晶振在单片机中的作用37190.pdf

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1、晶振在单片机中的作用 简单地说，没有 晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法 执行程序代码，单片机就无法工作。单片机工作时，是一条一条地从 RoM 中取指令，然后一步一步地 执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一 个时间基准。个机器周期包括 12 个时钟周期。如果一个单片机选 择了 12MHz 晶振，它的时钟周期是 1/12us，它的一个机器周期是 12X(1/12)us，也就是 1us。MCS51 单片机的所有指令中，有一些完成得比较快，只要一 个机器周期就行了，有一些完成得比较馒，得要 2 个机器周期，还有 两条指令要 4 个机器周期才行。为了衡量指令执行时间的长

2、短，又引 入一个新的概念：指令周期。所谓指令周期就是指执行一条指令的时 间。例如，当需要计算 DJNZ 指令完成所需要的时间时，首先必须要 知道晶振的频率，设所用晶振为 12MHz 则一个机器周期就是 1us。而DJNZ 指令是双周期指令，所以执行一次要 2us。如果该指令需要 机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是 单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了 12MHz 晶 振，那么当定时器的数值加 1 时，实际经过的时间就是 1us，这就是 单片机的定时原理。每个单片机系统里都有晶振，全程是叫晶体震荡器，在单片机系 统里晶振的作用非常大，他结合单片机内部的电路，

3、产生单片机所必 须的时钟频率，单片机的一切指令的执行都是建立在这个基础上的，晶振的提供的时钟频率越高，那单片机的运行速度也就越快。晶振用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率 绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外 加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶 振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶 振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果 不同子系

4、统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不 同锁相环来提供。晶振一般采用如图 1a 的电容三端式（考毕兹）交流等效振荡电 路；实际的晶振交流等效电路如图 1b,其中 Cv 是用来调节振荡频率，一般用变容二极管加上不同的反偏电压来实现，这也是压控作用的机 理；把晶体的等效电路代替晶体后如图 1c。其中 Co,C1，L1,RR 是 晶体的等效电路。分析整个振荡槽路可知，利用 Cv 来改变频率是有限的：决定振荡 频率的整个槽路电容 C=Cbe,Cce,Cv 三个电容串联后和 Co 并联再和 C 1 串联。可以看出：C1 越小，Co 越大，Cv 变化时对整个槽路电容的 作用就越小。因而能“压

5、控”的频率范围也越小。实际上，由于 C1 很小（1E-15 量级），Co 不能忽略（1E-12 量级，几 PF）。所以，Cv 变 大时，降低槽路频率的作用越来越小，Cv 变小时，升高槽路频率的 作用却越来越大。这一方面引起压控特性的非线性，压控范围越大，非线性就越厉害；另一方面，分给振荡的反馈电压（Cbe 上的电压）却 越来越小，最后导致停振。采用泛音次数越高的晶振，其等效电容 C 1 就越小；因此频率的变化范围也就越小。微控制器的时钟源可以分为两类：基于机械谐振器件的时钟源，如晶振、陶瓷谐振槽路；RC（电阻、电容）振荡器。一种是皮尔斯振 荡器配置，适用于晶振和陶瓷谐振槽路。另一种为简单的分立

6、 RC 振 荡器。a b 長h晶振电跖及苴等效槽跖 用万用表测量晶体振荡器是否工作的方法：测量两个引脚电压是否 是芯片工作电压的一半，比如工作电压是 51 单片机的+5V 则是否是 2.5V左右。另外如果用镊子碰晶体另外一个脚，这个电压有明显变化，证明是起振了的。晶振的类型有 SM 丙 DIP 型，即贴片和插脚型。先说 DIP:常用尺寸有 HC-49U/T,HC-49S UM-1,UM-5这些都是 MHZ 单位的。再说 SMD 有 0705,0603,0503,0302,这里面又分四个焊点和二 个焊点的，对我们公司来说默认的是四个焊点的，两个焊点的材料要 求进口,周期长,一般说两个焊点的做不了。