石英晶體振蕩器的微處理器溫度補償技術研究

3 軟件設計
程序設計是石英晶體振蕩器的微處理器溫度補償系統設計的主要工作之一。良好的程序設計可以有效地發揮微處理器的功能優勢，提高系統的可靠性和抗干擾性能；而且通過軟件代替部分硬件電路，能簡化電路，節省成本，降低功耗，提高晶體振蕩器的穩定度。溫度補償的補償精度很大程度上和程序設計有關，本系統調試采用的是在線實時測量方案，此方案可以充分發揮微處理器的軟件控制作用，使得整個測量過程處于完全數字化的控制模式。程序設計流程圖如圖5所示。

4 補償原理
石英晶體振蕩器自身的頻率變化曲線如圖6所示。圖中實曲線形象地表示了石英晶體振蕩器輸出頻率與溫度的關系(即晶振自身頻率變化曲線)，同時勾畫了一條與實曲線變化趨勢相反的虛曲線，這樣將虛實兩條曲線疊加，得到的就是一條較平滑的直線。
圖7所示是補償電壓UK引起的頻率變化曲線。它與圖6中虛曲線的變化趨勢一致，此時石英晶振自身振蕩的頻率變化趨勢與補償電壓引起的頻率變化趨勢相反，起到了補償作用；這樣，經過UK補償電壓補償后的振蕩輸出頻率就會穩定在一個固定頻率值附近，可得到較理想的
輸出頻率。通過對石英晶體振蕩器輸出頻率變化量的補償，改善它的頻率一溫度特性，使其在整個溫度范圍內頻率偏移盡可能小，輸出一個穩定的頻率信號。

對晶振進行溫度補償，需要對其進行在線測量實驗。將系統置于高低溫恒溫實驗箱中，以10℃為間隔選取一系列補償溫度點，測得在-20～+85℃的振蕩電路輸出頻率值；將常溫下的頻率值作為頻率標準，并同各個溫度點的頻率值進行比較；溫度補償時，在每個溫度點下通過改變振蕩電路控制電壓值，將輸出頻率調制到標稱頻率，并記錄該電壓值。微處理器將測量出的補償控制電壓值和溫度值的數字量寫入EEPROM對應單元，之后微處理器將當前溫度值與測量程序中存入EEPROM的“電壓-溫度”表格中的數據進行比較，得到相應的模擬溫度控制電壓，送至壓控振蕩器，控制輸出頻率在要求的溫度范圍內，誤差趨近標稱頻率。