51单片机晶振的三七二十一个问题

kinidrily

51单片机晶振的三七二十一个问题
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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……
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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。

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。

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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