В данной статье рассматривается схема внешнего кварцевого генератора для синхронизации работы контроллеров семейства PIC. Основой генератора является микросхема жесткой логики ЛА3 серии К1533 или ее зарубежных аналогов 74АС00, 74AS00 и т.д. Схема генератора показана на рисунке 1.

Вариантов схем генераторов на микросхемах данного типа много. Два варианта схем внешнего тактового генератора представлены в документации микроконтроллера PIC16F628A.

Для моих нужд необходим генератор с двумя выходами, один для контроля частоты тактового генератора, другой – непосредственного для тактирования PIC (будущий термостат), поэтому я анализировал схему на рисунке 1. Вы можете собрать генератор по любой другой схеме, имеющей подстройку частоты. В схеме на рисунке 1 частоту можно изменять, подбирая емкость конденсатора С1. При макетировании и настройке схемы оказалось, что лучшие результаты подстройки частоты генератора получаются, если конденсатор С1 заменить перемычкой, а последовательно кварцу поставить триммер 6÷25пФ, для кварца 4 мГц. С китайским кварцем на 4мГц свободно получалась 4000000Гц. Данная схема была опробована с кварцами на частоты – 4, 8, 10, 12, 16, 20 и даже на 22,5Мгц. На всех частотах контроллер с пробной программой нормально работал.

Для чего нужен такой генератор? Для того, что бы сделать частотомер с параметрами близкими к профессиональным приборам, точные часы, измерители параметров импульсов и т.д. Для этого и необходим термостатированный кварцевый генератор.

В Сети много схем различных частотомеров реализованных на микроконтроллерах с различными тактирующими частотами. Но не во всех публикациях выложены исходные файлы, где можно было бы в битах конфигурации изменить тактирование контроллера с внутреннего генератора на внешний. Да, и радиолюбителям не знакомым с программированием это сделать будет порой проблематично. Такая проблема была и у меня, когда я и понятия не имел, что такое это программирование, хотя она решается очень просто. Я буду приводить примеры из документов на микроконтроллер PIC16F628A, т.к. они переведены на русский язык. И так. Микроконтроллеры PIC16F62X могут работать в одном из восьми режимов тактового генератора. Нам интересен режим с внешним тактом.

Но в файле P16F628A.INC бит конфигурации внешнего тактового генератора обозначен по-другому, как _EXTCLK_OSC.

Теперь, поменяв в битах конфигурации _XT_OSC на _EXTCLK_OSC, вы смело можете вместо внутреннего генератора использовать внешний, подав его сигнал на вывод OSC1, это вывод 16 для контроллера P16F628A, или, например вывод 9, для PIC1687X. Но есть еще один способ внешнего тактирования. В документации есть строки:

Подчеркнутые красным… . Это говорит о том, что можно не менять конфигурацию внутреннего тактового генератора контроллера в исходном файле программы, а подавать внешние тактирующие импульсы при отключенном кварце непосредственно на микроконтроллер. Но в этом случае такт подается не на вывод OSC1, а на OSC2. Это вывод 15 применительно к PIC16F628A. Все эксперименты я проводил с этим контроллером. Осталось за малым, разработать или приобрести готовый термостатированный генератор на соответствующую частоту. Информации на эту тему можно найти в Интернете много. Вот, например, публикация в журнале «Радио» за 1981 год номер 9, стр. 66. Николай Тюлиев, «Термостатированный кварцевый генератор». Журнал Радио 2005 г. № 10 — Страница 43 И. Нечаев «Малогабаритный термостат». Но не забывайте, что для высокостабильного генератора c высокими электрическими параметрами нужен и соответствующего качества кварц. Все компоненты, входящие в состав схемы, лучше заранее про термоциклировать. У нас на производстве существовала входная приемка. В нее ведомее была и стадия входного термоциклирования. Осуществлялось шесть циклов по два часа +60°С и -60°С. Кстати, вовремя данной процедуры некий процент некачественных деталей отсеивался сразу. Ну, в домашних условиях жесткость этих условий можно и снизить. Для тепла можно использовать духовку, а для мороза – морозильную камеру. Генераторы, собранные из таких компонентов, намного быстрее входят в режим стабильности показаний. К профессиональному генератору должно быть профессиональное отношение. Вообще я уже лет двадцать, как храню все радиодетали в герметичной таре (пластиковые пищевые контейнеры) сперва на балконе, а теперь на чердаке дома, можно сказать на улице. У меня получилось природное термоциклирование, от холодрыги до жарищи. Следующая статья будет посвящена такому генератору с термостатом на микроконтроллере PIC12F675 и датчике температуры DS18B20 – «Генератор кварцевый термостатированный».

Удачи. К.В.Ю.