时钟芯片可靠起振的方法

1、时钟芯片DS1302可靠起振的方法时钟芯片DS1302可靠起振的方法简介 在DS1302的实际使用中，采用辅助电容法，可以解决DS1302在应用中由于 晶振的负载电容不匹配而引起的停振问题。关键词时钟负载电容匹配概述DS1302是Dallas公司生产的一种实时时钟芯片。它通过串行方式与单片机 进行数据传送，能够向单片机提供包括秒、分、时、日、月、年等在内的实时时 间信息，并可对月末日期、闰年天数自动进行调整;它还拥有用于主电源和备份电 源的双电源引脚，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。另外，它还 能提供31字节的用于高速数据暂存的RAM。鉴于上述特点,DS1302已在许多单片 机系

2、统中得到应用，为系统提供所需的实时时钟信息。一、DS1302的主要特性引脚排列该图片仅限百度用户交流使用更多图片请访间图1 DS1302引脚排列图DS1302的引脚排列如图1所示,各引脚的功能如下:X1,X232768Hz晶振引脚端；RST复位端；I/O数据输入/输出端；SCLK串行时钟端；GND地;VCC2,VCC1主电源与后备电源引脚端。主要功能DS1302时钟芯片内主要包括移位寄存器、控制逻辑电路、振荡器、实时时 钟电路以及用于高速暂存的31字节RAM。DS1302与单片机系统的数据传送依靠 RST,I/O,SCLK三根端线即可完成。其工作过程可概括为：首先系统RST引脚驱 动至高电平,

3、然后在作用于SCLK时钟脉冲的作用下，通过I/O引脚向DS1302输入 地址/命令字节，随后再在SCLK时钟脉冲的配合下，从I/O引脚写入或读出相应的 数据字节。因此，其与单片机之间的数据传送是十分容易实现的。二、时钟的产生及存在的问题(1)在实际使用中，我们发现DS1302的工作情况不够稳定，主要表现在实时 时间的传送有时会出现误差，有时甚至整个芯片停止工作。我们对DS1302的工作 电路进行了分析，其与单片机系统的连接如图2所示。从图中可以看出,DS1302 的外部电路十分简单，惟一外接的元件是32768Hz的晶振。通过实验我们发现： 当外接晶振电路振荡时,DS1302计时正确;当外接晶振

4、电路停振时,DS1302计时 停止。因此，我们认为32768Hz晶振是造成DS1302工作不稳定的主要原因。该图片仅限百度用户交流使用更多图片请访问图2 DS1302与单片机系统的连接图(2) DS1302时钟的产生基于外接的晶体振荡器，振荡器的频率为32768Hz。该品 振通过引脚X1、X2直接连接至DS1302,即DS1302是依靠外部晶振与其内部的电 容配合来产生时钟脉冲的。由于DS1302在芯片本身已经集成了 6pF的电容，所以， 为了获得稳定可靠的时钟，必须选用具有6pF负载电容的晶振。然而，许多人在选用晶振时仅仅注意了晶振的额定频率值，而忽视了晶振的 负载电容大小,甚至连许多经销商

5、也不能提供所售晶振的负载电容。所以即使在 使用中选用了符合32768Hz的晶振，但如果该晶振的负载电容与DS1302提供的 6pF不一致时，就会影响晶振的起振或导致振荡频率的偏移，出现上述在应用中 的问题。三、利用辅助电容实现负载匹配(1)当所选的晶振负载电容不是6pF时，可以采用增加辅助电容的方法提 高或降低DS1302振荡器的电容性负载，使之与晶体所需的电容值匹配。如果已知 晶体的负载电容为CI,若CI6pF，则可以在晶体的一端增加一个串联电容CS, 以产生所需的负载电容CI,即1/CI=1/6pF+1/CS,通过计算即可得出应增加的辅助电容大小。辅助电容的接法如图3所示。该图片仅限百度用

6、户交流使用更多图片话访问图3 CS连接电路图(2)在使用前对晶体的负载电容并不知道的情况下，通过测定品体振荡频率的 方法可以确定该晶体的负载电容。对于晶体振荡器来说，其振荡频率与负载电容之间的关系是确定的。以本文 讨论的DS1302使用的32768Hz晶振为例：当它工作于所要求的负载电容时，能较 准确地产生32768Hz的频率；当它的负载电容小于6pF时,其振荡频率会正向偏 移；当它的负载电容大于6pF时，其振荡频率就会负向偏移。因此，对于未知负载 电容的晶体应首先采用实验的方法，在其两端加入辅助电容使晶体起振，然后用 频率计测出振荡频率。若测得频率大于32768Hz,说明负载电容偏小;若测得

7、频率 小于32768Hz,说明负载电容偏大。对辅助电容逐步调整，最终使振荡频率尽可能 接近32768Hz，则此时晶体端所接负载电容的总和就是适合该晶体的负载电容。结论以上方法经我们在实际工作中多次使用，证明确实有效。它放宽了 DS1302 在使用中对晶振的条件要求，增强了 DS1302在工作中的稳定性，对DS1302更广泛 地应用具有积极的意义。RTC使用32.768K晶振，不起振但是用于接触一下，或者如果用万用表(甚至 没开的)的任一表笔接触晶振的管脚就能起振了。但是断电后重新启动故障依旧， 请问为何？问题困扰了很久，还是没有找到解决办法。第一块板子的时候，换了晶振，开始 的时候问题依旧。隔

8、了一个晚上就又好了，真不知道是何缘故？网络上找了一些原因：1、电路板的地线连接有问题；2、电阻电容的阻值和容值是否符合数据手册的要求，晶振的质量不好也有可能 导致这种情况。3、出现这种问题原因一般是芯片的地线有断路，或者引脚虚焊接。4、atasheet中已说明32.768K晶振的start-up time需要3s因此需要在程序 中加上延时。5、在晶振上并了只2.4M的电阻加大振荡电路的反馈。6、 拆下相关元件，清除脏，杂，重焊，电吹风吹干燥。7、DS1302需要初始化，给命令后才能起振DS1307晶振电路的一些疑问(2010-04-21 23:29:06)转载Q标签：分类：IC应用杂谈1.DS

9、1307硬件电路设计DS1307采用与CPU进行通信，电路连接简单。DS1307的内部振荡电路结构如图1所示， 在芯片内部连接有两个电容，目的是为了使晶振起振，所以在电路设计中就不需要另外再加电容了，电路图如图2所示，其中 晶振采用的是32.768kHz，经内部电路分频后可获得一个标准的秒脉冲信号；电阻R_SCL、R_SDA是 总线的上拉电阻。根据式：产户k=r表二.式.4r4- (Kf)从上式可看出弋当K二工时式中的4r+ R图1 DS1307的内部振荡电路图2 DS1307的电路连接2.延伸按照DALLAS公司推荐的硬件接法，往往需要精度很度的晶体，为了提高其可靠性并节约成本，采用改进的接

10、法，克服了使用普通晶振时DS1307不起振的问题。从而保证了 DS1307的起振。图中R33的作用是给晶振端加一偏置电压，以保证DS1307起振，从而放宽DS1307对晶振 的要求。C36,C37是为了获得稳定的频率外加的两个带电容以构成振荡电路（可以不要）。C27？貌似也是和R33配合，来提 供偏置电压。还是为了保护内部电容？我用的是MEGA128的I2C总线操作的DS1307，程序是用的芯艺教程上的！ 一直都不能正 常使用，只有一次正常使用了几天，然后就又不起振了！之后就一直找原因，先将晶振换为数据手册上要求的：带12.5P电容的，还是不能起振！ 然后又换了几个DS1307和晶振也还是不起

11、振，实在没有办法了就在DS1307不起振时在主循环中不停配置DS1307，在上电20S左右，晶振起振了！今天又问了一下美信的技术支持：说要在上电后，等待1S后在配置晶振，因为晶振的起动比较慢，现在我在DS1307的初始化时等待了 2S，每次开机都起振了的！等试用一段时间在向大家报告！程序我就不贴了，芯艺的教程上面有的！疑问：单片机的晶振咱就起动的那么快呢？本来这东西内部是nvram，要电池供电的，谁没事每次都给它断电，那这个实时时钟有什么 用另：那个电容性负载指1307所能接的晶振的参数范围，不是再外接电容了，否则更难起振，1s 2s都是正常的，这样的话1）排除电路错误的可能性，因为你可以用P

12、IC的推荐电路进行比较。2）排除外围元件不良的可能性，因为外围零件无非为电阻，电容，你很容易鉴别是否为良品3）排除晶振为停振品的可能性，因为你不会只试了一二个晶振。4）你对晶振的测量方法值得探讨，由于测量带来的影响，只有一脚有信号不代表晶振不起振。建议你 查PIC资料选择其他测试点5）由于工作电压为3.3V，如果晶振的等效电阻大，会造成振荡信号小（单脚能测到）或不起振。建 议你测试该批晶体的等效电阻值。并且要求供应商提供晶体的等效电阻与激励功率的相关性值（DLD-dR），要求在0.01100uW的范围内电阻变化量小于10欧姆。6）试着改小晶体两端的电容，改为每端8pF.也许晶振就能起振了。2）

13、（4）试着改换晶体两端的电容，也许晶振就能起振了，电容的大小请参考晶振的使用说 明。（5）在PCB布线时晶振电路的走线应尽量短且尽可能靠近IC，杜绝在晶振两脚间走 线。PCB上的分布电感分布电容影响。在排除前五条可能性后，参照第六条更改晶振两端电容为8.2pF后问题解决，回帖感谢！时钟变慢：如果问题是时间上的损失，检查水晶.在DS1307的内部振荡器电路的设计与操作具有指定负载电容为12.5pF（CL）的晶体。晶体的频率精度为基础的振荡器电路主要依靠晶体的准确性和之间的晶体振荡器的容性负载匹配的准确性 依赖。如果容性负载比水晶是专为少，运行速度的振荡器。如果容性负载的比晶体是专为大，振荡器运行

14、缓慢。快速时钟 以下是最常见的情况是导致基于晶体的时钟速度运行。1。噪声耦合到邻近的信号， 从晶体。此问题已得到了广泛的覆盖以上。噪声耦合通常导致一个RTC是极不准确的。2。错误的结晶。一个实时时钟通常运行速度如果拥有指定负载电容（CL）的比大晶体的RTC指定的负载 电容使用。准确的程度取决于对CL值。例如，使用一个12pF的与一为6.0pF氯氯设计的时钟晶体引起的 RTC约为3到4分钟，每月快。慢时钟以下是最常见的情况是导致基于晶体的时钟运行缓慢。1。过冲的时钟输入引脚。有可能导致一个实时时钟运行，定期停止振荡器缓慢。这可以无意中完成的噪声的输入信号的实时时钟。如果输入信号的电压上升到1 比1的二极管压降（0.3V）段内径，为输入引脚ESD保护二极管的正向偏压，使基板与当前充斥更大。 这反过来，停止，直到输入信号电压振荡器下降到低于上述内径二极管压降。这种机制可能会导致振荡器停频繁， 如果输入信号的噪声。因此，必须小心 ，以确保没有对输入信号的过冲。另一种情况是常见的问题是有过冲在5V输入到RTC的时钟时， 在电池备份模式。这可以是在有系统地关闭某