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技術(shù)專題
單片機(jī)和晶體振蕩器之間有什么關(guān)系
晶體振蕩器通常稱為晶體諧振器，它是一種機(jī)電設(shè)備。它是由經(jīng)過精密切割和磨削，電鍍電極和焊接導(dǎo)線損耗很小的石英晶體制成的。
晶體振蕩器，全稱是石英晶體振蕩器，是一種高精度，高穩(wěn)定性的振蕩器。具有一定頻率和峰值的正弦波可以由某個(gè)外部電路產(chǎn)生。單片機(jī)在運(yùn)行時(shí)需要一個(gè)脈沖信號(hào)，作為其自身執(zhí)行指令的觸發(fā)信號(hào)，可以簡單地想象為：單片機(jī)接收到一個(gè)脈沖，執(zhí)行一條或多條指令。
對于單片機(jī)，晶體振蕩器非常重要?？梢哉f沒有晶體振蕩器就沒有時(shí)鐘周期，沒有時(shí)鐘周期就不能執(zhí)行程序代碼。在這種情況下，微控制器將無法工作。
晶體振蕩器和單片機(jī)的周期
當(dāng)單片機(jī)工作時(shí)，它從ROM一張接一張地接收指令，然后逐步執(zhí)行它們。單片機(jī)一次訪問存儲(chǔ)器的時(shí)間稱為機(jī)器周期，這是一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)。一個(gè)機(jī)器周期包括12個(gè)時(shí)鐘周期。如果單片機(jī)選擇12Mhz晶體振蕩器，則其時(shí)鐘周期為1 / 12us，這也是一個(gè)晶體周期。它的機(jī)器周期之一是12×（1/12）us或1US。
機(jī)器周期不僅對于指令執(zhí)行很重要，而且對于計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器的時(shí)間基準(zhǔn)也很重要。例如，如果單片機(jī)選擇12Mhz晶體振蕩器，則當(dāng)計(jì)時(shí)器的值增加1時(shí)，實(shí)際經(jīng)過的時(shí)間為1US，這是單片機(jī)的計(jì)時(shí)原理。
單片機(jī)晶體振蕩器的功能
SCM晶體振蕩器的功能是為系統(tǒng)提供基本的時(shí)鐘信號(hào)。通常，系統(tǒng)共享一個(gè)晶體振蕩器，這對于使部件保持同步很方便。在某些通信系統(tǒng)中，基頻和射頻使用不同的晶體振蕩器，但是它們通過電子頻率調(diào)整來同步。
晶體振蕩器通常與PLL電路一起使用，以提供系統(tǒng)所需的時(shí)鐘頻率。如果不同的子系統(tǒng)需要不同的頻率時(shí)鐘信號(hào)，則可以通過連接到同一晶體振蕩器的不同PLL提供它們。
在正常工作條件下，普通晶體振蕩器頻率的絕對精度可以達(dá)到百萬分之五十。先進(jìn)的精度更高。某些晶體振蕩器也可以通過施加的電壓在一定范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，稱為壓控振蕩器（VCO）。晶體振蕩器使用一種晶體，該晶體可以將電能和機(jī)械能相互轉(zhuǎn)換，并在諧振狀態(tài)下工作，以提供穩(wěn)定而準(zhǔn)確的單頻振蕩。
指令周期
指令周期是執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間，通常由幾個(gè)機(jī)器周期組成。所需的機(jī)器周期數(shù)隨指令而變化。對于某些簡單的單字節(jié)指令，在指令提取周期中，將指令從指令寄存器中取出后，便會(huì)立即對其進(jìn)行解碼和執(zhí)行，而無需其他機(jī)器周期。對于某些復(fù)雜的指令，例如傳輸指令和乘法指令，需要兩個(gè)或多個(gè)機(jī)器周期。通常，具有一個(gè)機(jī)器周期的指令稱為單周期指令，而包含兩個(gè)機(jī)器周期的指令稱為雙周期指令。簡而言之，沒有晶體振蕩器，就不會(huì)有時(shí)鐘周期。如果沒有時(shí)鐘周期，則無法執(zhí)行程序代碼，
機(jī)器周期不僅對于指令執(zhí)行很重要，而且對于計(jì)時(shí)器和計(jì)數(shù)器的時(shí)間基準(zhǔn)也很重要。例如，如果單片機(jī)選擇一個(gè)12 MHz的晶體振蕩器，則當(dāng)計(jì)時(shí)器的值增加1時(shí)，實(shí)際經(jīng)過的時(shí)間為1US，這是單片機(jī)的計(jì)時(shí)原理。
晶體振蕩器為單片機(jī)提供工作信號(hào)脈沖。該脈沖是MCU的工作速度。例如12兆赫。MCU的工作速度為每秒12兆位。MCU中也有晶體振蕩器。通過連接外部晶體振蕩器可以獲得更穩(wěn)定的頻率。
另外，這里有一句話：晶體振蕩器和晶體是不一樣的。
晶體振蕩器和晶體之間的區(qū)別
（1）晶體振蕩器是有源晶體振蕩器的縮寫，也稱為振蕩器。晶體是無源晶體振蕩器的縮寫，也稱為諧振器。英文名稱是crystal。
（2）無源晶體振蕩器（Crystal）是一種直接插入兩個(gè)引腳的非極性元件，需要時(shí)鐘電路的幫助才能產(chǎn)生振蕩信號(hào)。49U和49S封裝很常見。
（3）有源晶體振蕩器（晶體振蕩器）通常是一個(gè)封裝，其表面有四個(gè)引腳，并且內(nèi)部有一個(gè)時(shí)鐘電路。只能通過電源產(chǎn)生振蕩信號(hào)。一般分為7050、5032、3225、2520包裝形式。