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本文设计了一款实时时钟(Real Time Clock, RTC)芯片,它具有世纪、年、月、日、星期、时、分、秒计时功能,可计时到9999年；具有闰年月自动转换功能；具有12/24两种小时制式；包含两个中断定时器,可实现天、星期、时、分、秒等不同组合的定时中断功能；包含一个可编程方波输出模块,可产生32.768kHz、16.384kHz...1Hz等16种不同频率的方波。芯片采用的接口电路为二线制I2C总线,I2C总线在快速模式下的速率为400bps,完全符合时钟芯片的速率要求,且较之并行总线,仅需要两根连线,节省了硬件资源。晶体振荡器的频率会随温度产生偏移,为了稳定频率,晶振的温度补偿系统需要采用温度传感器获取环境温度信息,通过模数转换器(ADC,Analog-to-Digital Converter)将模拟温度信号转换为数字量,从而根据数字温度信息查询存储器,得到当前温度下的频率补偿值,最后完成对晶振的频率补偿。在温补系统中为了准确地将模拟的温度量转换为数字量,且考虑到晶振的温度变化率比较小,本文在对比了各种不同ADC的特点后,采用了中速、高精度、低功耗的逐次逼近型ADC。本文设计的12位逐次逼近型ADC,采样时钟为晶振输出的32.768KHz的方波,转换速率为2.18Ksps.它主要由采样保持电路、比较器、电荷分布式数模转换器(DAC,Digital-to-Analog Converter)和12位逐次逼近寄存器电路组成。传统的温补系统中用12位ADC转换0V-1.5V的满量程电压,而本文的12位ADC只转换0.9V-1.5V段的模拟温度值,本文的ADC精度较之传统ADC有所提高。本文采用了自顶向下的设计方法,其中RTC和I2C部分的Verilog HDL代码的仿真基于QuartusⅡ软件完成,并基于Altera公司的FPGA完成验证；ADC部分的原理图绘和仿真均由Cadence软件完成。