BIT6位：電池備份的方波使能(BBSOW)。當設定為邏輯1并且DS3231由VBAT引腳供電時，在沒有加載VCC的情況下，該位使能方波輸出。當BB-SQW設定為邏輯0時，若VCC降至低于電源故障門限值，則INT／SQW引腳變為高阻抗。初次上電時，該位清零(邏輯0)。

BIT5位：轉換溫度(CONV)。該位置為1時，強制溫度傳感器將溫度轉換成數字，并執行TCXO算法更新振蕩器的電容陣列。只在空閑期間有效。狀態位BSY=1時，禁止設定轉換溫度位。用戶在強制控制器開始新的TCXO操作之前。應檢查狀態位BSY。用戶啟動的溫度轉換不影響內部64 s更新周期。用戶啟動的溫度轉換在大約2 ms內不會影響BSY位。CONV位從寫入開始直到轉換完成一直保持為1，轉換完后，CONV和BSY均變為0。在監視用戶啟動轉換狀態時，應使用CONV位。

BIT4和BIT3位：頻率選擇(RS2和RS1)，初次上電時，BIT4和BIT3設置為邏輯1。方波使能時用于控制方波輸出的頻率。RS1、RS2的邏輯值與方波輸出頻率的關系如表2所列。

BIT2位：中斷控制(INTCN)。該位控制INT／SQW信號。INTCN置為0時，INT／SQW引腳輸出方波；INTCN置為1時，若計時寄存器與任一個鬧鐘寄存器相匹配，則會觸發INT／SQW信號(如果也使能鬧鐘的話)。匹配時相應的鬧鐘標志總是置位，而與INTCN位的狀態無關。初次上電時，INTCN位置為邏輯1。

BIT1位：鬧鐘2中斷使能(A2IE)。該位置為邏輯1時，允許狀態寄存器中的鬧鐘2標志位(A2F)觸發INT／SQW信號(當INTCN=1時)。當A2IE位置為0或者INTCN置為0時，A2F位不啟動中斷信號。初次上電時，A2IE位清零(邏輯0)。

BIT0位：鬧鐘1中斷使能(A1IE)。該位置為邏輯1時，允許狀態寄存器中的鬧鐘1標志位(A1F)觸發INT／SQW信號(當INTCN=1時)。當A1IE位置為0或者INTCN置為0時，A1F位不啟動INT／SQW信號。初次上電時，A1IE位清零(邏輯0)。

2.3 DS3231的數據交換及其格式

DS3231在I2C總線上作為從器件。通過執行START命令并且在驗證器件地址后才可以訪問。然后寄存器可以被訪問直到執行一個STOP命令為止。

所有在I2C總線上傳輸的地址包長度均為9位，它包括7個地址位，1個R／W控制位和1個應答位ACK，如果R／W為1，則執行讀操作；如果R／W為0，則執行寫操作。從機尋址后，必須在第9個SCL(ACK)周期通過拉低SDA做出應答，若從機忙或者無法響應主機，則應在ACK周期內保持SDA為高。然后主機發出STOP狀態或者REP START狀態重新開始發送。地址包包括從機地址和稱為SLA+R或者SLA+W的READ或者WRITE位。地址字節的MSB首先被發送。所有1111xxxx的地址均保留。以便將來使用。

所有在I2C總線上傳送的數據包長度均為9位，它包括8個數據位和1個應答位。在數據傳送中，主機產生時鐘及START與STOP狀態，而接收器響應接收。應答是由ACK在第9個SCL周期拉低SDA實現的。如果接收器拉高SDA，則發送NACK信號。如果接收器由于某種原因不能接收更多數據，應在最后一個數據字節后發出NACK信號告訴發送器停止發送，首先發送數據的MSB。

DS3231通過雙向數據線SDA和時鐘線SCL與外界進行數據交換，從其時序關系可看出，DS3231有兩種操作方式：

(1) 寫操作：把SDA數據線上的數據按RAM指定的首地址(Word Address)依次寫入N個字節數據。主器件首先傳輸從器件的地址字節，緊跟著是一系列數據字節。從器件每收到一個字節后返回一個應答位ACK。其格式如圖2所示。

(2) 讀操作：按RAM指定的首地址依次讀取N個字節數據，主器件首先傳送從器件地址。從器件返回一個應答位。隨后是從器件傳輸的一系列數據字節。主器件收到除最后一個字節外的所有字節后返回一個應答位。在收到最后一個字節后，返回一個“非應答位”NACK。其格式如圖3所示。

上述讀寫操作信號中：S為起始信號(START)，1101 000為DS1307的口地址，A為應答信號ACK，A為非應答信號NACK，P為停止信號(STOP)。主器件產生所有的串行時鐘和START、STOP條件，通過傳輸STOP和重發START條件使其停止。

3 DS3231與AVR單片機的硬件接口

ATmega系列單片機片內集成2線制串行接口模塊。Atmel稱其為TWI接口。事實上，TWI與Philips的I2C總線是一回事。AVR硬件實現的TWI接口是面向字節和基于中斷的，相對軟件模擬I2C總線有更好的實時性和代碼效率，引腳輸入部分還具有毛刺抑制單元，可去除高頻干擾。圖4是DS3231與AVR單片機ATmega8的硬件接口電路原理圖。

4 DS3231與AVR單片機的軟件接口

軟件設計中，首先要對AVR單片機ATMega8與實時鐘器件DS3231進行初始化。給DS3231準確的日期和時間。不論主控模式還是被控模式，都應當將TWI控制寄存器TWCR的TWEN位置為1，從而使能TWI模塊。TWEN位被置位后，I／O引腳 PC5和PC4轉換成SCL和SDA，對TWI 控制寄存器TWCR的操作可在總線上產生START和STOP信號，從START到STOP認為是主控模式的行為。將TWI地址寄存器TWAR的第一位TWGCE置為有效，同時將TWI控制寄存器TWCR的TWEA(應答允許)位置1，TWI模塊就可以在總線上對其尋址做出應答，并置狀態字。對TWI模塊的操作均為寄存器的讀寫操作，Avr-libc沒有提供專門的API，可以利用基于US-ART的標準I／O實現對DS3231讀寫日歷和時鐘的操作。下面的程序是DS3231與AVR單片機接口部分代碼：