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一种用于温补石英 晶体 振荡器的微控制器及其使用方法

阅读：180发布：2020-05-13

专利汇可以提供一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器及其使用方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开的属于微控制器技术领域，具体为一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器及其使用方法，包括微控制器和时钟电路，所述微控制器的内部包括稳压器、温度传感器、AD转换器、处理器、存储器、PWM 脉宽调制单元、二阶无源滤波器，该种用于温补石英晶体振荡器的微控制器及其使用方法，时钟电路和石英晶体形成了振荡器，而时钟电路的控制电压端子是由微控制器控制的，可通过微控制器发送不同的PWM 频率，改变变容二极管的结电容值，进而达到调整晶体振荡频率，改变采用分立器件实现的思路，通过将稳压器、温度传感器、PWM二阶滤波电路集成到微控制器内，可有效减小晶体振荡器整体体积，提高温度感应的实时性、降低成本，可靠性高。，下面是一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器及其使用方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，其特征在于：包括微控制器(100)和时钟电路(200)，所述微控制器(100)的内部包括稳压器(110)、温度传感器(120)、AD转换器(130)、处理器(140)、存储器(150)、PWM 脉宽调制单元(160)、二阶无源滤波器(170)，所述稳压器(110)的电性输出端与所述温度传感器(120)和所述时钟电路(200)的电源输入端电性连接，所述温度传感器(120)的电性输出端与所述AD转换器(130)的电性输入端电性连接，所述AD转换器(130)的电性输出端与所述处理器(140)的电性输入端电性连接，所述处理器(140)的电性输出端与所述温度传感器(120)、所述存储器(150)和所述PWM脉宽调制单元(160)的电性输入端电性连接，所述PWM脉宽调制单元(160)的电性输出端电性连接所述二阶无源滤波器(170)，所述二阶无源滤波器(170)的电性输出端与所述时钟电路(200)的电性输入端电性连接，所述时钟电路(200)的左侧壁电性连接有石英晶体(210)。
2.根据权利要求1所述的一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，其特征在于：所述时钟电路(200)的内部含有变容二极管，所述二阶无源滤波器(170)的电性输出端与所述变容二极管的控制端电性连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，其特征在于：所述存储器(150)为FLASH存储器。
4.根据权利要求1所述的一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，其特征在于：所述时钟电路(200)包括反相器、反馈电阻、负载电容、电容、变容二极管、隔离电阻、控制电压端子，所述反相器和所述反馈电阻构成反相放大器。
5.根据权利要求1所述的一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，其特征在于：所述稳压器(110)为5V电源经稳压器。
6.根据权利要求1所述的一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，其特征在于：所述时钟电路(200)的电性输入端与所述控制电压端子的电性输出端电性连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，其特征在于：所述电压控制端子的电性输入端与所述微控制器(100)的电性输出端电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，其特征在于：所述微控制器(100)的输出端发送不同的PWM 频率，且与所述变容二极管电性连接。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的用于温补石英晶体振荡器的微控制器的使用方法，其特征在于：该用于温补石英晶体振荡器的微控制器的使用方法包括如下步骤：
S1:微控制器100包括：稳压器110、温度传感器120、AD转换器130、处理器140、存储器
150、PWM脉宽调制单元160、二阶无源滤波电路170，稳压器110将外部电源5V稳压到3V，给内部温度传感器120供电及外部时钟电路200供电；
S2:温度传感器120感测温度，将温度值转换成模拟电压信号发送至AD转换器130，AD转换器130将所接收到的模拟电压信号转换为数字量，发送给处理器140，处理器140按照接收到的数字量读取存储器150中存储的数据；
S3：根据所读取到的数据控制调整PWM脉宽调制单元输出频率占空比，PWM脉宽调制单元160输出送至二阶无源滤波器170；
S4：二阶无源滤波器170将周期信号转换为模拟电压信号发送至时钟电路200的变容二极管的控制端，通过调整变容二极管的电压值，改变变容二极管的结电容值，从而达到调整晶体振荡器输出频率大小。

说明书全文

一种用于温补石英 晶体 振荡器的微控制器及其使用方法

技术领域

[0001] 本发明涉及微控制器技术领域，具体为一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器及其使用方法。

背景技术

[0002] 石英晶体振荡器又名石英谐振器，简称晶振，是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。这种石英晶体薄片受到外加交变电场的作用时会产生机械振动，当交变电场的频率与石英晶体的固有频率相同时，振动便变得很强烈，这就是晶体谐振特性的反应。由于该晶体振荡器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。

[0003] 在大多数应用中，石英晶体谐振器具有在通常温度范围内提供温度稳定频率(具有0.5ppm/℃量级的变化)的优点，然而，在某些应用中，该精确度似乎不足够。

[0004] 目前，温补石英晶体振荡器的控制部分是由多个单一功能的芯片来完成，5V电源经稳压器稳压到3V给温度器传感器和时钟电路供电，其余直接由外部5V电源直接供电。5V电源上电后，温度传感器感应环境温度，将信号反馈到微控制器，时钟电路和石英晶体结合产生时钟信号，微控制器控制时钟电路对石英晶体输出时钟信号频率进行调整，采用这种方式，需要多个芯片、很多阻容电子组件贴装PCB板上，不仅成本较高，而且占用比较多的PCB面积、体积大，性能稳定性差。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的现有的目前，温补石英晶体振荡器的控制部分是由多个单一功能的芯片来完成，5V电源经稳压器稳压到3V给温度器传感器和时钟电路供电，其余直接由外部5V电源直接供电。5V电源上电后，温度传感器感应环境温度，将信号反馈到微控制器，时钟电路和石英晶体结合产生时钟信号，微控制器控制时钟电路对石英晶体输出时钟信号频率进行调整，采用这种方式，需要多个芯片、很多阻容电子组件贴装PCB板上，不仅成本较高，而且占用比较多的PCB面积、体积大，性能稳定性差的问题。

[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，包括微控制器和时钟电路，所述微控制器的内部包括稳压器、温度传感器、AD转换器、处理器、存储器、PWM 脉宽调制单元、二阶无源滤波器，所述稳压器的电性输出端与所述温度传感器和所述时钟电路的电源输入端电性连接，所述温度传感器的电性输出端与所述AD转换器的电性输入端电性连接，所述AD转换器的电性输出端与所述处理器的电性输入端电性连接，所述处理器的电性输出端与所述温度传感器、所述存储器和所述PWM脉宽调制单元的电性输入端电性连接，所述PWM脉宽调制单元的电性输出端电性连接所述二阶无源滤波器，所述二阶无源滤波器的电性输出端与所述时钟电路的电性输入端电性连接，所述时钟电路的左侧壁电性连接有石英晶体。

[0007] 优选的，所述时钟电路的内部含有变容二极管，所述二阶无源滤波器的电性输出端与所述变容二极管的控制端电性连接。

[0008] 优选的，所述存储器为FLASH存储器。

[0009] 优选的，所述时钟电路包括反相器、反馈电阻、负载电容、电容、变容二极管、隔离电阻、控制电压端子，所述反相器和所述反馈电阻构成反相放大器。

[0010] 优选的，所述稳压器为5V电源经稳压器。

[0011] 优选的，所述时钟电路的电性输入端与所述控制电压端子的电性输出端电性连接。

[0012] 优选的，所述电压控制端子的电性输入端与所述微控制器的电性输出端电性连接。

[0013] 优选的，所述微控制器的输出端发送不同的PWM频率，且与所述变容二极管电性连接。

[0014] 一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器的使用方法，该用于温补石英晶体振荡器的微控制器的使用方法包括如下步骤：

[0015] S1:微控制器包括：稳压器、温度传感器、AD转换器、处理器、存储器、PWM脉宽调制单元、二阶无源滤波电路，稳压器将外部电源5V稳压到3V，给内部温度传感器供电及外部时钟电路供电；

[0016] S2:温度传感器感测温度，将温度值转换成模拟电压信号发送至AD转换器，AD转换器将所接收到的模拟电压信号转换为数字量，发送给处理器，处理器按照接收到的数字量读取存储器中存储的数据；

[0017] S3：根据所读取到的数据控制调整PWM脉宽调制单元输出频率占空比，PWM脉宽调制单元输出送至二阶无源滤波器；

[0018] S4：二阶无源滤波器将周期信号转换为模拟电压信号发送至时钟电路的变容二极管的控制端，通过调整变容二极管的电压值，改变变容二极管的结电容值，从而达到调整晶体振荡器输出频率大小。

[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，时钟电路和石英晶体形成了振荡器，而时钟电路的控制电压端子是由微控制器控制的，可通过微控制器发送不同的PWM频率，改变变容二极管的结电容值，进而达到调整晶体振荡频率，改变采用分立器件实现的思路，通过将稳压器、温度传感器、PWM二阶滤波电路集成到微控制器内，可有效减小晶体振荡器整体体积，提高温度感应的实时性、降低成本，可靠性高。附图说明

[0020] 图1为本发明现有技术的实现全温补石英晶体振荡器的示意图；

[0021] 图2为本发明温补石英晶体振荡器电路示意图；

[0022] 图3为本发明时钟电路的原理示意图。

[0023] 图中：100微控制器、110稳压器、120温度传感器、130 AD转换器、140处理器、150存储器、160 PWM脉宽调制单元、170二阶无源滤波器、200时钟电路、210石英晶体。

具体实施方式

[0024] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0025] 本发明提供一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器，通过配件的组合运用，不仅体积小、成本低，而且可靠性高，请参阅图1-3，包括微控制器100和时钟电路200；

[0026] 请再次参阅图2，微控制器100的输出端与时钟电路200的输入端固定连接，具体的，微控制器100的内部包括稳压器110、温度传感器120、AD转换器130、处理器140、存储器150、PWM脉宽调制单元160、二阶无源滤波器170，稳压器110的电性输出端与温度传感器120和时钟电路200的电源输入端电性连接，温度传感器120的电性输出端与AD转换器130的电性输入端电性连接，AD转换器130的电性输出端与处理器140的电性输入端电性连接，处理器140的电性输出端与温度传感器120、存储器150和PWM脉宽调制单元160的电性输入端电性连接，PWM脉宽调制单元160的电性输出端电性连接二阶无源滤波器170，二阶无源滤波器
170的电性输出端与时钟电路200的电性输入端电性连接，时钟电路200的左侧壁电性连接有石英晶体210；

[0027] 一种用于温补石英晶体振荡器的微控制器的使用方法，该用于温补石英晶体振荡器的微控制器的使用方法包括如下步骤：

[0028] S1:微控制器100包括：稳压器110、温度传感器120、AD转换器130、处理器140、存储器150、PWM脉宽调制单元160、二阶无源滤波电路170，稳压器110将外部电源5V稳压到3V，给内部温度传感器120供电及外部时钟电路200供电；

[0029] S2:温度传感器120感测温度，将温度值转换成模拟电压信号发送至AD转换器130，AD转换器130将所接收到的模拟电压信号转换为数字量，发送给处理器140，处理器140按照接收到的数字量读取存储器150中存储的数据；

[0030] S3：根据所读取到的数据控制调整PWM脉宽调制单元输出频率占空比，PWM脉宽调制单元160输出送至二阶无源滤波器170；

[0031] S4：二阶无源滤波器170将周期信号转换为模拟电压信号发送至时钟电路200的变容二极管的控制端，通过调整变容二极管的电压值，改变变容二极管的结电容值，从而达到调整晶体振荡器输出频率大小；

[0032] 在具体的使用时，首先微控制器100包括：稳压器110、温度传感器120、AD转换器130、处理器140、存储器150、PWM脉宽调制单元160、二阶无源滤波电路170，稳压器110将外部电源5V稳压到3V，给内部温度传感器120供电及外部时钟电路200供电，温度传感器120感测温度，将温度值转换成模拟电压信号发送至AD转换器130，AD转换器130将所接收到的模拟电压信号转换为数字量，发送给处理器140，处理器140按照接收到的数字量读取存储器
150中存储的数据，并根据所读取到的数据控制调整PWM脉宽调制单元输出频率占空比，PWM脉宽调制单元160输出送至二阶无源滤波器170，二阶无源滤波器170将周期信号转换为模拟电压信号发送至时钟电路200的变容二极管的控制端，通过调整变容二极管的电压值，改变变容二极管的结电容值，从而达到调整晶体振荡器输出频率大小。

[0033] 请再次参阅图2，为了进行数据存储，便于数字量读取，具体的，存储器150为FLASH存储器。

[0034] 请再次参阅图2，其中反相器和反馈电阻构成反相放大器，电容利用其隔直通交的作用，避免变容二极管的控制电压端子影响晶体振荡，具体的，时钟电路200包括反相器、反馈电阻、负载电容、电容、变容二极管、隔离电阻、控制电压端子，反相器和反馈电阻构成反相放大器。

[0035] 请再次参阅图2，为了便于稳压处理，具体的，稳压器110为5V电源经稳压器。

[0036] 请再次参阅图2，为了可通过微控制器100发送不同的PWM频率，改变变容二极管的结电容值，具体的，时钟电路200的电性输入端与控制电压端子的电性输出端电性连接，电压控制端子的电性输入端与微控制器100的电性输出端电性连接。

[0037] 请再次参阅图2，为了达到调整晶体振荡频率的目的，具体的，微控制器100的输出端发送不同的PWM频率，且与变容二极管电性连接。

[0038] 虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

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