DS1307 I2C RTC Gerçek Zaman Saati Entegresi DIP-8

DS1307, elektronik sistemlerde tarih ve saat bilgisinin gerçek zamanlı olarak tutulmasını sağlayan I2C haberleşmeli RTC (Real-Time Clock) entegresidir. Saniye, dakika, saat, haftanın günü, tarih, ay ve yıl bilgilerini takip edebilir ve ana güç kesildiğinde harici yedek pil üzerinden zaman bilgisini korumaya devam eder.

56 byte batarya destekli genel amaçlı RAM, programlanabilir kare dalga çıkışı ve otomatik güç kaynağı geçiş özelliği sayesinde Arduino, mikrodenetleyici, veri kayıt, zamanlayıcı ve otomasyon projelerinde yaygın olarak kullanılabilir.

Teknik Özellikler

• Model: DS1307
• Ürün Tipi: RTC / Gerçek Zaman Saati Entegresi
• Haberleşme Arayüzü: I2C
• I2C Adresi: 0x68
• Maksimum I2C Saat Frekansı: 100kHz
• Ana Besleme Gerilimi (VCC): 4.5V - 5.5V
• Nominal Besleme: 5V
• Yedek Pil Girişi (VBAT): 2.0V - 3.5V
• Tipik Yedek Pil: 3V Lityum Pil
• Harici Kristal: 32.768kHz
• Önerilen Kristal Yük Kapasitesi: 12.5pF
• Batarya Destekli RAM: 56 Byte
• Saat Formatı: 12 Saat / 24 Saat
• Takvim Fonksiyonu: Gün, Tarih, Ay ve Yıl
• Artık Yıl Düzeltmesi: 2100 Yılına Kadar
• Programlanabilir SQW/OUT Çıkışı: Var
• Paket Tipi: DIP-8 / PDIP-8
• Pin Sayısı: 8
• Montaj Tipi: THT / Delikli Montaj

DS1307 Pin Yapısı ve Örnek RTC Devresi

Pin Açıklamaları

• Pin 1 - X1: 32.768kHz saat kristalinin birinci bağlantı terminali
• Pin 2 - X2: 32.768kHz saat kristalinin ikinci bağlantı terminali
• Pin 3 - VBAT: Yedek pil veya alternatif yedek enerji kaynağı girişi
• Pin 4 - GND: Devre toprak bağlantısı
• Pin 5 - SDA: I2C seri veri giriş/çıkış hattı
• Pin 6 - SCL: I2C seri saat giriş hattı
• Pin 7 - SQW/OUT: Programlanabilir kare dalga / çıkış pini
• Pin 8 - VCC: Ana +5V besleme girişi

Çalışma Prensibi

DS1307 içerisinde gerçek zamanlı çalışan saat ve takvim sayaçları bulunur. Harici 32.768kHz kristal tarafından sağlanan hassas zaman referansı kullanılarak saniye, dakika, saat ve takvim bilgileri sürekli olarak güncellenir.

Mikrodenetleyici DS1307 ile I2C veri yolu üzerinden haberleşerek tarih ve saat bilgilerini okuyabilir veya yeni tarih ve saat değerlerini entegreye yazabilir.

I2C Haberleşmesi

DS1307, mikrodenetleyici ile iki hat üzerinden haberleşir:

• SDA: Seri veri hattı
• SCL: Seri saat hattı

DS1307'nin 7-bit I2C cihaz adresi:

0x68

DS1307 yalnızca standart I2C modunda çalışır ve maksimum 100kHz SCL saat frekansını destekler.

I2C Pull-Up Dirençleri

SDA hattı open-drain yapıda olduğundan harici pull-up direnci gerektirir. I2C veri yolunda SCL hattında da uygun pull-up direnci kullanılır.

Görselde SDA ve SCL hatlarında +5V'a bağlı 4.7kΩ dirençler gösterilmektedir. 4.7kΩ birçok kısa mesafeli 5V I2C uygulamasında yaygın kullanılan örnek bir değerdir.

Gerçek pull-up direnç değeri veri yolu kapasitesi, haberleşme hızı ve kullanılan cihazlara göre seçilmelidir.

32.768kHz Kristal

DS1307'nin saat fonksiyonunu gerçekleştirebilmesi için X1 ve X2 pinleri arasına 32.768kHz saat kristali bağlanır.

Kristal Frekansı = 32.768kHz

DS1307'nin dahili osilatör devresi 12.5pF yük kapasitesine sahip uygun saat kristaliyle çalışacak şekilde tasarlanmıştır. Standart kullanımda kristal çevresinde harici direnç veya yük kondansatörü gerekmez.

Kristal yollarının kısa tutulması ve yüksek frekanslı dijital sinyallerden uzak yerleştirilmesi saat doğruluğu açısından önemlidir.

Yedek Pil Desteği

Pin 3 üzerindeki VBAT girişi, ana güç kaynağı kesildiğinde RTC'nin zaman bilgisini korumaya devam etmesini sağlar.

DS1307 VBAT girişinde 2.0V ile 3.5V arasında bir yedek kaynak kullanabilir. 3V lityum düğme pil bu amaçla yaygın olarak kullanılır.

Görselde CR2032 tipi 3V pil bağlantısı örnek olarak gösterilmektedir.

Otomatik Güç Kaynağı Geçişi

DS1307 içerisinde güç kaynağını algılayan dahili devre bulunur. Ana VCC beslemesi normal seviyedeyken entegre VCC üzerinden çalışır ve I2C üzerinden erişilebilir.

Ana güç kesildiğinde entegre otomatik olarak VBAT yedek kaynağına geçerek düşük güç modunda saat ve tarih bilgisini takip etmeye devam eder.

Bu işlem için mikrodenetleyicinin ayrıca bir güç geçiş kontrolü gerçekleştirmesine gerek yoktur.

Saat ve Takvim Fonksiyonları

DS1307 aşağıdaki zaman ve takvim bilgilerini saklayabilir:

• Saniye
• Dakika
• Saat
• Haftanın günü
• Ayın günü / tarih
• Ay
• Yıl

Ayların farklı gün sayılarını otomatik olarak dikkate alır ve artık yıl düzeltmesini 2100 yılına kadar destekler.

12 ve 24 Saat Formatı

DS1307 saat bilgisi hem 12 saat hem de 24 saat formatında kullanılabilir.

• 24 Saat Modu: 00:00 - 23:59
• 12 Saat Modu: AM / PM göstergeli çalışma

56 Byte Batarya Destekli RAM

DS1307 içerisinde saat ve takvim kayıtlarına ek olarak 56 byte genel amaçlı, batarya destekli RAM alanı bulunur.

Bu alan küçük yapılandırma bilgileri, sayaç değerleri veya güç kesildiğinde korunması gereken düşük miktardaki verilerin saklanması için kullanılabilir.

SQW/OUT Kare Dalga Çıkışı

Pin 7 üzerindeki SQW/OUT çıkışı programlanabilir bir kare dalga sinyali üretebilir.

Seçilebilir çıkış frekansları:

• 1Hz
• 4.096kHz
• 8.192kHz
• 32.768kHz

1Hz çıkış örneğin saniyelik zaman tabanı, LED yanıp söndürme veya mikrodenetleyiciye hassas zaman referansı sağlama amacıyla kullanılabilir.

Önemli: SQW/OUT open-drain yapıdadır. Bu çıkış kullanılacaksa uygun harici pull-up direnci bağlanmalıdır. Kullanılmayacaksa pin boşta bırakılabilir.

Arduino ile Kullanım

DS1307 Arduino ve benzeri mikrodenetleyici platformlarında I2C üzerinden kolaylıkla kullanılabilir.

Görselde klasik Arduino Uno / Nano yapısına göre:

• SDA → A4
• SCL → A5

bağlantısı gösterilmektedir.

Farklı Arduino ve mikrodenetleyici kartlarında SDA ve SCL pinleri değişebileceğinden kullanılan kartın pin yapısı kontrol edilmelidir.

5V Çalışma Gerilimi

DS1307'nin nominal ana besleme gerilimi 5V'tur. Datasheet tarafından önerilen VCC çalışma aralığı:

VCC = 4.5V - 5.5V

Bu nedenle DS1307 doğrudan 3.3V VCC ile çalışacak bir RTC olarak değerlendirilmemelidir. 3.3V mikrodenetleyicilerle birlikte kullanılacaksa I2C seviye uyumluluğu ve pull-up gerilimleri ayrıca kontrol edilmelidir.

Besleme Bypass Kondansatörü

Görselde VCC ile GND arasına 0.1µF (100nF) bypass kondansatörü bağlanmıştır. Bu kondansatör besleme hattındaki yüksek frekanslı gürültünün azaltılmasına yardımcı olur.

Kondansatörün fiziksel olarak DS1307 VCC ve GND pinlerine yakın yerleştirilmesi tercih edilir.

Saat Doğruluğu

DS1307 içerisinde sıcaklık kompanse edilmiş kristal bulunmaz. Saat doğruluğu harici 32.768kHz kristalin toleransına, sıcaklık değişimine, PCB yerleşimine ve parazit koşullarına bağlıdır.

Bu nedenle çok yüksek uzun dönem saat doğruluğu gereken uygulamalarda sıcaklık kompanse edilmiş RTC çözümleri tercih edilebilir.

Devre Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

• DS1307 nominal olarak 5V ile çalışan bir RTC entegresidir
• VCC çalışma aralığı 4.5V - 5.5V'tur
• VBAT gerilimi 2.0V - 3.5V arasında olmalıdır
• 32.768kHz, 12.5pF yük kapasiteli uygun kristal kullanılmalıdır
• I2C maksimum saat frekansı 100kHz'tir
• I2C cihaz adresi 0x68'dir
• SDA ve SCL hatlarında uygun pull-up dirençleri kullanılmalıdır
• SQW/OUT kullanıldığında harici pull-up direnci gereklidir
• Kristal yolları kısa ve gürültülü sinyallerden uzak tutulmalıdır
• 3.3V mikrodenetleyicilerle seviye uyumluluğu kontrol edilmelidir
• Yedek pil ana VCC beslemesinin yerine sürekli sistem beslemesi olarak kullanılmaz

Kullanım Alanları

• Dijital saat ve takvim projeleri
• Arduino RTC uygulamaları
• Mikrodenetleyici tabanlı sistemler
• Veri kayıt cihazları
• Zaman damgalı sensör sistemleri
• Otomasyon ve kontrol sistemleri
• Programlanabilir zamanlayıcılar
• Alarm ve zaman kontrollü devreler
• Enerji kesintisinde zamanı koruması gereken sistemler
• Elektronik eğitim ve deney projeleri

Paket İçeriği

• 1 Adet DS1307 I2C RTC Gerçek Zaman Saati Entegresi DIP-8