uchar read_data;

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_ReadAddress）;

if（ack==0）

return（0）;

read_data = RcvByte（）;

Ack_I2C（1）;

Stop_I2C（）;

return read_data;

}

uchar read_random（uchar random_addr）

{

Start_I2C（）;

SendByte（DS3231_WriteAddress）;

if（ack==0）

return（0）;

SendByte（random_addr）;

if（ack==0）

return（0）;

return（read_current（））;

}

void ModifyTime（uchar yea，uchar mon，uchar da，uchar hou，uchar min，uchar sec）

{

uchar temp=0;

temp=HEX2BCD（yea）;

write_byte（DS3231_YEAR，temp）; //修改年

temp=HEX2BCD（mon）;

write_byte（DS3231_MONTH，temp）; //修改月

temp=HEX2BCD（da）;

write_byte（DS3231_DAY，temp）; //修改日

temp=HEX2BCD（hou）;

write_byte（DS3231_HOUR，temp）; //修改時

temp=HEX2BCD（min）;

write_byte（DS3231_MINUTE，temp）; //修改分

temp=HEX2BCD（sec）;

write_byte（DS3231_SECOND，temp）; //修改秒

}

void TimeDisplay（uchar Dhour，uchar Dmin，uchar Dsec）

{

dis_buf［7］=dis_code［Dhour / 10］; // 時十位

dis_buf［6］=dis_code［Dhour % 10］; // 時個位

dis_buf［4］=dis_code［Dmin / 10］; // 分十位

dis_buf［3］=dis_code［Dmin % 10］; // 分個位

dis_buf［1］=dis_code［Dsec / 10］; // 秒十位

dis_buf［0］=dis_code［Dsec % 10］; // 秒個位

dis_buf［2］=0xbf; // 顯示“-”

dis_buf［5］=0xbf;

}

void DateDisplay（uchar Dyear，uchar Dmonth，uchar Dday）

{

dis_buf［7］=dis_code［Dyear / 10］; // 年十位

dis_buf［6］=dis_code［Dyear % 10］; // 年個位

dis_buf［4］=dis_code［Dmonth / 10］; // 月十位

dis_buf［3］=dis_code［Dmonth % 10］; // 月個位

dis_buf［1］=dis_code［Dday / 10］; // 天十位

dis_buf［0］=dis_code［Dday % 10］; // 天個位

dis_buf［2］=0xbf; // 顯示“-”

dis_buf［5］=0xbf;

}

void get_show_time（void）

{

uchar Htemp1，Htemp2，Mtemp1，Mtemp2，Stemp1，Stemp2;

Htemp1=read_random（DS3231_HOUR）; //時 24小時制

Htemp1&=0x3f;

Htemp2=BCD2HEX（Htemp1）;

Mtemp1=read_random（DS3231_MINUTE）; //分

Mtemp2=BCD2HEX（Mtemp1）;

Stemp1=read_random（DS3231_SECOND）; //秒

Stemp2=BCD2HEX（Stemp1）;

TimeDisplay（Htemp2，Mtemp2，Stemp2）;

}

void get_show_date（void）

{

uchar Ytemp1，Ytemp2，Mtemp1，Mtemp2，Dtemp1，Dtemp2;

Ytemp1=read_random（DS3231_YEAR）; //年

Ytemp2=BCD2HEX（Ytemp1）;

Mtemp1=read_random（DS3231_MONTH）; //月

Mtemp2=BCD2HEX（Mtemp1）;

Dtemp1=read_random（DS3231_DAY）; //日

Dtemp2=BCD2HEX（Dtemp1）;

DateDisplay（Ytemp2，Mtemp2，Dtemp2）;

}

void get_show_Temperature（void）

{

uchar Ttemp1，Ttemp2，Ttemp3，Ttemp4;

Ttemp1=read_random（DS3231_TEMPERATUREH）; //溫度 高字節

Ttemp2=BCD2HEX（Ttemp1）;

Ttemp3=read_random（DS3231_TEMPERATUREL）; //溫度低字節

Ttemp4=BCD2HEX（Ttemp3）;

DateDisplay（0，Ttemp2，Ttemp4）;

}

void timer0（） interrupt 1

{

TH0=0xFC;

TL0=0x17;

P2=0xff; // 先關閉所有數碼管

P0=dis_buf［dis_index］; // 顯示代碼傳送到P0口

P2=dis_digit;

if （dis_digit & 0x80）

dis_digit=（dis_digit 《《 1） | 0x1;

else

dis_digit=（dis_digit 《《 1）;

dis_index++;

dis_index&=0x07; // 8個數碼管全部掃描完一遍之后，再回到第一個開始下一次掃描

}

void main（）

{

uint ii = 0;

RESET=0x1; //DS3231復位操作，正常操作下不需要每次都復位

delayus（5000）;

led0=0;

led1=0;

led2=0;

led3=0;

led4=0;

P0=0xff;

P2=0xff;

dis_digit=0xfe;

dis_index=0;

TimeDisplay（12， 5， 18）;

TMOD=0x11; // 定時器0， 1工作模式1， 16位定時方式

TH0=0xFC;

TL0=0x17;

TCON=0x01;

IE=0x82; // 使能timer0，1 中斷

TR0=1;

if （write_byte（DS3231_CONTROL， 0x1C） == 0）

led0=1;

if （write_byte（DS3231_STATUS， 0x00） == 0）

led1=1;

ModifyTime（10，6，13，15，30，00）; //初始化時鐘，2010/6/13，15/30/00

//小時采用24小時制

while（1）

{

//get_show_date（）; //顯示日期

//get_show_Temperature（）; //顯示溫度

get_show_time（）; //顯示時間

delayus（50000）;

}

}