回首當(dāng)年，在初學(xué)51單片機(jī)的時候，總是伴隨很多有關(guān)與晶振的問題，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)的晶振問題搞明白了，51單片機(jī)的其他問題迎刃而解……

　　

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

　　

一，為什么51單片機(jī)愛用11.0592MHZ晶振?

　　

其一：因?yàn)樗軌驕?zhǔn)確地劃分成時鐘頻率，與UART(通用異步接收器/發(fā)送器)量常見的波特率相關(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)的定時器導(dǎo)致的。用51單片機(jī)的定時器做波特率發(fā)生器時，如果用11.0592Mhz的晶振，根據(jù)公式算下來需要定時器設(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)時誤差率6.99%，不倍數(shù)時誤差率8.51%，數(shù)據(jù)肯定會出錯。 這也就是串口通信時大家喜歡用11.0592MHz晶振的原因，在波特率倍速時，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，所以沒多大影響。

　　

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

　　

原因如下：晶振是通過電激勵來產(chǎn)生固定頻率的機(jī)械振動，而振動又會產(chǎn)生電流反饋給電路，電路接到反饋 后進(jìn)行信號放大，再次用放大的電信號來激勵晶振機(jī)械振動，晶振再將振動產(chǎn)生的電流反饋給電路，如此這般。當(dāng)電路中的激勵電信號和晶振的標(biāo)稱頻率相同時，電 路就能輸出信號強(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，通過放大器將這個信號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候會產(chǎn)生電流，導(dǎo)線越長，產(chǎn)生的電流越強(qiáng)?，F(xiàn)實(shí)中，磁力線不常見，電磁波卻到處都是，例如：無線廣播發(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，接收的信號就 越強(qiáng)，產(chǎn)生的電能量就越強(qiáng)，直到接收到的電信號強(qiáng)度超過或接近晶振產(chǎn)生的信號強(qiáng)度時，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，導(dǎo)致數(shù)字電路無法同步工作而出錯。

　　

所以，畫PCB(電路板)的時候，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)晶振不起振是常見現(xiàn)象，那么引起晶振不起振的原因有哪些呢?

 

　?、?PCB板布線錯誤;②單片機(jī)質(zhì)量有問題;③ 晶振質(zhì)量有問題;

　?、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 晶振電路的走線過長;

　　⑦晶振兩腳之間有走線;⑧外圍電路的影響。

　　解決方案，建議按如下方法逐個排除故障：

　?、?排除電路錯誤的可能性，因此可以用相應(yīng)型號單片機(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辉嚵艘欢€晶振。④試著改換晶體兩端的電容，也許晶振就能起振了，電容的大小請參考晶振的使用說明。

　?、菰赑CB布線時晶振電路的走線應(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)時鐘電路用12MHZ的晶振時那電容的值是怎樣得出來的?拿內(nèi)部時鐘電路來說明吧!

　　

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

　　

19.89c52單片機(jī)如果不接晶振會有什么后果?

　　

單片機(jī)不工作了 程序無法燒入……等等

　　

五，單片機(jī)晶振電路中兩個微調(diào)電容不對稱會怎樣?相差多少會使頻率怎樣變化?在檢測無線鼠標(biāo)的接受模塊時，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!

　　

電容不對稱也不會引起頻率的漂移,說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,或者測量的方法有問題.

　　

六，單片機(jī)晶振與速度的疑問，執(zhí)行一條指令的周期不是由晶振決定的嗎。那么比如51單片機(jī)和MSP430，給51接高速晶振，430接低速的，是不是51跑的要快?是不是速度單片機(jī)速度僅僅與晶振有關(guān)，關(guān)鍵是單片機(jī)能不能支持那么大的晶振?

　　

每個單片機(jī)的速度是受到內(nèi)部邏輯門電平跳變速度限制的。兩個芯片同時使用同樣的晶振，比如12M的。因?yàn)锳VR是RISC指令集，它在同樣外部晶振頻率下，比51要快。

　　

比如，51最快能接40M，AVR是16M的晶振。

　　

STC89C52大都用12MHz晶振，但由于其12個時鐘周期才是一個機(jī)器周期，相當(dāng)于其主頻只有1MHz。

　　

MSP430采用RISC精簡指令集， 430單片機(jī)若采用內(nèi)部DCO震蕩可達(dá)21MHz主頻。單個時鐘周期就可以執(zhí)行一條指令，相同晶振，速度較51快12倍。

　　

對于一個51，給他用更高的晶振，速度會快些。但是對于高級的單片機(jī)就不一樣了。高級單片機(jī)內(nèi)部，一般都是有頻率控制寄存器的，所以，簡單的增加晶振，可能達(dá)到單片機(jī)的極限，導(dǎo)致跑飛。

　　

七，請問：有什么方法可以確定某一款單片機(jī)在某一大小的晶振下是否能正常工作?

　　

晶振選擇太高不太合適，具體晶振上限是多少，恐怕測不出來，只能按照人家單片機(jī)的要求，一般STC系列單片機(jī)上限是35M或40M，stc單憑上寫的有，如STC11F16XE 35I-LQFP44G其中35I就是晶振最高35M的工業(yè)級芯片。

　　

超過上限會出現(xiàn)什么樣的問題，沒有測試過，一般晶振選擇12M的比較多，如果選擇STC 1T指令的，就相當(dāng)于12*12=144M的晶振。如果用于串口通信，建議選用11.0592M的或22.184M，選擇晶振最主要還是參照人家的說明書。

八，4個AT89C51單片機(jī)能否用一個12M的晶振使其都正常工作?一個采用內(nèi)部時鐘方式,其余三個用外部方式...那四個都用內(nèi)部方式可以不(將4個單片機(jī)都并聯(lián)在一個晶振上)?

　　

可以，其中一個正常接晶振，他的XTAL2輸出接到另外三個的XTAL1輸入上。

　　

九，單片機(jī)的運(yùn)行速度和晶振大小的關(guān)系，若單片機(jī)的最高工作頻率是40M,晶振是否可以選擇24M或更高，但不超過40M，這樣單片機(jī)的運(yùn)行速度是否大增?長期在此工作頻率下對單片機(jī)是否有不良影響?單片機(jī)對晶振的選擇的原則是怎樣的?

　　

當(dāng)然是有影響的,單片機(jī)的工作速度越快,功耗也越大,受干擾也會越厲害,總之最高能跑40M的,跑不超過40M的是沒有問題的,只是對相關(guān)的技術(shù)(如PCB的設(shè)計元件的選取等)會高去很多.

　　

十，89c51單片機(jī)的復(fù)位電路中常采用12MHZ的晶振，實(shí)際上市場上稍小于12MHZ，為什么呢?

　　

答:需要串口通訊時一般是用11.0582MHZ的，這樣波特率才好算。

　　

用12MHZ的工作周期就容易計算。

　　

十一，單片機(jī)晶振上電不起振，但是手碰一下晶振就起振了，為什么?怎么判斷單片機(jī)晶振是否起振呀?

　　

看看晶振配的電容焊了沒有，值有沒有錯誤?

　　

最簡單是用示波器，另外可以看一下電源是否正常。

　　

十二，怎樣判斷單片機(jī)外部晶振有沒有起振?的STC89C52單片機(jī)本來是好好的后來不行了，換了個晶振就好了。但是過了幾個小時后又不行了，是怎么回事。還有就是怎樣判斷晶振是否起振?

　　

①先換一塊單片機(jī)試試，問題還在則排除單片機(jī);②可能是虛焊造成的，這點(diǎn)要注意;③用STC89C52也碰到過類似的問題，換了塊晶振就OK了，好像STC起振不橡AT89S52那么順。其實(shí)對于STC89C52可以直接看30腳(ALE)，接個燈，起振一下子就能看出來了。

　　

十三，51單片機(jī)晶振上接的電容大小該如何選擇?是晶振越大，電容值也要大一些嗎，一般常用多大的。有人說常用的從15-33pf，具體如何選擇效果最好?比如分別用一個6M和12M的晶振，用多大電容更合適?

　　

15-33pf都可以 們一般用的是15P和30P 晶振大小影響不大 們常用的4M 和12M 以及11.0592M和20M 24M 們都用的 30P 單片機(jī)內(nèi)部有相應(yīng)的整形電路 們不比擔(dān)心

　　

23.給51單片機(jī)12M晶振接2200pF電容會怎么樣?電路圖里貌似是22pF的，但是沒有22pF的...接2200pF會不會不正常工作?

　　

不可以，晶體會不工作的。15-33p是合理范圍?？梢栽囋嚳?，對單片機(jī)不會有損壞。

　　

十四，沒有程序的空白單片機(jī)，外部晶振能起振么?

　　

沒有內(nèi)部晶振的單片機(jī)，外部晶振可以起振,如傳統(tǒng)類MS51系列單片機(jī)有內(nèi)部晶振的單片機(jī)，外部晶振不會起振，需要對外部晶振進(jìn)行配置后才會起振，如果不對外部晶振進(jìn)行配置仍使用內(nèi)部晶振，如silicon lab系列C8051F020單片機(jī)

十五，為什么at89c52 P1.0輸出2.5v電壓，單片機(jī)好像未工作，晶振波形是不規(guī)則的正弦波可不可以?線路板沒有達(dá)到預(yù)想效果，發(fā)光二極管一直亮，感覺還是單片機(jī)的問題，P1.0輸出2.5v電壓，看門狗用的X5045。怎么回事?

　　

將看門狗拿掉，暫時做成最小系統(tǒng)，既只有電源、8952、晶振和兩只30P左右的電容。

 

　?、賹1.0口置1，測試該口的電壓是否在2.5V以上;

　?、趯1.0口置0，測試改口電壓是否約為0V。

 

是的話就是OK的，否則就要看看電源電壓、晶振、8952了。電源電壓是5+、-0.25V，且紋波一定要小。

 

十六，制作max232下載單片機(jī)，工作電壓都正常，要外加晶振嘛?

　　

當(dāng)然要加，如果沒有外加晶振，那么單片機(jī)的時鐘電路就沒有了，導(dǎo)致單片機(jī)串口就不能進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸了，最終這個下載器具就不能下載程序了。

　　

十七，若89c52單片機(jī)使用外接晶振，應(yīng)如何設(shè)置?

　　

晶振的兩個管腳各接一個20~30pf的電容后分別接入單片機(jī)的XTAL1和XTAL2，兩個電容的另一端并接后接地即可，不再需要任何設(shè)置

　　

十八，晶振的原理，如何產(chǎn)生正弦信號的，詳細(xì)一點(diǎn)，從電路方面分析?

　　

晶體可以等效為一個電感，與里面的電容形成振蕩回路，能量從電感慢慢到電容，再從電容慢慢到電感，周而復(fù)始形成振蕩。正半周是電容的充放電過程，負(fù)半周是電感的充放電過程。

　　

十九，現(xiàn)在要用52單片機(jī)做一個交通燈電路。要求是紅燈，綠燈30s，黃燈3s。循環(huán)變化。那么外界晶振怎樣選擇?單指令周期多少比較合適?圖中外接的兩個電容的作用是什么?大小多少合適?

　　

如果選擇晶振的話，那兩個電容值可以選擇：30加減10PF左右的(頻率在0~33MHZ之間);

　　

如果選擇陶瓷晶振的話，電容值可以選擇：40加減10PF左右的(頻率在1.2~12MHZ)振蕩器應(yīng)盡量靠近電容。指令周期是可以算的，這個是有公式的!

　　

二十，89c52單片機(jī) 晶振頻率才12兆，太小了，怎樣能改大晶振頻率?

　　

外接18.432或者24MHz的晶振?；蛘邠Q4T的W77E58單片機(jī)，這樣相當(dāng)于把工作頻率提高3倍?；蛘邠Q1T的DS89C4XX單片機(jī)，這相當(dāng)于把工作頻率提高8倍!用1T的STC12C5A60S2單片機(jī)也有這樣的效果。

　　

二十一，單片機(jī)不能正常工作，晶振問題?如何去檢查晶振正常還是不正常?另外看到說晶振跟兩個小電容要離得很近，幾乎都沒剪引腳(就是買回來多長就多長)就插上去了，這個也有關(guān)系嗎?

　　

用萬用表測量單片機(jī)連接晶振的兩個引腳，正常起振的狀態(tài)下電壓大概比供電電壓的1/2略低一些，如果其中一個或全部引腳為電源電壓或零就表明沒起振。那個引腳長些一般不會有什么影響，相比之下接地更關(guān)鍵些，兩個諧振電容接地端到單片機(jī)的電源地要盡量近些。