[發明專利]一種單片機內部振蕩器頻率實時補償方法

有效

• 申請號: 201310748042.9
• 申請日: 2013-12-31
• 公開（公告）號: CN103746655B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 顧林;李建冬;陳治國;聶光瑋
• 申請（專利權）人: 北京機械設備研究所
• 主分類號: H03B5/04
• 分類號: H03B5/04
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心11024
• 代理人: 岳潔菱

技術領域

本發明涉及一種內部振蕩器頻率補償方法，特別是一種單片機內部振蕩器頻率實時補償方法。

背景技術

國內南京理工大學譚菊琴在其碩士論文中分析了用于引信的電子時控器性能，認為內部振蕩器的振蕩頻率隨環境條件和輸入物理量等外界因素的變化而改變。由于影響因素太多，補償模型過于復雜，很難采用軟件進行頻率補償。電子科技大學的魏婧發明了一種2.4MHz晶體振蕩器的微機溫度補償方法，這種補償方法只對因溫度引起振蕩頻率漂移的情況進行了軟件補償，忽略了外部輸入物理量對振蕩頻率的影響。這種補償方法不夠全面，且補償后的振蕩頻率精度提升不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單片機內部振蕩器頻率實時補償方法，解決環境條件和輸入物理量等外界因素導致單片機內部振蕩器振蕩精度降低的問題。

一種單片機內部振蕩器頻率實時補償方法的具體步驟如下：

第一步??構建單片機內部振蕩器頻率實時補償系統

單片機內部振蕩器頻率實時補償系統，包括：環境可調設備、可調壓直流電源、傳感器、A/D轉換模塊以及頻率實時補償模塊。

A/D轉換模塊用于將傳感器測量的環境參數和電壓參數的模擬量轉成數字量；

頻率實時補償模塊用于實時接收A/D轉換模塊傳來的數據，并進行處理，得出內部振蕩頻率的補償量。最后通過改變內部振蕩器精度校準寄存器值實現補償。

可調壓直流電源分別與單片機的VCC和GND端口連接，傳感器與A/D轉換模塊相連接，A/D轉換模塊與單片機IO口連接，可調壓直流電源、傳感器、A/D轉換模塊和單片機均置于環境可調設備內，頻率實時補償模塊置于單片機內部。

單片機內部振蕩器頻率實時補償系統首先確定需要進行補償的n個參數，其中參數1、參數2、···、參數n-1為環境參數，包括：溫度、濕度和振動；參數n為電壓參數。

第二步??環境可調設備連續改變環境參數

環境可調設備固定參數2、參數3、···、參數n的值，通過連續改變參數1的值，得到參數1與振蕩頻率一一對應的數據。根據相應的曲線選擇與曲線相對應的數值擬合方式擬合出參數1與振蕩頻率之間的函數關系。

在參數1與振蕩頻率的函數特性基礎上分析參數2與振蕩頻率之間的關系，同樣固定參數1、參數3、···、參數n的值，通過連續改變參數2得到參數1、參數2與振蕩頻率之間的函數關系。以此類推得出參數1、參數2、···、參數n-1與振蕩頻率之間的函數關系。

第三步??可調壓直流電源連續改變輸出電壓值

可調壓直流電源在單片機允許的輸入電壓范圍內連續改變電壓值，得到在環境參數不變的情況下，電壓參數n與振蕩頻率之間的函數關系。結合環境參數與振蕩頻率之間的函數關系，得出所有影響單片機內部振蕩頻率的參數，即參數1、參數2、···、參數n與振蕩頻率之間的函數關系f1。

第四步??傳感器測量出單片機實際環境下參數1至參數n的值

采用相應的傳感器測量出單片機實際環境下參數1至參數n的值，經過A/D轉換模塊進行數模轉換，并將數據傳給單片機。

第五步??頻率實時補償模塊實時對單片機內部振蕩頻率進行補償

頻率實時補償模塊采用實時調整內部振蕩器精度校準寄存器值的方式對內部振蕩器頻率進行頻率補償。通過參數1、參數2、···、參數n與振蕩頻率之間的函數關系f₁得出標準周期與實際周期之差A=1/f₀-1/?f₁。其中f₀為單片機基準頻率。

計算出內部振蕩器精度校準寄存器的改變值N=A/τ，并取整。τ為單位內部振蕩器精度校準寄存器值所對應的周期值。利用頻率實時補償模塊給內部振蕩器精度校準寄存器賦值，一個補償周期結束。

補償原理是改變內部振蕩器精度校準寄存器值會調整振蕩器電路的電容值。內部振蕩器精度校準寄存器的值加1，振蕩周期就會減少τ。通過調整內部振蕩器精度校準寄存器的值可以補償振蕩器的頻率變化，從而提高了單片機內部振蕩器的定時精度。

至此實現單片機內部振蕩器頻率實時補償。

本方法能夠解決單片機內部振蕩器因外界因素改變導致頻率漂移的問題，使內部振蕩頻率精度達到千分之一。本方法可以用于強震動、高沖擊、高離心力等惡劣環境，這種環境單片機不能采用外部振蕩器。采用本方法大大提高了單片機的應用范圍，同時可以節約外部振蕩器的成本。

具體實施方式