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[導(dǎo)讀]來源:電腦報作為單片機(jī)研發(fā)設(shè)計的項(xiàng)目,它的最小電路工作系統(tǒng)包含電源電路、復(fù)位電路、時鐘頻率電路等;其中電源電路與復(fù)位電路,相信工程師都非常容易理解與設(shè)計。然而時鐘頻率電路,由于不同的開發(fā)項(xiàng)目功能需求不一樣,設(shè)計的方案選擇也不盡相同,很難得到有效的統(tǒng)一設(shè)計。比如:A項(xiàng)目對研發(fā)成本要...


來源:電腦報


作為單片機(jī)研發(fā)設(shè)計的項(xiàng)目,它的最小電路工作系統(tǒng)包含電源電路、復(fù)位電路、時鐘頻率電路等;其中電源電路與復(fù)位電路,相信工程師都非常容易理解與設(shè)計。
然而時鐘頻率電路,由于不同的開發(fā)項(xiàng)目功能需求不一樣,設(shè)計的方案選擇也不盡相同,很難得到有效的統(tǒng)一設(shè)計。

比如:
  • A項(xiàng)目對研發(fā)成本要求較嚴(yán)格,功能較簡單;
  • B項(xiàng)目電路系統(tǒng)需要與外界電路系統(tǒng)完成串口通信,通信數(shù)據(jù)要求不能出錯;
  • C項(xiàng)目包含一個時鐘萬年歷功能,時間要求不能間斷而且精度要求高。

針對單片機(jī)的時鐘頻率電路,工程師依據(jù)不同的項(xiàng)目要求去設(shè)計與選擇匹配的方案,具體的選擇方案包含三類。
01?


外部晶振方案

所謂外部晶振方案,是指在單片機(jī)的時鐘引腳X1與X2外部連接一個晶振。


單片機(jī)外部晶振圖


優(yōu)點(diǎn):時鐘頻率精度高,穩(wěn)定性能好;對于一些數(shù)據(jù)處理能力要求較高的項(xiàng)目,尤其是多個電路系統(tǒng)彼此需要信息通訊,如包含USB通訊、CAN通訊的項(xiàng)目,選用外部晶振的方案較多。
缺點(diǎn):由于增加了外部晶振,所以研發(fā)的BOM表元器件成本增加擴(kuò)大了。
02


內(nèi)部晶振方案
所謂內(nèi)部晶振方案,是指單片機(jī)利用內(nèi)部集成的RC振蕩電路產(chǎn)生的時鐘頻率。

單片機(jī)內(nèi)部晶振圖


優(yōu)點(diǎn):省去外部晶振,工程師可以有效的節(jié)約研發(fā)BOM元器件成本。
缺點(diǎn):RC振蕩電路產(chǎn)生的時鐘頻率精度比較低,誤差較大,容易引起一些高頻率通信的數(shù)據(jù)交互錯誤。

03?


時鐘芯片方案
所謂時鐘芯片方案,是指在單片機(jī)外部加入一個專門處理時鐘的時鐘芯片,用來給單片機(jī)提供精準(zhǔn)的時鐘信號。

單片機(jī)與時鐘芯片電路


優(yōu)點(diǎn):精度高,誤差?。贿m用于一些要求較高的電路項(xiàng)目。
缺點(diǎn):電路設(shè)計復(fù)雜,工程師開發(fā)難度較高,研發(fā)BOM元器件成本高。

關(guān)于時鐘芯片的一些電路特性,以美信的DS1338型號為例說明:


DS1338時鐘芯片


(1)供電時鐘芯片的供電電源包含兩個部分:
  • VCC供電,是指電路項(xiàng)目系統(tǒng)的電源,同時也是單片機(jī)的電源。
  • Vbat供電,是指電池供電的電源,由于某種原因在VCC供電突然失去的條件下,時鐘芯片自動啟用Vbat電池電源,用以保持時鐘芯片內(nèi)部的時鐘信號處理,不必因?yàn)殡娐废到y(tǒng)電源VCC斷電而失去電路工作。

(2)功能時鐘芯片內(nèi)部集成時間的“秒”“分”“時”“日”“周”“月”和“年”詳細(xì)信息計時電路功能,通過IIC通信方式將時間的信息發(fā)送至單片機(jī),單片機(jī)即可獲得高精度的時鐘信息。
(3)接口時鐘芯片與單片機(jī)的接口是IIC通信接口,此接口方式為串口通信,工程師開發(fā)設(shè)計較為簡單,容易實(shí)現(xiàn)電路功能;
(4)精度精度,是指時鐘芯片在正常工作條件下產(chǎn)生的時鐘誤差;例如美信的DS1338時鐘芯片精度控制在10PPM,換算成一天24小時誤差精度在0.8秒左右。
(5)應(yīng)用時鐘芯片,一般用來處理精確計算時間的電路項(xiàng)目,如時間萬年歷。
選擇什么方案,主要由你需求決定。
當(dāng)然這三個方案都是針對一些工業(yè)與民用領(lǐng)域,如果涉及到航空航天應(yīng)用領(lǐng)域,比如衛(wèi)星導(dǎo)航與遙感測量等,則需要選擇更高精度的時鐘頻率電路,如原子鐘方案。
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