微控制器機器週期怎麼計算公式 微控制器與晶振有什麼關係

2021-10-12 20:59:21 字數 2227 閱讀 2093

在初學微控制器的時候,總是伴隨很多有關於晶振的問題,其實晶振就是如同人的心臟,是血液的脈搏,把微控制器的晶振問題搞明白了,51微控制器的其他問題迎刃而解……

什麼是晶振

晶振一般叫做晶體諧振器,是一種機電器件,是用電損耗很小的石英晶體經精密切割磨削並鍍上電極焊上引線做成。

晶振,全稱是石英晶體振盪器,是一種高精度和高穩定度的振盪器。通過一定的外接電路來,可以生成頻率和峰值穩定的正弦波。而微控制器在執行的時候,需要乙個脈衝訊號,做為自己執行指令的觸發訊號,可以簡單的想象為:微控制器收到乙個脈衝,就執行一次或多次指令。

對於微控制器來說晶振是很重要的,可以說是沒有晶振就沒有時鐘週期,沒有時鐘週期就無法執行程式**,那樣的話微控制器就無法工作。

晶振與微控制器週期

微控制器工作時,是一條一條地從rom中取指令,然後一步一步地執行。微控制器訪問一次儲存器的時間,稱之為乙個機器週期,這是乙個時間基準。—個機器週期包括12個時鐘週期。如果乙個微控制器選擇了12mhz晶振,它的時鐘週期是1/12us,也是乙個晶振週期。它的乙個機器週期是12×(1/12)us,也就是1us。 

機器週期不僅對於指令執行有著重要的意義,而且機器週期也是微控制器定時器和計數器的時間基準。例如乙個微控制器選擇了12mhz晶振,那麼當定時器的數值加1時,實際經過的時間就是1us,這就是微控制器的定時原理。

微控制器晶振的作用

微控制器晶振的作用是為系統提供基本的時鐘訊號。通常乙個系統共用乙個晶振,便於各部分保持同步。有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振,而通過電子調整頻率的方法保持同步。

晶振通常與鎖相環電路配合使用,以提供系統所需的時鐘頻率。如果不同子系統需要不同頻率的時鐘訊號,可以用與同乙個晶振相連的不同鎖相環來提供。

在通常工作條件下,普通的晶振頻率絕對精度可達百萬分之五十。高階的精度更高。有些晶振還可以由外加電壓在一定範圍內調整頻率,稱為壓控振盪器(vco)。晶振用一種能把電能和機械能相互轉化的晶體在共振的狀態下工作,以提供穩定,精確的單頻振盪。

指令週期

指令週期是執行一條指令所需要的時間,一般由若干個機器週期組成。指令不同,所需的機器週期數也不同。對於一些簡單的的單位元組指令,在取指令週期中,指令取出到指令暫存器後,立即解碼執行,不再需要其它的機器週期。對於一些比較複雜的指令,例如轉移指令、乘法指令,則需要兩個或者兩個以上的機器週期。通常含乙個

機器週期的指令稱為單週期指令,包含兩個機器週期的指令稱為雙週期指令。簡單地說,沒有晶振,就沒有時鐘週期,沒有時鐘週期,就無法執行程式**,微控制器就無法工作。

機器週期不僅對於指令執打有著重要的意義,而且機器週期也是微控制器定時器和計數器的時間基準。例如乙個微控制器選擇了12兆赫茲晶振,那麼當定時器的數值加1時,實際經過的時間就是1us,這就是微控制器的定時原理。

晶振是給微控制器提供工作訊號脈衝的。這個脈衝就是微控制器的工作速度。比如12兆晶振。微控制器工作速度就是每秒12兆。微控制器內部也有晶振。接外部晶振可以或得更穩定的頻率.

另外,在此提一句:晶振與晶體是不一樣的。

晶振與晶體的區別

1) 晶振是有源晶振的簡稱,又叫振盪器。英文名稱是oscillator。晶體則是無源晶振的簡稱,也叫諧振器。英文名稱是crystal.

2) 無源晶振(晶體)一般是直插兩個腳的無極性元件,需要借助時鐘電路才能產生振盪訊號。常見的有49u、49s封裝。

3) 有源晶振(晶振)一般是表貼四個腳的封裝,內部有時鐘電路,只需供電便可產生振盪訊號。一般分7050、5032、3225、2520幾種封裝形式。

在進行微控制器設計的時候,選擇合適的晶振也是很重要的。器件選型時一般都要留出一些餘量,以保證產品的可靠性。選用較高檔的器件可以進一步降低失效概率,帶來潛在的效益,這一點在比較產品**的時候也要考慮到。要使振盪器的「整體效能」趨於平衡、合理,這就需要權衡諸如穩定度、工作溫度範圍、晶體老化效應、相位雜訊、成本等多方面因素,這裡的成本不僅僅包含器件的**,而且包含產品全壽命的使用成本。

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