有的单片机的优缺点有片上振荡器，它外部振荡器各有什么优缺点

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-01-09 18:53 标签： 单片机内部振荡器
单片机中晶体振荡器与时钟发生器组合使用的作用是什么?
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单片机工作需要时钟脉冲,所以,必须有时钟电路,为单片机提供时钟脉冲.一般的单片机内部都有时钟电路,只需要外部接一个晶体振荡器,简称晶振,就可以使内部的时钟电路工作产生时钟脉冲了,而用晶振的目的是为了使时钟脉冲的频率更准确、精确和稳定.现在很多单片机在内部的时钟电路中采用了RC振荡电路代替外部晶振了,这样,外部可以省掉了晶振了,即完全省掉了外部时钟电路.确实方便了很多.但因为频率不是很准确,所以,对于要求时钟脉冲频率精确的设计时还是加外部晶振.国产单片机STC生产工艺改进后,内部时钟脉冲的频率可以做得很精确了,这就可以完全省掉了外部晶振了,确实方便了.
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晶振在单片机系统中的功能好比人的心脏他结合单片机内部的电路,产生单片机所必须的时钟频率晶振的提供的时钟频率越高,那单片机的运行速度也就越快
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PIC单片机外部振荡电路设计
晶振设计是单片机应用设计的重要环节之一，因此很有必要了解晶振电路的特点，组成以及如何选用相关电子元件。
PIC单片机有四种振荡方式可供选择，振荡方式经配置寄存器CONFIG的F0SC1,F0SC0位加以选择，并在EPROM编程时写入。
晶体振荡器/陶瓷振荡器：
XT、LP、HS三种方式中，需一晶体或陶瓷谐振器连接到单片机的OSC1/CLKIN和OSC2/CLKOUT引脚上，以建立振荡，如图1所示。电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。在晶体振荡下，电阻RF&10M&O。对于32KHZ以上的晶体振荡器，当VDD&4.5V时，建议C1=C2&30PF。(C1：相位调节电容;C2：增益调节电容。)
表1：振荡器类型选择F0SC1F0SC0振荡方式
00低功耗振荡LP(Low Power)
01标准晶体振荡XT(Crystal/Resonator)
10高速晶体振荡HS(High Speed)
11阻容振荡RC(Resistor/Capacitor
常见问题分析
1：如何选择晶体?
对于一个高可靠性的系统设计，晶体的选择非常重要，尤其设计带有睡眠唤醒(往往用低电压以求低功耗)的系统。这是因为低供电电压使提供给晶体的激励功率减少，造成晶体起振很慢或根本就不能起振。这一现象在上电复位时并不特别明显，原因时上电时电路有足够的扰动，很容易建立振荡。在睡眠唤醒时，电路的扰动要比上电时小得多，起振变得很不容易。在振荡回路中，晶体既不能过激励(容易振到高次谐波上)也不能欠激励(不容易起振)。晶体的选择至少必须考虑：谐振频点，负载电容，激励功率，温度特性，长期稳定性。
2：如何判断晶振是否被过分驱动?
电阻RS常用来防止晶振被过分驱动。过分驱动晶振会渐渐损耗减少晶振的接触电镀，这将引起频率的上升。可用一台示波器检测OSC输出脚，如果检测一非常清晰的正弦波，且正弦波的上限值和下限值都符合时钟输入需要，则晶振未被过分驱动;相反，如果正弦波形的波峰，波谷两端被削平，而使波形成为方形，则晶振被过分驱动。这时就需要用电阻RS来防止晶振被过分驱动。判断电阻RS值大小的最简单的方法就是串联一个5k或10k的微调电阻，从0开始慢慢调高，一直到正弦波不再被削平为止。通过此办法就可以找到最接近的电阻RS值。
外部晶体振荡器电路：
PIC芯片可以使用已集成在片内的振荡器，亦可使用由TTL门电路构成的简单振荡器电路。当外接振荡器时，外部振荡信号)仅限于HS。XT。LP)从OSC1端输入，OSC2端开路。
图2所示的是典型的外部并行谐振振荡电路，应用晶体的基频来设计。74AS04反相器以来实现振荡器所需的180&相移，4.7K&O的电阻用来提供负反馈给反相器，10K&O的电位器用来提供偏压，从而使反相器74AS04工作在线性范围内。
3：如何选择电容C1，C2?
(1)：因为每一种晶振都有各自的特性，所以最好按制造厂商所提供的数值选择外部元器件。(2)：在许可范围内，C1,C2值越低越好。C值偏大虽有利于振荡器的稳定，但将会增加起振时间。(3)：应使C2值大于C1值，这样可使上电时，加快晶振起振。
RC振荡适合于对时间精度要求不高的低成本应用。RC振荡频率随着电源电压VDD，RC值及工作环境温度的变化而变化。同时由于工艺参数的差异，对不同芯片其振荡器频率将不同。另外，当外接电容CEXT值较小时，对振荡器频率的影响更大，当然，我们也应考虑电阻电容本身的容差对振荡器频率的影响。
图4所示的是RC振荡电路，如果REXT低于2.2K&O，振荡器将处于不稳定工作状态，甚至停振。而REXT大于1M[时，振荡器又易受噪声、湿度、漏电流的干扰。因此，电阻REXT取值最好在3K&O~100K&O范围内。在不接外部电容时，振荡器仍可工作，但为了抗干扰及保证稳定性，建议接一20PF以上的电容。
PIC单片机片内有一4分频电路，从OSC1/CLKIN引脚输入或RC振荡器产生的振荡频率fOSC经4分频后从OSC2/CLKOUT引脚输出4分频信号，该信号可用于测试或作为其它逻辑电路的同步信号。
图3所示的是典型的外部串行谐振振荡电路，亦应用晶体的基频来设计。74AS04反相器用来提供振荡器所需的180&相移，330&O的电阻用来提供负反馈，同时偏置电压.
扩展阅读：使用一个单片机的内部振荡器稳定呢?还是使用外部振荡器稳定?
貌似内部振荡器的原理就是一个有源的时钟发生器,而且从给出的技术资料来看,内部振荡器的误差是比较大的 查看原帖>>
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生产厂家：Intel公司
8031单片机是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，除无片内ROM外，其余特性与MCS-51单片机基本一样。
MCS-51单片机的引脚描述及片外总线结构
一、芯片的引脚描述
HMOS制造工艺的MCS-51单片机都采用40引脚的直插封装（DIP方式），制造工艺为CHMOS的80C51/80C31芯片除采用DIP封装方式外，还采用方型封装工艺，引脚排列如图。其中方型封装的CHMOS芯片有44只引脚，但其中4只引脚（标有NC的引脚1、12、23、34）是不使用的。在以后的讨论中，除有特殊说明以外，所述内容皆适用于CHMOS芯片。
如图，是MCS-51的逻辑符号图。在单片机的40条引脚中有2条专用于主电源的引脚，2条外接晶体的引脚，4条控制或与其它电源复用的引脚，32条输入/输出（I/O）引脚。
下面按其引脚功能分为四部分叙述这40条引脚的功能。
1、主电源引脚VCC和VSS
VCC——（40脚）接+5V电压；
VSS——（20脚）接地。
2、外接晶体引脚XTAL1和XTAL2
XTAL1（19脚）接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS单片机，此引脚应接地；对CHMOS单片机，此引脚作为驱动端。
XTAL2（18脚）接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的输出端。采用外部振荡器时，对HMOS单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬浮。
3、控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP
①RST/VPD（9脚）当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS引脚之间连接一个约8.2k的下拉电阻，与VCC引脚之间连接一个约10μF的电容，以保证可靠地复位。
VCC掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM的数据不丢失。当VCC主电源下掉到低于规定的电平，而VPD在其规定的电压范围（5±0.5V）内，VPD就向内部RAM提供备用电源。
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