1.單片機(jī)晶振的原理

晶振一般采用三端式(考畢茲) 交流等效振蕩電路；實(shí)際的晶振交流等效電路中，其中Cv是用來調(diào)節(jié)振蕩頻率，一般用變?nèi)荻O管加上不同的反偏電壓來實(shí)現(xiàn)，這也是壓控作用的機(jī)理；把晶體的等效電路代替晶體后。其中Co，C1，L1，RR是晶體的等效電路。

分析整個(gè)振蕩槽路可知，利用Cv來改變頻率是有限的：決定振蕩頻率的整個(gè)槽路C=Cbe,Cce,Cv三個(gè)串聯(lián)后和Co并聯(lián)再和C1串聯(lián)?？梢钥闯觯篊1越小，Co越大，Cv變化時(shí)對整個(gè)槽路的作用就越小。因而能“壓控”的頻率范圍也越小。實(shí)際上，由于C1很小(1E-15量級)，Co不能忽略(1E-12量級，幾PF)。所以，Cv變大時(shí)，降低槽路頻率的作用越來越小，Cv變小時(shí)，升高槽路頻率的作用卻越來越大。這一方面引起壓控特性的非線性，壓控范圍越大，非線性就越厲害；另一方面，分給振蕩的反饋電壓(Cbe上的電壓)卻越來越小，最后導(dǎo)致停振。通過晶振的原理圖你應(yīng)該大致了解了晶振的作用以及工作過程了吧。采用泛音次數(shù)越高的晶振，其等效C1就越小；因此頻率的變化范圍也就越小。

2.單片機(jī)晶振的必要性

簡單地說，沒有晶振，就沒有時(shí)鐘周期，沒有時(shí)鐘周期，就無法執(zhí)行程序代碼，單片機(jī)就無法工作。

單片機(jī)工作時(shí)，是一條一條地從RoM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機(jī)訪問一次存儲(chǔ)器的時(shí)間，稱之為一個(gè)機(jī)器周期，這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)?！獋€(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。如果一個(gè)單片機(jī)選擇了12MHZ晶振，它的時(shí)鐘周期是1／12us，它的一個(gè)機(jī)器周期是12×(1／12)us，也就是1us。

MCS—51單片機(jī)的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個(gè)機(jī)器周期就行了，有一些完成得比較饅，得要2個(gè)機(jī)器周期，還有兩條指令要4個(gè)機(jī)器周期才行。為了衡量指令執(zhí)行時(shí)間的長短，又引入一個(gè)新的概念：指令周期。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時(shí)間。例如，當(dāng)需要計(jì)算DJNZ指令完成所需要的時(shí)間時(shí)，首先必須要知道晶振的頻率，設(shè)所用晶振為12MHZ，則一個(gè)機(jī)器周期就是1us。而DJNZ指令是雙周期指令，所以執(zhí)行一次要2us。如果該指令需要執(zhí)行500次，正好1000us，也就是1ms。

機(jī)器周期不僅對于指令執(zhí)打有著重要的意義，而且機(jī)器周期也是單片機(jī)定時(shí)器和計(jì)數(shù)器的時(shí)間基準(zhǔn)。例如一個(gè)單片機(jī)選擇了12MHZ晶振，那么當(dāng)定時(shí)器的數(shù)值加1時(shí)，實(shí)際經(jīng)過的時(shí)間就是1us，這就是單片機(jī)的定時(shí)原理。

3.單片機(jī)晶振的檢測

用萬用表測量晶體振蕩器是否工作的方法：測量兩個(gè)引腳電壓是否是芯片工作電壓的一半，比如51單片機(jī)的工作電壓是+5V則是否是2.5V左右。另外如果用鑷子碰晶體另外一個(gè)腳，這個(gè)電壓有明顯變化，證明是起振了的。

4.單片機(jī)晶振的作用

單片機(jī)晶振的作用是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號。通常一個(gè)系統(tǒng)共用一個(gè)晶振，便于各部分保持同步。有些通訊系統(tǒng)的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調(diào)整頻率的方法保持同步。

晶振通常與鎖相環(huán)電路配合使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同子系統(tǒng)需要不同頻率的時(shí)鐘信號，可以用與同一個(gè)晶振相連的不同鎖相環(huán)來提供。

在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達(dá)百萬分之五十。高級的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)整頻率，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶振用一種能把電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化的晶體在共振的狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定，精確的單頻振蕩。

5.單片機(jī)晶振的常見問題

1，PIC單片機(jī)振蕩電路中如何選擇晶體？

對于一個(gè)高可靠性的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，晶體的選擇非常重要，尤其設(shè)計(jì)帶有睡眠喚醒，往往用低電壓以求低功耗的系統(tǒng)，這是因?yàn)榈凸╇婋妷菏固峁┙o晶體的激勵(lì)功率減少，造成晶體起振很慢或根本就不能起振，這一現(xiàn)象在上電復(fù)位時(shí)并不特別明顯，原因時(shí)上電時(shí)電路有足夠的擾動(dòng)，很容易建立振蕩，在睡眠喚醒時(shí)，電路的擾動(dòng)要比上電時(shí)小得多，起振變得很不容易，在振蕩回路中，晶體既不能過激勵(lì)，容易振到高次諧波上，也不能欠激勵(lì)不容易起振，晶體的選擇至少必須考慮、諧振頻點(diǎn)、負(fù)載電容、激勵(lì)功率、溫度特性長期穩(wěn)定性。

2，如何判斷電路中晶振是否被過分驅(qū)動(dòng)？

電阻RS常用來防止晶振被過分驅(qū)動(dòng)，過分驅(qū)動(dòng)晶振會(huì)漸漸損耗減少晶振的接觸電鍍這將引起頻率的上升，可用一臺示波器檢測，OSC，輸出腳單片機(jī)晶振，如果檢測一非常清晰的正弦波且正弦波的上限值和下限值都符合時(shí)鐘輸入需要，則晶振未被過分驅(qū)動(dòng)，相反，如果正弦波形的波峰，波谷兩端被削平，而使波形成為方形，則晶振被過分驅(qū)動(dòng)，這時(shí)就需要用電阻RS來防止晶振被過分驅(qū)動(dòng)，判斷電阻RS值大小的最簡單的方法就是串聯(lián)一個(gè)5k或10k的微調(diào)電阻，從0開始慢慢調(diào)高，一直到正弦波不再被削平為止，通過此辦法就可以找到最接近的電阻RS值。

3，晶振電路中如何選擇電容？

（1）C1單片機(jī)晶振，C21，因?yàn)槊恳环N晶振都有各自的特性，所以最好按制造廠商所提供的數(shù)值選擇外部元器件。

（2）在許可范圍內(nèi)，C1，C2值越低越好，C值偏大雖有利于振蕩器的穩(wěn)定，但將會(huì)增加起振時(shí)間。

（3）應(yīng)使C2值大于C1值，這樣可使上電時(shí)，加快晶振起振。

文章由啟和科技編輯