51單片機(jī)晶振的三七二十一個(gè)問(wèn)題

　　最近EEPW論壇熱火朝天的進(jìn)行著51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)板 DIY 活動(dòng)。回首當(dāng)年，在初學(xué)51單片機(jī)的時(shí)候，總是伴隨很多有關(guān)與晶振的問(wèn)題，其實(shí)晶振就是如同人的心臟，是血液的是脈搏，把單片機(jī)的晶振問(wèn)題搞明白了，51單片機(jī)的其他問(wèn)題迎刃而解……

　　今天大俠把自己當(dāng)年學(xué)習(xí)51單片機(jī)有關(guān)晶振的問(wèn)題一并總結(jié)出來(lái)，希望對(duì)初學(xué)51的童鞋來(lái)說(shuō)能有幫助。

　　一，為什么51單片機(jī)愛(ài)用11.0592MHZ晶振?

　　其一：因?yàn)樗軌驕?zhǔn)確地劃分成時(shí)鐘頻率，與UART(通用異步接收器/發(fā)送器)量常見(jiàn)的波特率相關(guān)。特別是較高的波特率(19600，19200)，不管多么古怪的值，這些晶振都是準(zhǔn)確，常被使用的。

　　其二：用11.0592晶振的原因是51單片機(jī)的定時(shí)器導(dǎo)致的。用51單片機(jī)的定時(shí)器做波特率發(fā)生器時(shí)，如果用11.0592Mhz的晶振，根據(jù)公式算下來(lái)需要定時(shí)器設(shè)置的值都是整數(shù);如果用12Mhz晶振，則波特率都是有偏差的，比如9600，用定時(shí)器取0XFD，實(shí)際波特率10000，一般波特率偏差在4%左右都是可以的，所以也還能用STC90C516 晶振12M 波特率9600 ，倍數(shù)時(shí)誤差率6.99%，不倍數(shù)時(shí)誤差率8.51%，數(shù)據(jù)肯定會(huì)出錯(cuò)。 這也就是串口通信時(shí)大家喜歡用11.0592MHz晶振的原因，在波特率倍速時(shí)，最高可達(dá)到57600，誤差率0.00%。 用12MHz，最高也就4800，而且有0.16%誤差率，但在允許范圍，所以沒(méi)多大影響。

　　二，在設(shè)計(jì)51單片機(jī)系統(tǒng)PCB時(shí)，晶振為何被要求緊挨著單片機(jī)?

　　原因如下：晶振是通過(guò)電激勵(lì)來(lái)產(chǎn)生固定頻率的機(jī)械振動(dòng)，而振動(dòng)又會(huì)產(chǎn)生電流反饋給電路，電路接到反饋 后進(jìn)行信號(hào)放大，再次用放大的電信號(hào)來(lái)激勵(lì)晶振機(jī)械振動(dòng)，晶振再將振動(dòng)產(chǎn)生的電流反饋給電路，如此這般。當(dāng)電路中的激勵(lì)電信號(hào)和晶振的標(biāo)稱頻率相同時(shí)，電 路就能輸出信號(hào)強(qiáng)大，頻率穩(wěn)定的正弦波。整形電路再將正弦波變成方波送到數(shù)字電路中供其使用。

　　問(wèn)題在于晶振的輸出能力有限，它僅僅輸出以毫瓦為單位的電能量。在 IC(集成電路) 內(nèi)部，通過(guò)放大器將這個(gè)信號(hào)放大幾百倍甚至上千倍才能正常使用。

　　晶振和 IC 間一般是通過(guò)銅走線相連的，這根走線可以看成一段導(dǎo)線或數(shù)段導(dǎo)線，導(dǎo)線在切割磁力線的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生電流，導(dǎo)線越長(zhǎng)，產(chǎn)生的電流越強(qiáng)?，F(xiàn)實(shí)中，磁力線不常見(jiàn)，電磁波卻到處都是，例如：無(wú)線廣播發(fā)射、電視塔發(fā)射、手機(jī)通訊等等。晶振和IC之間的連線就變成了接收天線，它越長(zhǎng)，接收的信號(hào)就 越強(qiáng)，產(chǎn)生的電能量就越強(qiáng)，直到接收到的電信號(hào)強(qiáng)度超過(guò)或接近晶振產(chǎn)生的信號(hào)強(qiáng)度時(shí)，IC內(nèi)的放大電路輸出的將不再是固定頻率的方波了，而是亂七八糟的信 號(hào)，導(dǎo)致數(shù)字電路無(wú)法同步工作而出錯(cuò)。

　　所以，畫(huà)PCB(電路板)的時(shí)候，晶振離它的放大電路(IC管腳)越近越好。

　　三，單片機(jī)電路晶振不起振原因分析

　　遇到單片機(jī)晶振不起振是常見(jiàn)現(xiàn)象，那么引起晶振不起振的原因有哪些呢?

　?、?PCB板布線錯(cuò)誤;②單片機(jī)質(zhì)量有問(wèn)題;③ 晶振質(zhì)量有問(wèn)題;

　?、茇?fù)載電容或匹配電容與晶振不匹配或者電容質(zhì)量有問(wèn)題;⑤PCB板受潮，導(dǎo)致阻抗失配而不能起振;⑥ 晶振電路的走線過(guò)長(zhǎng);

　?、呔д駜赡_之間有走線;⑧外圍電路的影響。

　　解決方案，建議按如下方法逐個(gè)排除故障：

　?、?排除電路錯(cuò)誤的可能性，因此可以用相應(yīng)型號(hào)單片機(jī)的推薦電路進(jìn)行比較。② 排除外圍元件不良的可能性，因?yàn)橥鈬慵o(wú)非為電阻，電容，很容易鑒別是否為良品。③ 排除晶振為停振品的可能性，因?yàn)椴粫?huì)只試了一二個(gè)晶振。④試著改換晶體兩端的電容，也許晶振就能起振了，電容的大小請(qǐng)參考晶振的使用說(shuō)明。

　?、菰赑CB布線時(shí)晶振電路的走線應(yīng)盡量短且盡可能靠近IC，杜絕在晶振兩腳間走線。

　　四，51單片機(jī)時(shí)鐘電路用12MHZ的晶振時(shí)那電容的值是怎樣得出來(lái)的?拿內(nèi)部時(shí)鐘電路來(lái)說(shuō)明吧!

　　其實(shí)這兩個(gè)電容沒(méi)人能夠解釋清楚到底怎么選值，因?yàn)?2pF實(shí)在是太小了。這個(gè)要說(shuō)只能說(shuō)和內(nèi)部的振蕩電路自身特性有關(guān)系，搭配使用，用來(lái)校正波形，沒(méi)有人去深究它到底為什么就是這么大的值。

　　19.89c52單片機(jī)如果不接晶振會(huì)有什么后果?

　　單片機(jī)不工作了 程序無(wú)法燒入……等等

　　五，單片機(jī)晶振電路中兩個(gè)微調(diào)電容不對(duì)稱會(huì)怎樣?相差多少會(huì)使頻率怎樣變化?在檢測(cè)無(wú)線鼠標(biāo)的接受模塊時(shí)，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(duì)稱也不會(huì)引起頻率的漂移,說(shuō)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(cè)量的方法有問(wèn)題.