晶振的重要性顯而易見，缺少晶振,，單片機(jī)等器件將不能良好運(yùn)行,。因此，大家有必要增進(jìn)對(duì)晶振的認(rèn)識(shí),。為此,，本文將對(duì)晶振如何實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)加以介紹。a
振蕩電路用于實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC,，對(duì)于這種振蕩電路只能用32.768KHZ 的晶體,，晶體被連接在OSC3 與OSC4 之間而且為了獲得穩(wěn)定的頻率必須外加兩個(gè)帶外部電阻的電容以構(gòu)成振蕩電路。
32.768KHZ的時(shí)鐘晶振產(chǎn)生的振蕩信號(hào)經(jīng)過石英鐘內(nèi)部分頻器進(jìn)行15次分頻后得到1HZ秒信號(hào),，即秒針每秒鐘走一下,，石英鐘內(nèi)部分頻器只能進(jìn)行15 次分頻,，要是換成別的頻率的晶振，15次分頻后就不是1HZ的秒信號(hào),，時(shí)鐘就不準(zhǔn)了,。32.768K=32768=2的15次方，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換比較方便,、精確,。
32768晶振實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)(一)
14級(jí)二進(jìn)制串行計(jì)數(shù)器/分頻器CC4060由兩部分組成，一部分是14級(jí)分頻器,，另一部分是振蕩器,。振蕩器外接用電子表的石英晶體，構(gòu)成頻率為32768 Hz(=215)的振蕩器,，32768 Hz經(jīng)過CC4060十四級(jí)分頻后為2 HZ,，再經(jīng)過一個(gè)D觸發(fā)器組成的T’觸發(fā)器二分頻，就得到1 HZ秒信號(hào),，D觸發(fā)器選用74 LS74,。電路如圖5所示。其中R2為直流負(fù)反饋電阻,，使CC4060內(nèi)部與非門工作于傳輸特性的線性轉(zhuǎn)折區(qū),，本例取2 MΩ。C6,，C7用于穩(wěn)定振蕩,，本例取100 pF。R1C5組成上電復(fù)位電路,，在接通電源瞬間產(chǎn)生一個(gè)微分脈沖,，使CC4060輸出清0，分別取10 kΩ,、10 μF,。
本方案電路的優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，制成容易,，成本較低,，且頻率的準(zhǔn)確度也較好?？勺鳛闀r(shí)鐘電路的秒信號(hào)源,，但其頻率穩(wěn)定度不及上一種電路。
32768晶振實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)(二)
555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩的秒信號(hào)產(chǎn)生電路
555定時(shí)器是一種集模擬,、數(shù)字于一體的中規(guī)模集成電路,，其應(yīng)用極為廣泛。利用它可以很容易地接成施密特觸發(fā)器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器,，秒信號(hào)產(chǎn)生電路就是選用555定時(shí)器構(gòu)成多諧振蕩器,。原理圖如下圖1。
工作原理：
接通電源后,，電容C被充電,，當(dāng)uc上升到2/3Vcc時(shí)，使uo為低電平,，同時(shí)放電三極管T導(dǎo)通,，此時(shí)電容C通過R2和T放電，uc下降,。當(dāng)uc下降到1/3VCC時(shí),，uo翻轉(zhuǎn)為高電平。電容放電所需時(shí)間為：t2=R2Cln2≈0.7R2C;電容充電時(shí)間t1≈(R1+R2)Cln2≈0.7(R1+R2)C;波形如圖2所示,。
本例選用R1=R2=10KΩ,，C選47μF。即可在輸出端uo得到頻率為1Hz的秒時(shí)鐘信號(hào),。
本電路的優(yōu)點(diǎn)是制作線路簡(jiǎn)單,，成本不高，調(diào)節(jié)電阻R1可以調(diào)節(jié)頻率,，可調(diào)節(jié)占空比,。缺點(diǎn)是由于占空比是可調(diào)的不是標(biāo)準(zhǔn)的方波,，波形失真較大,，且頻率的穩(wěn)定性差。適用于頻率精度要求不高的工作場(chǎng)所,。
32768晶振實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)(三)
石英晶體主要成分是二氧化硅,，它的物理化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，Q值很高,，可達(dá)104～106,，選頻特性非常好，構(gòu)成的振蕩器電路有一個(gè)極為穩(wěn)定的串聯(lián)諧振頻率,。電路的振蕩頻率取決于石英晶體的振蕩頻率,。本例用二級(jí)反相器與石英晶體組成多諧振蕩器。電路如圖3示,。R1,、R2的作用是使U1A、U1B工作在線性放大區(qū),，C1的作用是正反饋耦合,，晶振的作用是選頻。本例的選用的晶振頻率是10.000000 MHz的晶片。因此本振蕩器的頻率為10.000000 MHz,。
要獲得1 Hz的秒信號(hào)必須要對(duì)10 MHz的晶振信號(hào)進(jìn)行多次分頻,，本例是采用74LS390 雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器進(jìn)行分頻，圖4是石英晶體構(gòu)成的分頻秒信號(hào)電路,。
本電路的顯著優(yōu)點(diǎn)是頻率穩(wěn)定性極好,，可達(dá)1.000000 Hz的精確度，若想得到高的頻率穩(wěn)定度,，可采用輔助溫度補(bǔ)償電路,，10.0 MHz的頻率穩(wěn)定度可達(dá)到1-2個(gè)PPm，且波形失真小,。該電路的唯一缺點(diǎn)是線路稍復(fù)雜,，制作成本略高。適用于對(duì)秒信號(hào)要求十分嚴(yán)格的電路中,，如高精度數(shù)字式頻率計(jì)中的計(jì)數(shù)閘門,。
32768晶振實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)(四)
用單片機(jī)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)的優(yōu)點(diǎn)是硬件電路簡(jiǎn)單，可靠性好,，輸出波形好,，且頻率穩(wěn)定度與晶體相同。
但由于是利用單片機(jī)內(nèi)部的計(jì)數(shù)器進(jìn)行自動(dòng)計(jì)數(shù)器,，且必須靠“中斷”服務(wù)程序來實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)的生成,，由于CPU對(duì)中斷響應(yīng)時(shí)間的不確定性的關(guān)系，因而每個(gè)秒周期均存有數(shù)微秒的時(shí)間延遲,，倘若對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)能浖a(bǔ)償并反復(fù)進(jìn)行修正調(diào)試,，也可使延遲時(shí)間減至最小，從而也可獲得更加精確的秒信號(hào),，且可獲得晶振級(jí)的頻率穩(wěn)定度,。
用單片機(jī)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)的電路很簡(jiǎn)單，凡是具有“定時(shí)/計(jì)數(shù)”功能的單片機(jī)均可勝任,，現(xiàn)以AT89C2051單片機(jī)為例,，其硬件電路如圖6所示。
電路組成說明：由C1R1組成單片機(jī)上電復(fù)位電路,，由C2C3和6.000 MHz晶體組成單片機(jī)時(shí)鐘振蕩電路,，由R2Q1Q2R3R4和C4組成秒信號(hào)輸出電路，單片機(jī)的P3.4(T0)口用作定時(shí)器,。AT89C2051實(shí)現(xiàn)秒信號(hào)輸出的匯編程序如下：
