時(shí)鐘芯片可靠起振的方法

1、時(shí)鐘芯片DS1302可靠起振的方法時(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),DS1302已在許多單片 機(jī)系

2、統(tǒng)中得到應(yīng)用，為系統(tǒng)提供所需的實(shí)時(shí)時(shí)鐘信息。一、DS1302的主要特性引腳排列該圖片僅限百度用戶交流使用更多圖片請(qǐng)?jiān)L間圖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,X232768Hz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。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,

3、然后在作用于SCLK時(shí)鐘脈沖的作用下，通過I/O引腳向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引腳寫入或讀出相應(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,DS1302 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),DS1302計(jì)時(shí)正確;當(dāng)外接晶振

4、電路停振時(shí),DS1302計(jì)時(shí) 停止。因此，我們認(rèn)為32768Hz晶振是造成DS1302工作不穩(wěn)定的主要原因。該圖片僅限百度用戶交流使用更多圖片請(qǐng)?jiān)L問圖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。該品 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

5、也不能提供所售晶振的負(fù)載電容。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、利用輔助電容實(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CI6pF，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。該圖片僅限百度用

6、戶交流使用更多圖片話訪問圖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)定品體振蕩頻率的 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32768Hz,說明負(fù)載電容偏小;若測(cè)得

7、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32768Hz，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)論以上方法經(jīng)我們?cè)趯?shí)際工作中多次使用，證明確實(shí)有效。它放寬了 DS1302 在使用中對(duì)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。RTC使用32.768K晶振，不起振但是用于接觸一下，或者如果用萬用表(甚至 沒開的)的任一表筆接觸晶振的管腳就能起振了。但是斷電后重新啟動(dòng)故障依舊， 請(qǐng)問為何？問題困擾了很久，還是沒有找到解決辦法。第一塊板子的時(shí)候，換了晶振，開始 的時(shí)候問題依舊。隔

8、了一個(gè)晚上就又好了，真不知道是何緣故？網(wǎng)絡(luò)上找了一些原因：1、電路板的地線連接有問題；2、電阻電容的阻值和容值是否符合數(shù)據(jù)手冊(cè)的要求，晶振的質(zhì)量不好也有可能 導(dǎo)致這種情況。3、出現(xiàn)這種問題原因一般是芯片的地線有斷路，或者引腳虛焊接。4、atasheet中已說明32.768K晶振的start-up time需要3s因此需要在程序 中加上延時(shí)。5、在晶振上并了只2.4M的電阻加大振蕩電路的反饋。6、 拆下相關(guān)元件，清除臟，雜，重焊，電吹風(fēng)吹干燥。7、DS1302需要初始化，給命令后才能起振DS1307晶振電路的一些疑問(2010-04-21 23:29:06)轉(zhuǎn)載Q標(biāo)簽：分類：IC應(yīng)用雜談1.DS

9、1307硬件電路設(shè)計(jì)DS1307采用與CPU進(jìn)行通信，電路連接簡(jiǎn)單。DS1307的內(nèi)部振蕩電路結(jié)構(gòu)如圖1所示， 在芯片內(nèi)部連接有兩個(gè)電容，目的是為了使晶振起振，所以在電路設(shè)計(jì)中就不需要另外再加電容了，電路圖如圖2所示，其中 晶振采用的是32.768kHz，經(jīng)內(nèi)部電路分頻后可獲得一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的秒脈沖信號(hào)；電阻R_SCL、R_SDA是 總線的上拉電阻。根據(jù)式：產(chǎn)戶k=r表二.式.4r4- (Kf)從上式可看出弋當(dāng)K二工時(shí)式中的4r+ R圖1 DS1307的內(nèi)部振蕩電路圖2 DS1307的電路連接2.延伸按照DALLAS公司推薦的硬件接法，往往需要精度很度的晶體，為了提高其可靠性并節(jié)約成本，采用改進(jìn)的接

10、法，克服了使用普通晶振時(shí)DS1307不起振的問題。從而保證了 DS1307的起振。圖中R33的作用是給晶振端加一偏置電壓，以保證DS1307起振，從而放寬DS1307對(duì)晶振 的要求。C36,C37是為了獲得穩(wěn)定的頻率外加的兩個(gè)帶電容以構(gòu)成振蕩電路（可以不要）。C27？貌似也是和R33配合，來提 供偏置電壓。還是為了保護(hù)內(nèi)部電容？我用的是MEGA128的I2C總線操作的DS1307，程序是用的芯藝教程上的！ 一直都不能正 常使用，只有一次正常使用了幾天，然后就又不起振了！之后就一直找原因，先將晶振換為數(shù)據(jù)手冊(cè)上要求的：帶12.5P電容的，還是不能起振！ 然后又換了幾個(gè)DS1307和晶振也還是不起

11、振，實(shí)在沒有辦法了就在DS1307不起振時(shí)在主循環(huán)中不停配置DS1307，在上電20S左右，晶振起振了！今天又問了一下美信的技術(shù)支持：說要在上電后，等待1S后在配置晶振，因?yàn)榫д竦钠饎?dòng)比較慢，現(xiàn)在我在DS1307的初始化時(shí)等待了 2S，每次開機(jī)都起振了的！等試用一段時(shí)間在向大家報(bào)告！程序我就不貼了，芯藝的教程上面有的！疑問：?jiǎn)纹瑱C(jī)的晶振咱就起動(dòng)的那么快呢？本來這東西內(nèi)部是nvram，要電池供電的，誰沒事每次都給它斷電，那這個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘有什么 用另：那個(gè)電容性負(fù)載指1307所能接的晶振的參數(shù)范圍，不是再外接電容了，否則更難起振，1s 2s都是正常的，這樣的話1）排除電路錯(cuò)誤的可能性，因?yàn)槟憧梢杂肞

12、IC的推薦電路進(jìn)行比較。2）排除外圍元件不良的可能性，因?yàn)橥鈬慵o非為電阻，電容，你很容易鑒別是否為良品3）排除晶振為停振品的可能性，因?yàn)槟悴粫?huì)只試了一二個(gè)晶振。4）你對(duì)晶振的測(cè)量方法值得探討，由于測(cè)量帶來的影響，只有一腳有信號(hào)不代表晶振不起振。建議你 查PIC資料選擇其他測(cè)試點(diǎn)5）由于工作電壓為3.3V，如果晶振的等效電阻大，會(huì)造成振蕩信號(hào)?。▎文_能測(cè)到）或不起振。建 議你測(cè)試該批晶體的等效電阻值。并且要求供應(yīng)商提供晶體的等效電阻與激勵(lì)功率的相關(guān)性值（DLD-dR），要求在0.01100uW的范圍內(nèi)電阻變化量小于10歐姆。6）試著改小晶體兩端的電容，改為每端8pF.也許晶振就能起振了。2）

13、（4）試著改換晶體兩端的電容，也許晶振就能起振了，電容的大小請(qǐng)參考晶振的使用說 明。（5）在PCB布線時(shí)晶振電路的走線應(yīng)盡量短且盡可能靠近IC，杜絕在晶振兩腳間走 線。PCB上的分布電感分布電容影響。在排除前五條可能性后，參照第六條更改晶振兩端電容為8.2pF后問題解決，回帖感謝！時(shí)鐘變慢：如果問題是時(shí)間上的損失，檢查水晶.在DS1307的內(nèi)部振蕩器電路的設(shè)計(jì)與操作具有指定負(fù)載電容為12.5pF（CL）的晶體。晶體的頻率精度為基礎(chǔ)的振蕩器電路主要依靠晶體的準(zhǔn)確性和之間的晶體振蕩器的容性負(fù)載匹配的準(zhǔn)確性 依賴。如果容性負(fù)載比水晶是專為少，運(yùn)行速度的振蕩器。如果容性負(fù)載的比晶體是專為大，振蕩器運(yùn)行

14、緩慢。快速時(shí)鐘 以下是最常見的情況是導(dǎo)致基于晶體的時(shí)鐘速度運(yùn)行。1。噪聲耦合到鄰近的信號(hào)， 從晶體。此問題已得到了廣泛的覆蓋以上。噪聲耦合通常導(dǎo)致一個(gè)RTC是極不準(zhǔn)確的。2。錯(cuò)誤的結(jié)晶。一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘通常運(yùn)行速度如果擁有指定負(fù)載電容（CL）的比大晶體的RTC指定的負(fù)載 電容使用。準(zhǔn)確的程度取決于對(duì)CL值。例如，使用一個(gè)12pF的與一為6.0pF氯氯設(shè)計(jì)的時(shí)鐘晶體引起的 RTC約為3到4分鐘，每月快。慢時(shí)鐘以下是最常見的情況是導(dǎo)致基于晶體的時(shí)鐘運(yùn)行緩慢。1。過沖的時(shí)鐘輸入引腳。有可能導(dǎo)致一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘運(yùn)行，定期停止振蕩器緩慢。這可以無意中完成的噪聲的輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘。如果輸入信號(hào)的電壓上升到1 比1的二極管壓降（0.3V）段內(nèi)徑，為輸入引腳ESD保護(hù)二極管的正向偏壓，使基板與當(dāng)前充斥更大。 這反過來，停止，直到輸入信號(hào)電壓振蕩器下降到低于上述內(nèi)徑二極管壓降。這種機(jī)制可能會(huì)導(dǎo)致振蕩器停頻繁， 如果輸入信號(hào)的噪聲。因此，必須小心 ，以確保沒有對(duì)輸入信號(hào)的過沖。另一種情況是常見的問題是有過沖在5V輸入到RTC的時(shí)鐘時(shí)， 在電池備份模式。這可以是在有系統(tǒng)地關(guān)閉某