为什么51单片机的晶振一般使用11.0592晶振

核心提示标准的51单片机晶振是1.2M-12M,一般由于一个机器周期是12个时钟周期,所以先12M时,一个机器周期是1US,好计算,而且速度相对是最高的(当然现在也有更高频率的单片机)。11.0592M是因为在进行通信时,12M频率进行串行通信不容

标准的51单片机晶振是1.2M-12M,一般由于一个机器周期是12个时钟周期,所以先12M时,一个机器周期是1US,好计算,而且速度相对是最高的(当然现在也有更高频率的单片机)。

11.0592M是因为在进行通信时,12M频率进行串行通信不容易实现标准的波特率,比如9600,4800,而11.0592M计算时正好可以得到,因此在有通信接口的单片机中,一般选11.0592M。

51单片机为什么要用12M的晶振?

如果说晶振旁的电容为C1,C2那CI,C2这两个电容就叫晶振的负载电容,分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,一般在几十皮法。它会影响到晶振的谐振频率和输出幅度,一般订购晶振时候供货方会问你负载电容是多少。

晶振的负载电容=[(Cd*Cg)/(Cd+Cg)]+Cic+△C 式中Cd,Cg为分别接在晶振的两个脚上和对地的电容,Cic(集成电路内部电容)+△C(PCB上电容)经验值为3至5pf。

因此,晶振的数据表中规定12pF的有效负载电容要求在每个引脚XIN 与 XOUT上具有22pF(2 * 12pF = 24pF = 22pF + 2pF 寄生电容,定值贴片电容没有24pf,只有22pf)。

两边电容为Cg,Cd,负载电容为Cl,? cl=cg*cd/(cg+cd)+a ,a= Cic+△C(a的经验值是3.5-13.5pf) 就是说负载电容15pf的话,两边两个接27pf(定值贴片电容只有27pf,没有30pf)的差不多了,各种逻辑芯片的晶振引脚可以等效为电容三点式振荡器。晶振引脚的内部通常是一个反相器, 或者是奇数个反相器串联。

在晶振输出引脚XO 和晶振输入引脚 XI 之间用一个电阻连接, 对于 CMOS 芯片通常是数 M 到数十M 欧之间. 很多芯片的引脚内部已经包含了这个电阻, 引脚外部就不用接了。

这个电阻是为了使反相器在振荡初始时处于线性状态, 反相器就如同一个有很大增益的放大器, 以便于起振. 石英晶体也连接在晶振引脚的输入和输出之间, 等效为一个并联谐振回路, 振荡频率应该是石英晶体的并联谐振频率. 晶体旁边的两个电容接地, 实际上就是电容三点式电路的分压电容, 接地点就是分压点. 以接地点即分压点为参考点, 振荡引脚的输入和输出是反相的, 但从并联谐振回路即石英晶体两端来看, 形成一个正反馈以保证电路持续振荡. 在芯片设计时, 这两个电容就已经形成了, 一般是两个的容量相等, 容量大小依工艺和版图而不同, 但终归是比较小, 不一定适合很宽的频率范围. 外接时大约是数 PF 到数十 PF, 依频率和石英晶体的特性而定. 需要注意的是: 这两个电容串联的值是并联在谐振回路上的, 会影响振荡频率. 当两个电容量相等时, 反馈系数是 0.5, 一般是可以满足振荡条件的, 但如果不易起振或振荡不稳定可以减小输入端对地电容量, 而增加输出端的值以提高反馈量. . 一般芯片的 Data sheet 上会有说明。

另:

1.匹配电容-----负载电容是指晶振要正常震荡所需要的电容。一般外接电容,是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑ic输入端的对地电容。一般晶振两端所接电容是所要求的负载电容的两倍。这样并联起来就接近负载电容了。

2.负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。他是一个测试条件,也是一个使用条件。应用时一般在给出负载电容值附近

调整可以得到精确频率。此电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐振电阻。

3.一般情况下,增大负载电容会使振荡频率下降,而减小负载电容会使振荡频率升高

4.负载电容是指晶振的两条引线连接IC块内部及外部所有有效电容之和,可看作晶振片在电路中串接电容。负载频率不同决定振荡器的

振荡频率不同。标称频率相同的晶振,负载电容不一定相同。因为石英晶体振荡器有两个谐振频率,一个是串联揩振晶振的低负载电容晶振:另一个为并联揩振晶振的高负载电容晶振。所以,标称频率相同的晶振互换时还必须要求负载电容一至,不能冒然互换,否则会造成电器工作不正常。

由于电容会造成震荡不稳定 , 而且一般单片机的震荡频率会差很多 , 因此把这个电容做到 IC 里面就会限制单片机运行的速度.

首先需要明确:51单片机不是一定要用12M的晶振,11.05925M也行,18M也行,即一般来说35M以内的无源晶振(两脚的)都可以的。

为什么常见的51单片机要用12M的晶振,是因为我们常说的51单片机是12分频的,如果选用12M晶振,如果是单指令周期的语句,刚好是1us,其他语句好似1us的整数倍,这样计算指令时间很方便。

对于利用51单片机进行串口通讯的,一般会选用11.0592M晶振,因为对于9600,4800的波特率,11.0592M晶振计算时正好可以得到整数。

单片机(Microcontrollers)是一种集成电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统,在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代,由当时的4位、8位单片机,发展到现在的300M的高速单片机。

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机,和计算机相比,单片机只缺少了I/O设备。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。

单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。

 
友情链接
鄂ICP备19019357号-22