单片机系统里都有晶振,在单片机系统里晶振的作用非常大,全称叫晶体振荡器。对单片机硬件的了解,是比较主要的,当然多花一些功能在阅读相应型号的MCU上,那是必不可少的步骤,单片机带有内部晶振和外部晶振,今天本文就围绕怎样辨别单片机的内部晶振与外部晶振?这个话题进行分析与讨论。
一、单片机晶振简单介绍
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。石英晶振结合单片机内部电路产生单片机所需要的时钟频率,单片机晶振提供的时钟频率越高,那么单片机运行的速度就越快,单片机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。
二、单片机晶振的原理
单片机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;把石英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。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。
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。通过无源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。
三、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石英晶体谐振器,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,称为压控晶振(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。
四、怎样辨别单片机的内部晶振与外部晶振
单片机的外部晶振稳定,受温度,湿度等环境因素影响比内部振荡器小,精度比较高。而且当设计需要降低功耗时,比如说便携式仪表等,就需要外设晶振,因为内部石英晶体振荡器不能根据需要停止,而外部晶振可以适时停止,从而进入休眠状态,降低功耗。
而单片机的内部晶振一般不够准确,误差比较大。但是单片机的内部晶振和外部晶振的作用都是一样的,给系统提供时钟。如果对频率要求不高的话(比如不涉及串口通信和精确定时等的话),用内部SMD晶振就足够了,并且这样成本还低。内部时钟,频率受温度等其它影响,但是能省下晶振的钱,还有2个I/O.所以,如果对频率要求不高,一般是优先选用内部振荡。假如你想要省电,用了SLEEP,那你就不能用内部振荡了,内部振荡回停止!
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