1、晶振簡介

晶振，全稱是石英晶體振蕩器，是一種高精度和高穩(wěn)定度的振蕩器。有一些電子設(shè)備需要頻率高度穩(wěn)定的交流信號，而LC振蕩器穩(wěn)定性較差，頻率容易漂移（即產(chǎn)生的交流信號頻率容易變化）。在振蕩器中采用一個特殊的元件——石英晶體，可以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的信號，這種采用石英晶體的振蕩器稱為晶體振蕩器。

晶振具有壓電效應(yīng)，即在晶片兩極外加電壓后晶體會產(chǎn)生變形，反過來如外力使晶片變形，則兩極上金屬片又會產(chǎn)生電壓。如果給晶片加上適當(dāng)?shù)慕蛔冸妷?，晶片就會產(chǎn)生諧振（諧振頻率與石英斜面傾角等有關(guān)系，且頻率一定）。晶振利用一種能把電能和機械能相互轉(zhuǎn)化的晶體，在共振的狀態(tài)下工作可以提供穩(wěn)定、精確的單頻振蕩。在通常工作條件下，普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。利用該特性，晶振可以提供較穩(wěn)定的脈沖，廣泛應(yīng)用于微芯片的時鐘電路里。晶片多為石英半導(dǎo)體材料，外殼用金屬封裝。

晶振主要是由晶體和外圍元器件構(gòu)成的。下圖為晶振的實物外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電路圖形符號和等效電路。

2、晶振的使用

晶振常與主板、南橋、聲卡等電路連接使用。晶振可比喻為各板卡的“心跳”發(fā)生器，如果主卡的“心跳”出現(xiàn)問題，必定會使其他各電路出現(xiàn)故障。通過一定的外接電路來，可以生成頻率和峰值穩(wěn)定的正弦波。

以單片機為例：

首先，單片機能正常工作的必要條件之一就是時鐘電路，所以單片機就很需要晶振。單片機在運行的時候，需要一個脈沖信號，做為自己執(zhí)行指令的觸發(fā)信號，可以簡單的想象為：單片機收到一個脈沖，就執(zhí)行一次或多次指令。

單片機工作時，是一條一條地從ROM中取指令，然后一步一步地執(zhí)行。單片機訪問一次存儲器的時間，稱之為一個機器周期，這是一個時間基準(zhǔn)?！獋€機器周期包括12個時鐘周期。如果一個單片機選擇了12兆赫茲晶振，它的時鐘周期是1/12us，它的一個機器周期是12×（1/12）us，也就是1us。

MCS—51單片機的所有指令中，有一些完成得比較快，只要一個機器周期就行了，有一些完成得比較饅，得要2個機器周期，還有兩條指令要4個機器周期才行。為了衡量指令執(zhí)行時間的長短，又引入一個新的概念：指令周期。所謂指令周期就是指執(zhí)行一條指令的時間。例如，當(dāng)需要計算DJNZ指令完成所需要的時間時，首先必須要知道晶振的頻率，設(shè)所用晶振為12兆赫茲，則一個機器周期就是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。

機器周期不僅對于指令執(zhí)打有著重要的意義，而且機器周期也是單片機定時器和計數(shù)器的時間基準(zhǔn)。例如一個單片機選擇了12兆赫茲晶振，那么當(dāng)定時器的數(shù)值加1時，實際經(jīng)過的時間就是1us，這就是單片機的定時原理。

晶振是給單片機提供工作信號脈沖的。這個脈沖就是單片機的工作速度。比如12兆晶振。單片機工作速度就是每秒12兆。單片機內(nèi)部也有晶振。接外部晶振可以或得更穩(wěn)定的頻率.

晶振好比單片機的心臟，如果沒有心臟起跳，單片機無法工作，晶振值越大晶振與頻率，單片機運行速度越快，有時并不是速度越快越好，對于電子電路而言，速度夠用就是最好，速度越快越容易受干擾，可靠性越差。

3、三種周期和分頻

（1）時鐘周期、指令周期、機器周期

時鐘周期/振蕩周期：時鐘周期又叫做振蕩周期、節(jié)拍周期，定義為時鐘晶振頻率的倒數(shù)。時鐘周期是計算機中最基本的、最小的時間單位。在一個時鐘周期內(nèi)，CPU僅完成一個最基本的動作。例如晶振為12M，則時鐘周期為1/12us。又可以被定義為節(jié)拍。

指令周期：指令周期是指取出并完成一條指令所需的時間，一般由若干個機器周期組成，分為單周期指令，雙周期指令和多周期指令。對于一些簡單的的單字節(jié)指令，在取指令周期中，指令取出到指令寄存器后，立即譯碼執(zhí)行，不再需要其它的機器周期。對于一些比較復(fù)雜的指令，例如轉(zhuǎn)移指令、乘法指令，則需要兩個或者兩個以上的機器周期。