发新帖本帖赏金 20.00元(功能说明)我要提问
返回列表

秒懂单片机晶振电路原理

[复制链接]
14749|13
手机看帖
扫描二维码
随时随地手机跟帖
suncat0504|  楼主 | 2021-12-15 13:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 suncat0504 于 2021-12-15 13:59 编辑

#申请原创#
秒懂单片机晶振电路原理
谈及单片机,通常电子爱好者们会首先想到经典的51系列单片机。这个系列的单片机是单片机发展史上里程碑式的产品。与电脑里的CPU不同的是,单片机上集成了CPU、RAM、ROM,定时器、计数器、各种IO接口,可以说,单片机MCU是一种增强版的CPU。但无论如何增强,MCU和CPU都是要靠执行指令来实现机能的。而实现运转机能,就少不了一个东西,我们称之为时钟。借助于时钟的脉冲信号,系统计数并形成地址,系统从ROM中的指定地址处取得指令码,通过总线提供给中央处理器。中央处理器会根据指令执行各种机能。可以说,这个时钟就像刺激心脏、让我们心脏跳动的那个脉冲。没有这个时钟信号,MCU就不能进入工作状态,不能执行任何指令。
    所以,当我们入手一片单片机的时候,往往会看到单片机上总是有两个管脚用来接晶振的,管脚名字一般为XTAL1和XTAL2。但现在有些单片机就没有这两个管脚,或者这两个管脚被复用为其它功能,也就是说,不需要接晶振的。为什么呢?因为设计厂家已经在芯片内部设置了替代外部晶振的电路,这个电路会给系统提供时钟脉冲。
    在模拟电子计数中,我们经常遇到的是正弦波,而数字电路中的时钟脉冲的波形,就是我们口中的矩形波、方波。二者的波形图如下:
file:///D:/AppData/Local/Temp/msohtmlclip1/01/clip_image002.jpg
4347461b984482131b.png
正弦波
3309361b979e289ef3.png
方波
对正弦波进行必要的整形处理后,也会得到[size=18.6667px]方波
8817461b97a0eb1aff.png

对我们这些电子计数爱好者而言,如果手里没有石英晶振,那么用电阻电容产生时钟脉冲,也是很容易办到的事情,例如如下电路:
6034461b97a20df71a.png
事实上,由RC及芯片内的三极管等构成正反馈电路,形成振荡,产生正弦波,经过整形后,形成了方波。
所以说,在芯片内部使用RC电路搭建时钟振荡电路也是很容易的事情。但是和石英晶振振荡器比起来,由于电阻电容的精度问题,同时受到温度、湿度的影响,会导致RC振荡器的振荡频率会有误差。所以应尽可能使用晶振来提供时钟脉冲(之所以使用晶振搭建振荡电路,是利用了晶振的一个物理特性:在石英晶体板极上施加交变电压,就会使晶片产生机械变形振动,此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时,就会发生压电谐振)。以晶振构成的振荡电路,如下图所示:
7984961b97a3c2bcdf.png
注意到吗?由X1、C1、C2构成的那部分,不就是单片机中时钟脉冲电路的外围器件构成吗?
3968361b97a50c2824.png
现在,你是否已经明白单片机的晶振电路原理了?

730961b979b31da5e.png
4081861b979c2eb034.png

使用特权

评论回复

打赏榜单

21ic小管家 打赏了 20.00 元 2021-12-20
理由:优质原创(已完成3篇)请申请蓝V达人认证

kyzhd| | 2021-12-16 10:28 | 显示全部楼层
好资料,写的非常详细,感谢楼主。

使用特权

评论回复
skyred| | 2021-12-16 17:11 | 显示全部楼层
虽然没有秒懂
但还是学习到了

使用特权

评论回复
豌豆爹| | 2021-12-21 11:08 | 显示全部楼层
没有秒懂,还得继续钻研

使用特权

评论回复
深秋王| | 2021-12-24 13:54 | 显示全部楼层
不错,赞下!

使用特权

评论回复
flytianya2010| | 2021-12-24 14:02 | 显示全部楼层
学习了,刻苦专研

使用特权

评论回复
返回列表 发新帖 本帖赏金 20.00元(功能说明)我要提问
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则