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本课题研究设计的目的是设计一款用于工业控制、消费电子等领域的高精度多功能的实时时钟芯片。本文研究了晶体的压电性质、温频特性、稳频特性,并根据其温频特性,提出了针对实时时钟芯片的温度补偿方案,改变晶振负载电容实现对晶体频率随温度漂移的补偿,推导出晶振负载电容的计算公式。方案中采用温度传感器自动探测环境温度的变化,经过A/D转换器将温度模拟信号转换为数字信号,从而查询存储器,得出当前温度下频率补偿的负载电容值,最终完成晶振频率的自动补偿。实时时钟晶振源生成了标准的32.768kHz的晶振时钟,在-40℃到+85℃宽温度范围内,时钟精度达到了±5ppm,即相当于一天误差0.432s。芯片采用I2C总线接口实现与外部MCU通信。I2C总线接口是Philips公司提出的一种串行总线接口,具有广泛的应用和市场份额,其中在消费类电子、通信和工业电子等领域有更广泛的应用。I2C总线采用二线制,节约了硬件资源。此次设计的I2C总线接口模块支持快速传输模式400kbps。实时时钟不仅具有年、月、日、星期、分、秒的计时功能,还具有闰年自动调整功能,可以计时直到2099年；具有两种小时选择制度,即12/24时制,适合不同的场合需要；芯片内置两个中断定时器,可以完成分、小时、天／星期不同组合的中断功能；具有可编程方波输出功能,即1Hz、4.096kHz、8.192kHz、32.768kHz。本文设计的芯片是一款高精度、多功能的实时时钟芯片,通过二线制的I2C总线接口实现与外界的通信。芯片采用0.18μm CMOS一层硅四层金属工艺,目前芯片已流片成功,经测试,功能完全正确。