什么是晶振？石英晶振是一種高精度、高穩(wěn)定性的振蕩器。通過一定的外部電路，可以產(chǎn)生頻率和峰值穩(wěn)定的正弦波。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時，需要一個脈沖信號來觸發(fā)指令本身的執(zhí)行?？梢院唵蔚叵胂?，MCU接收到一個脈沖并執(zhí)行一個或多個指令。
在學(xué)習(xí)之初，晶體振蕩總是存在許多問題。實(shí)際上，晶體振蕩就像人的心臟，血液就是脈搏，這使得單片機(jī)的晶體振蕩清晰，51單片機(jī)的其它問題也很容易解決。
首先，為什么51單片機(jī)喜歡使用11.0592MHz晶振？
首先，由于它可以精確地分為時鐘頻率，所以它與通用異步收發(fā)設(shè)備的通用波特率有關(guān)。尤其是較高的波特率（1960019200），無論這些值有多奇怪，這些晶振都是準(zhǔn)確的，而且經(jīng)常使用。
其次，使用11.0592晶振的原因是由51單片機(jī)定時器造成的。當(dāng)使用51單片機(jī)的定時器作為波特率發(fā)生器時，如果使用11.0592兆赫的晶振，則定時器設(shè)定的值均為公式中的整數(shù)；如果使用12MHz晶振，則波特率偏離，如9600，用定時器取0xfd，則實(shí)際波特率為10000，一般波特率為速率偏差約為4%，因此也可以使用STC90C516晶振的12M波。特殊率為9600，乘時誤差率為6.99%，不乘時誤差率為8.51%。數(shù)據(jù)肯定是錯誤的。這就是為什么我們喜歡在串行通信中使用11.0592兆赫的晶振。波特率加倍時，最大值為57600，錯誤率為0.00%。12MHz時，最大值為4800，誤差率為0.16%，但在允許范圍內(nèi)，影響不大。
其次，在設(shè)計(jì)51單片機(jī)系統(tǒng)時，為什么要求晶振在單片機(jī)旁邊？
其原因是：晶振通過電激勵產(chǎn)生固定頻率的機(jī)械振動，振動對電路產(chǎn)生反饋。電路接收反饋并放大信號。晶振的機(jī)械振動再次受到放大電信號的刺激。晶振將振動產(chǎn)生的電流反饋給電路，等等。當(dāng)電路中激勵電信號和晶振的名義頻率相同時，電路可以輸出信號強(qiáng)、頻率穩(wěn)定的正弦波。整形電路將正弦波轉(zhuǎn)換成方波，送到數(shù)字電路中使用。
問題是晶振的輸出容量有限，只能輸出毫瓦的電能。在（）內(nèi)部，信號可以被放大器放大數(shù)百倍甚至數(shù)千倍以正常工作。
晶振和集成電路通常用銅線連接，可以看作是一根線或幾根線。當(dāng)導(dǎo)線切斷磁力線時，就會產(chǎn)生電流。導(dǎo)線越長，產(chǎn)生的電流就越強(qiáng)。實(shí)際上，磁力線并不常見，但電磁波無處不在，如無線電波傳輸、電視塔傳輸、移動通信等。晶振與集成電路之間的線越長，成為接收天線，接收信號越強(qiáng)，產(chǎn)生的電能越強(qiáng)。在接收到的電信號強(qiáng)度超過或接近晶振產(chǎn)生的信號強(qiáng)度之前，IC中放大器電路的輸出將不再是固定頻率的方波，而是一個雜亂的信號，導(dǎo)致數(shù)字電路不能同步工作而出錯。
因此，在繪制電路板時，晶體振蕩越接近其放大器電路（IC管腳）。
三、單片機(jī)電路晶體振動失效原因分析
單片機(jī)振動不足是一種常見現(xiàn)象，那么單片機(jī)振動不足的原因是什么呢？
?。?）印刷電路板接線錯誤；（2）單片機(jī)質(zhì)量有問題；（3）晶振質(zhì)量有問題；
?。?）匹配與晶振不匹配或電容器質(zhì)量問題；（5）PCB板受潮，導(dǎo)致不匹配，無法開始振蕩；（5）晶振電路過長；
_在晶振的兩個腳和外圍電路的影響之間有一條線。
解決方法：建議按以下方法逐一排除故障：
?。?）消除了電路錯誤的可能性，因此我們可以使用相應(yīng)類型的單片機(jī)推薦的電路進(jìn)行比較。（2）排除外圍元件壞的可能性，因?yàn)橥鈬徊贿^是動作、電容，所以很容易識別是否是好產(chǎn)品。（3）排除晶振將是停止振蕩器的可能性，因?yàn)橹挥幸粋€或兩個晶振不會被測試。（4）試著改變晶體兩端的電容。也許晶振可以開始振蕩。電容的大小可參考晶振的說明書。
_在印刷電路板布線時，晶振電路的線路應(yīng)盡可能短，并盡可能靠近集成電路，避免晶振兩腳之間的線路。
四、51單片機(jī)時鐘電路采用12MHz晶振時，如何獲得電容值？
以內(nèi)部時鐘電路為例。
事實(shí)上，沒有人能確切地解釋如何選擇這兩個電容器，因?yàn)?2pF太小了。這只能說與內(nèi)部振蕩電路本身的特性有關(guān)。它可以一起用來校正波形。沒有人深入探討為什么它是如此巨大的價值。
如果19.89C52單片機(jī)未與晶振連接，會發(fā)生什么？
單片機(jī)不能工作，程序也不能燒錄。等待
五，單片機(jī)晶振電路中兩個微調(diào)電容不對稱會怎樣?相差多少會使頻率怎樣變化?
在檢測無線的接受模塊時，發(fā)現(xiàn)其頻率總是慢慢變化(就是一直不松探頭的手，發(fā)現(xiàn)頻率慢慢變小)晶振是新的!
電容不對稱也不會引起頻率的漂移，說的頻率漂移可能是因?yàn)榫д竦碾娙莸娜萘亢懿环€(wěn)定引起的，可以換了試，換兩電容不難，要不就是的晶振的穩(wěn)定性太差了，或者測量的方法有問題。
六，單片機(jī)晶振與速度的疑問，執(zhí)行一條指令的不是由晶振決定的嗎。那么比如51單片機(jī)和430，給51接高速晶振，430接低速的，是不是51跑的要快?是不是速度單片機(jī)速度僅僅與晶振有關(guān)，關(guān)鍵是單片機(jī)能不能支持那么大的晶振?
每個單片機(jī)的速度是受到內(nèi)部邏輯門跳變速度限制的。兩個芯片同時使用同樣的晶振，比如12M的。因?yàn)锳VR是RISC指令集，它在同樣外部晶振頻率下，比51要快。
比如，51最快能接40M，AVR是16M的晶振。
STC89C52大都用12MHz晶振，但由于其12個時鐘周期才是一個機(jī)器周期，相當(dāng)于其主頻只有1MHz.
MSP430采用RISC精簡指令集，430單片機(jī)若采用內(nèi)部DCO震蕩可達(dá)21MHz主頻。單個時鐘周期就可以執(zhí)行一條指令，相同晶振，速度較51快12倍。
對于一個51，給他用更高的晶振，速度會快些。但是對于高級的單片機(jī)就不一樣了。高級單片機(jī)內(nèi)部，一般都是有頻率控制寄存器的，所以，簡單的增加晶振，可能達(dá)到單片機(jī)的極限，導(dǎo)致跑飛。
七，請問：有什么方法可以確定某一款單片機(jī)在某一大小的晶振下是否能正常工作?
晶振選擇太高不太合適，具體晶振上限是多少，恐怕測不出來，只能按照人家單片機(jī)的要求，一般STC系列單片機(jī)上限是35M或40M，stc單憑上寫的有，如STC11F16XE 35I-44G其中35I就是晶振最高35M的工業(yè)級芯片。
超過上限會出現(xiàn)什么樣的問題，沒有測試過，一般晶振選擇12M的比較多，如果選擇STC 1T指令的，就相當(dāng)于12*12=144M的晶振。如果用于串口通信，建議選用11.0592M的或22.184M，選擇晶振最主要還是參照人家的說明書。
八，4個AT89C51單片機(jī)能否用一個12M的晶振使其都正常工作?一個采用內(nèi)部時鐘方式，其余三個用外部方式……那四個都用內(nèi)部方式可以不(將4個單片機(jī)都并聯(lián)在一個晶振上)?
可以，其中一個正常接晶振，他的XTAL2輸出接到另外三個的XTAL1輸入上。
九，單片機(jī)的運(yùn)行速度與晶體振蕩器的大小之間的關(guān)系。如果單片機(jī)的最大工作頻率為40M，可以將晶體振蕩器設(shè)為24M或更高，但不超過40M，那么單片機(jī)的運(yùn)行速度是否會大大提高？長期處于此工作頻率是否會對微控制器產(chǎn)生任何不利影響？為晶體振蕩器選擇微控制器的原理是什么？
當(dāng)然，它很有影響力。 MCU的工作速度越快，功耗越大，干擾越嚴(yán)重。總之，最大可以運(yùn)行40M，而運(yùn)行不超過40M是沒有問題的，只是涉及到技術(shù)（如PCB設(shè)計(jì)組件的選擇等）會高得多。
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