DS1302晶振選擇

1、時(shí)鐘芯片DS1302可靠起振的方法簡(jiǎn)介 在DS1302的實(shí)際使用中，采用輔助電容法，可以解決DS1302在應(yīng)用中由于晶振的負(fù) 載電容不匹配而引起的停振問題。關(guān)鍵詞 時(shí)鐘 負(fù)載電容匹配概述DS1302是Dallas公司生產(chǎn)的一種實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。它通過串行方式與單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送,能夠向單片機(jī)提供包括秒、分、時(shí)、日、月、年等在內(nèi)的實(shí)時(shí)時(shí)間信息，并可對(duì)月末日期、閏年天數(shù)自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整；它還擁有用于主電源和備份電源的雙電源引腳 ，在主電源關(guān)閉的 情況下，也能保持時(shí)鐘的連續(xù)運(yùn)行。另外 ，它還能提供31字節(jié)的用于高速數(shù)據(jù)暫存的 RAM。 鑒于上述特點(diǎn)QS1302已在許多單片機(jī)系統(tǒng)中得到應(yīng)用，為系統(tǒng)提供所需的實(shí)

2、時(shí)時(shí)鐘信息。一、DS1302的主要特性1.引腳排列圖1 DS1302引腳排列圖DS1302的引腳排列如圖1所示，各引腳的功能如下:X1，X2 32768Hz 晶振引腳端；RST 復(fù)位端；I/O 數(shù)據(jù)輸入/輸出端;SCLK 串行時(shí)鐘端；GND地；VCC2,VCC1 主電源與后備電源引腳端。2.主要功能DS1302時(shí)鐘芯片內(nèi)主要包括移位寄存器、控制邏輯電路、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路以及用于高速暫存的31字節(jié)RAM 。DS1302與單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送依靠RST,I/O,SCLK三根端線即可完成。其工作過程可概括為：首先系統(tǒng)RST引腳驅(qū)動(dòng)至高電平，然后在作用于SCLK 時(shí)鐘脈沖的作用下，通過I/O引腳向

3、DS1302輸入地址/命令字節(jié)，隨后再在SCLK時(shí)鐘脈沖 的配合下，從 I/O弓I腳寫入或讀出相應(yīng)的數(shù)據(jù)字節(jié)。因此，其與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送是十分容易實(shí)現(xiàn)的。二、時(shí)鐘的產(chǎn)生及存在的問題(1)在實(shí)際使用中，我們發(fā)現(xiàn)DS1302的工作情況不夠穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在實(shí)時(shí)時(shí)間的傳送有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差，有時(shí)甚至整個(gè)芯片停止工作。我們對(duì)DS1302的工作電路進(jìn)行了分析，其與單片機(jī)系統(tǒng)的連接如圖2所示。從圖中可以看出QS1302的外部電路十分簡(jiǎn)單，惟一外接的元 件是32768Hz的晶振。通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)：當(dāng)外接晶振電路振蕩時(shí)QS1302計(jì)時(shí)正確；當(dāng)外接晶振電路停振時(shí) QS1302計(jì)時(shí)停止。因此，我們認(rèn)為32768Hz

4、 晶振是造成 DS1302工 作不穩(wěn)定的主要原因。'hDSInz3 276W k CDIrziP13144ri5圖2 DS1302與單片機(jī)系統(tǒng)的連接圖(2) DS1302時(shí)鐘的產(chǎn)生基于外接的晶體振蕩器，振蕩器的頻率為32768Hz 。該晶振通過引腳X1、X2直接連接至DS1302,即DS1302是依靠外部晶振與其內(nèi)部的電容配合來產(chǎn) 生時(shí)鐘脈沖的。由于DS1302在芯片本身已經(jīng)集成了 6pF的電容,所以,為了獲得穩(wěn)定可靠的 時(shí)鐘，必須選用具有6pF負(fù)載電容的晶振。然而,許多人在選用晶振時(shí)僅僅注意了晶振的額定頻率值，而忽視了晶振的負(fù)載電容大小，甚至連許多經(jīng)銷商也不能提供所售晶振的負(fù)載電容。

5、所以即使在使用中選用了符合32768Hz 的晶振，但如果該晶振的負(fù)載電容與DS1302提供的6pF不一致時(shí),就會(huì)影響晶振的起振或?qū)е抡袷庮l率的偏移，出現(xiàn)上述在應(yīng)用中的問題。三、禾U用輔助電容實(shí)現(xiàn)負(fù)載匹配(1 )當(dāng)所選的晶振負(fù)載電容不是6pF時(shí),可以采用增加輔助電容的方法提高或降低DS1302振蕩器的電容性負(fù)載，使之與晶體所需的電容值匹配。如果已知晶體的負(fù)載電容為 CI,若CI<6pF,則可以增加一個(gè)并聯(lián)電容CS以產(chǎn)生所需的總負(fù)載電容CI,即CI=6pF+CS;若CI>6pF,則可以在晶體的一端增加一個(gè)串聯(lián)電容CS,以產(chǎn)生所需的負(fù)載電容CI,即1/CI=1/6pF+1/CS,通過計(jì)算

6、即可得出應(yīng)增加的輔助電容大小。輔助電容的接法如圖3所示。DS 13023276RHza =tCs3 27 騙 Hz圖3 CS連接電路圖(2)在使用前對(duì)晶體的負(fù)載電容并不知道的情況下，通過測(cè)定晶體振蕩頻率的方法可以確定該晶體的負(fù)載電容。對(duì)于晶體振蕩器來說，其振蕩頻率與負(fù)載電容之間的關(guān)系是確定的。以本文討論的DS1302使用的32768Hz晶振為例：當(dāng)它工作于所要求的負(fù)載電容時(shí)，能較準(zhǔn)確地產(chǎn)生32768Hz的頻率；當(dāng)它的負(fù)載電容小于 6pF時(shí),其振蕩頻率會(huì)正向偏移；當(dāng)它的負(fù)載電容大于 6pF時(shí)，其振蕩頻率就會(huì)負(fù)向偏移。因此，對(duì)于未知負(fù)載電容的晶體應(yīng)首先采用實(shí)驗(yàn)的方法，在其兩端加入輔助電容使晶體起振，然后用頻率計(jì)測(cè)出振蕩頻率。若測(cè)得頻率大于32768H z, 說明負(fù)載電容偏小 若測(cè)得頻率小于32768Hz，說明負(fù)載電容偏大。對(duì)輔助電容逐步調(diào)整，最終使振蕩頻率盡可能接近32768H z，則此時(shí)晶體端所接負(fù)載電容的總和就是適合該晶體的負(fù)載電容。結(jié)論晶振的條件要求，增強(qiáng)了 DS1302在工作中的穩(wěn)定性，對(duì)DS1302更廣泛地應(yīng)用具有積極的意 義。參考文獻(xiàn)1