标签: 单片机晶振

微控制单元(Microco ntroller Unit; MCU)，也叫做单片微型计算机(单片机)。MCU的产品规格书（例如：型号MC9S12XS128）引脚图总能看到XTAL和EXTAL的身影。它们是单片机外部时钟源的连接引脚。 一般单片机都含有内部时钟源，但是仅使用内部振荡电路会带来以下弊端： · 内部振荡电路对外界干扰很敏感，容易受到外界环境温度的影响。 · 稳定度低，如果对稳定度有需求，则需要外部晶体的加入。 · 内部振荡器通常只有一个频率。 MCU经过初始化后就可以加入外部时钟源，以避免上述的问题。外部时钟源可以选择有源和无源两种。 有源晶振指所有振荡器系列。其成本较高，但输出信号质量好，稳定度高，使用方便，不受外部电路影响，内部有独立的起振芯片。供电后就可以直接工作。在连接单片机时只需要接EXTAL脚即可。 相比较，无源晶振就会复杂的多。无源晶振指所有谐振器系列，成本低，内部没有独立的起振电路，需要外部电路配合，并精准匹配外部电容才能输出电信号。 如何区分无源和有源晶振？无源晶振（谐振器）不需要直接连接供电电源，可以适应多种电压，所以一般只有输入端，输出端。有源晶振（振荡器）需要额定的供电电源，通常是四个引脚，一脚悬空，二脚接地，三脚接输出，四脚接电压，无需外部连接匹配电容即可工作。

石英晶体在电路中用作时间或频率的基准源为整个系统提供心跳。 MCU的中央处理器CPU的一切指令是建立在心跳上的，从而CPU产品必须有时钟源。 单片机访问一次储存器ROM的时间 为一个机器周期， 一个机器周期包括12个时钟周期。 单片机中的晶振提供时钟周期，以便执行代码。 时钟信号频率越高，CPU的运行速度也就越快。 在通信的时候，12MHz进行串行通信不容易实现标准的波特率，比如9600，4800。 而11.0592MHz可以被准确分频成各种通信常用的比特率。 11.0592MHz = 192*57600 = 384*288000 = 576*19200 = 1152*9600。所以，有通信接口的单片机中，一般选用11.0592MHz.

标准的51单片机一般使用1.2MHz~12MHz的晶振。 《晶振在单片机中的应用》 提到一个机器的周期是12个时钟周期。而12MHz晶振的时钟周期是1/12us, 机器的周期是12x(1/12)us=1us。 在通信的时候，12MHz进行串行通信不容易实现标准的波特率，比如9600，4800.11.0592MHz可以被准确分频成各种通信常用的比特率。 11.0592MHz = 192*57600 = 384*288000 =576*19200 = 1152*9600.所以，有通信接口的单片机中，一般选用11.0592MHz. 石英晶体谐振器（KOAN无源晶振）KX系列中，11.0592MHz晶体有直插HC-49S/M, HC-49U和圆柱3x8，贴片1.6x1.2mm~7.0x5.0mm尺寸可供选择。 负载电容可选8~32pf。常用负载为18/20/30pF等。 时钟晶振（KOAN有源晶振）KS系列中，11.0592mhz晶振有直插长方和正方，以及贴片2.0x1.6mm~7.0x5.0mm尺寸可选择。 电压可选1.2~5.0V.

微控制单元(Microco ntroller Unit; MCU)，也叫做单片微型计算机(单片机)。单片机是一块芯片上集成了中央处理器CPU， 随机储存器RAM，程序储存器ROM，定时器，计数器，以及各种I/O口等微型计算机。具有高度集成性，小体积，低功耗等优点。 (网络图片) 石英晶体在电路中用作时间或频率的基准源，堪称心脏，为整个系统提供心跳。MCU的中央处理器CPU的一切指令是建立在心跳上的，从而CPU产品必须有时钟源。单片机中的晶振提供时钟周期，以便执行代码。时钟信号频率越高，CPU的运行速度也就越快。 单片机访问一次储存器ROM的时间为一个机器周期，一个机器周期包括12个时钟周期。例如，12MHz晶振的时钟周期是1/12us, 机器的周期是12x(1/12)us=1us。机器周期用作指令执行，以及单片机定时器计数器的时间基准。12MHz的晶振可以选择MHz的晶体谐振器。 谐振器的类型分为直插DIP和贴片SMD两种。 1. DIP可以选择KX49S/KX49U等MHz频率： 2. SMD可以选择不同尺寸(1.6x1.2mm ~ 7.0x5.0mm)。其中5.0x3.2mm可以选择2或者4个焊点。也可以选择HC-49S/SMD假贴的封装： 单片机的工作频率范围太高会导致运行不稳定。单片机遇到问题无法启动的时候，多数情况是石英晶振停振造成的。如果没有晶振，就没有时钟周期，无法执行程序代码，单片机无法工作。

深圳市亿晶振业电子科技有限公司工种部提供 单片机晶振是单片机内部电路产生单片机所需的时钟频率的部件，单片机晶振提供的时钟频率越高，那么单片机运行速度就越快，单片接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率 晶振一般采用三端式(考毕兹) 交流等效振荡电路；实际的晶振交流等效电路中，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。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C=Cbe,Cce,Cv三个串联后和Co并联再和C1串联。可以看出：C1越小，Co越大，Cv变化时对整个槽路的作用就越小。因而能“压控”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。通过晶振的原理图你应该大致了解了晶振的作用以及工作过程了吧。采用泛音次数越高的晶振，其等效C1就越小；因此频率的变化范围也就越小。   单片机晶振的必要性 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12×(1/12)us，也就是1us。 MCS—51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。如果该指令需要执行500次，正好1000us，也就是1ms。 机器周期不仅对于指令执打有着重要的意义，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。     单片机晶振的检测 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51单片机的工作电压是+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。   单片机晶振的作用 单片机晶振 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。 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。   单片机晶振的常见问题 1，PIC单片机振荡电路中如何选择晶体？ 对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒，往往用低电压以求低功耗的系统，这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振，这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡，在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易，在振荡回路中，晶体既不能过激励，容易振到高次谐波上，也不能欠激励不容易起振，晶体的选择至少必须考虑、谐振频点、负载电容、激励功率、温度特性长期稳定性。 2，如何判断电路中晶振是否被过分驱动？ 电阻RS常用来防止晶振被过分驱动，过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀这将引起频率的上升，可用一台示波器检测，OSC，输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动，相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动，这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动，判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止，通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。 3，晶振电路中如何选择电容？ （1）C1，C21，因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。 （2）在许可范围内，C1，C2值越低越好，C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。 （3）应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。