一、任务介绍

本设计使用美信（已被ADI收购）生产的DS3231高精度实时时钟芯片设计一款高精度RTC实时时钟模块。

二、方案介绍

以DS3231MZ+TRL芯片为核心，加上少量外围器件、锂电池CR2032及连接器，设计为一款通用的高精度RTC实时时钟模块。

模块构成：

模块元器件清单：

 三、模块介绍

DS3231MZ+TRL是美信（Maxim Integrated，已于2020年被ADI公司收购）推出的高精度I2C实时时钟（RTC）芯片，该产品系列包括多种具体型号，并提供SOIC-16和SOIC-8封装。该器件集成温度补偿晶体振荡器（TCXO）和晶体，在0°C至+40°C范围内精度为±2ppm，在-40°C至+85°C范围内精度为±3.5ppm。它支持-40°C至+85°C的工业级温度可靠运行。DS3231MZ+TRL的实时时钟可计数秒、分、时、日、日期、月和年，并提供有效期至2100年的闰年补偿。它提供两个时间闹钟和可编程方波输出，采用快速（400kHz）I2C接口与微控制器通信，工作电压范围为2.3V至5.5V。其典型电流消耗为1.5µA，最大为4.0µA 。

该器件内置电池备份电源切换电路，主电源断开时可维持连续计时功能。它还集成了精度为±3°C的数字温度传感器。广泛应用于全球定位系统、服务器、电表等工业领域。

这款芯片的DigiKey上的购买链接：

https://www.digikey.cn/zh/products/detail/analog-devices-inc-maxim-integrated/DS3231MZ-TRL/2754408

四、原理图和PCB模块介绍

 DS3231MZ+TRL本身引脚少，采用SOIC-8封装。除了Vbat电池（3V）供电引脚之外，其他引脚都通过电路从连接器上引出，方便做控制和测试。芯片中SCL和SDA是I2C总线，可以通过该总线完成工作参数配置。

INT/SQW是一个可编程的输出引脚，可以输出不同频率（如1Hz、4kHz等）的方波，可以用作系统时钟或触发信号。不需要时可以悬空。本设计中通过连接器引出，方便灵活使用。

32KHz引脚输出一个32.768kHz的稳定时钟信号，可以给其他需要精准时钟的设备。不需要时也可以悬空。

 五、模块主要性能指标和管脚定义

1、主要性能指标

也就是DS3231MZ+TRL的性能指标。

·0°C至+40°C范围内精度为±2ppm -40°C至+85°C范围内精度为±3.5ppm

·为连续计时提供电池备份输入

·工作温度范围 商用级：0°C至+70°C 工业级：-40°C至+85°C

·低功耗

·实时时钟产生秒、分、时、星期、日期、月和年计时，并提供有效期到2100年的闰年补偿

·两个日历闹钟

·可编程方波输出

·高速(400kHz) I2C接口

·工作宽，可在2.3V ～5.5V范围内稳定工作。

·数字温度传感器输出：精度为±3°C

·老化修正寄存器 /RST输出/按钮复位去抖输入

 2、管脚定义

 3、板上设置及标识

 4、心得体会

之前使用过美信的其他时钟芯片，本次借着硬禾科技提供的活动机会，以这款DS3231MZ+TRL设计了一个通用的高精度时钟模块，方便和各种单片机搭配，制作时钟方面的应用。本设计是参考参芯片的数据手册设计的，能否正常工作，还有待验证。

另外本次使用的设计软件为KiCAD（版本：V8.0.1），因为是第一次使用，设计中不得不不断查找资料寻求解决办法，比如如何确认元器件的封装，如何解决检查结果中的各种错误。在布线阶段，本以为会有自动布线之类的工具，结果确认需要安装外部插件才能完成，最后还是手动布线完成的。尽管不熟练，但因为整个电路比较简单，所以设计起来没有太大的难度。KiCAD本身提供的功能还是很多的，后面会不断尝试使用它做设计，提高设计能力，同时也熟练掌握它。