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51单片机晶振的三七二十一个问题

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发表于 2019-2-15 13:52 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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51单片机晶振的三七二十一个问题: ^5 c- q: ^! z7 m/ @2 u$ _6 I
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回首当年,在初学51单片机的时候,总是伴随很多有关与晶振的问题,其实晶振就是如同人的心脏,是血液的是脉搏,把单片机的晶振问题搞明白了,51单片机的其他问题迎刃而解……! D7 w' N' {/ z+ t8 T

今天大侠把自己当年学习51单片机有关晶振的问题一并总结出来,希望对初学51的童鞋来说能有帮助。

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一,为什么51单片机爱用11.0592MHZ晶振?

其一:因为它能够准确地划分成时钟频率,与UART(通用异步接收器/发送器)量常见的波特率相关。特别是较高的波特率(19600,19200),不管多么古怪的值,这些晶振都是准确,常被使用的。

其二:用11.0592晶振的原因是51单片机的定时器导致的。用51单片机的定时器做波特率发生器时,如果用11.0592Mhz的晶振,根据公式算下来需要定时器设置的值都是整数;如果用12Mhz晶振,则波特率都是有偏差的,比如9600,用定时器取0XFD,实际波特率10000,一般波特率偏差在4%左右都是可以的,所以也还能用STC90C516 晶振12M 波特率9600 ,倍数时误差率6.99%,不倍数时误差率8.51%,数据肯定会出错。 这也就是串口通信时大家喜欢用11.0592MHz晶振的原因,在波特率倍速时,最高可达到57600,误差率0.00%。 用12MHz,最高也就4800,而且有0.16%误差率,但在允许范围,所以没多大影响。


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二,在设计51单片机系统PCB时,晶振为何被要求紧挨着单片机?

原因如下:晶振是通过电激励来产生固定频率的机械振动,而振动又会产生电流反馈给电路,电路接到反馈 后进行信号放大,再次用放大的电信号来激励晶振机械振动,晶振再将振动产生的电流反馈给电路,如此这般。当电路中的激励电信号和晶振的标称频率相同时,电 路就能输出信号强大,频率稳定的正弦波。整形电路再将正弦波变成方波送到数字电路中供其使用。

问题在于晶振的输出能力有限,它仅仅输出以毫瓦为单位的电能量。在 IC(集成电路) 内部,通过放大器将这个信号放大几百倍甚至上千倍才能正常使用。

晶振和 IC 间一般是通过铜走线相连的,这根走线可以看成一段导线或数段导线,导线在切割磁力线的时候会产生电流,导线越长,产生的电流越强。现实中,磁力线不常见,电磁波却到处都是,例如:无线广播发射、电视塔发射、手机通讯等等。晶振和IC之间的连线就变成了接收天线,它越长,接收的信号就 越强,产生的电能量就越强,直到接收到的电信号强度超过或接近晶振产生的信号强度时,IC内的放大电路输出的将不再是固定频率的方波了,而是乱七八糟的信 号,导致数字电路无法同步工作而出错。

所以,画PCB(电路板)的时候,晶振离它的放大电路(IC管脚)越近越好。

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三,单片机电路晶振不起振原因分析

遇到单片机晶振不起振是常见现象,那么引起晶振不起振的原因有哪些呢?

① PCB板布线错误;②单片机质量有问题;③ 晶振质量有问题;

④负载电容或匹配电容与晶振不匹配或者电容质量有问题;⑤PCB板受潮,导致阻抗失配而不能起振;⑥ 晶振电路的走线过长;

⑦晶振两脚之间有走线;⑧外围电路的影响。

解决方案,建议按如下方法逐个排除故障:

① 排除电路错误的可能性,因此可以用相应型号单片机的推荐电路进行比较。② 排除外围元件不良的可能性,因为外围零件无非为电阻,电容,很容易鉴别是否为良品。③ 排除晶振为停振品的可能性,因为不会只试了一二个晶振。④试着改换晶体两端的电容,也许晶振就能起振了,电容的大小请参考晶振的使用说明。

⑤在PCB布线时晶振电路的走线应尽量短且尽可能靠近IC,杜绝在晶振两脚间走线。

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