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单片机中为何要用晶振?

来源:晶振   发布时间:2017-06-22   点击量:1713


单片机中为何要用晶振?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。

晶振


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
振是晶体振荡器的简称,在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络,电工学上这个网络有两个谐振点,以频率的高低分其中较低的频率是串联谐振,较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近,在这个极窄的频率范围内,晶振等效为一个电感,所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路,由于晶振等效为电感的频率范围很窄,所以即使其他元件的参数变化很大,这个振荡器的频率也不会有很大的变化。
晶振有一个重要的参数,那就是负载电容值,选择与负载电容值相等的并联电容,就可以得到晶振标称的谐振频率。
一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器(注意是放大器不是反相器)的两端接入晶振,再有两个电容分别接到晶振的两端,每个电容的另一端再接到地,这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容,请注意一般IC的引脚都有等效输入电容,这个不能忽略。
一般单片机中的晶振的负载电容为22p或33p ,如果再考虑元件引脚的等效输入电容,则两个22p的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。
这是一个可测量10KHz--100KHz晶振的测试电路(电路如图),BG1和所接阻容元件构成多频振荡器,经由C3,D1,D2进行检波后可在LED上得到下正上

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