晶振是单片机中常用的外部时钟源,它是一个由晶体振荡器和振荡电路组成的封装在一起的元件。晶振的作用是提供给单片机一个稳定的时钟源,控制程序的运行。其基本原理是利用石英晶体(也有其他材料)的压电效应,通过交流电场在晶体中激发出机械振荡,所产生的精准频率信号被振荡电路稳定地放大,最终输出为一个符合单片机时钟要求的方波信号。
晶振中的X是指其振荡频率,一般以MHz为单位,比如12MHz、16MHz等。与晶振频率相关的还有晶体谐振频率,它是晶体自我振荡的频率,是晶体振荡器振荡的基础。晶体谐振频率与晶体的结构、尺寸、厚度及晶体振荡器的工作条件等有关。
晶振的频率决定了单片机运行的速度和精度。晶振频率的选择需要根据单片机的具体型号和需求来确定,一般来说,运行速度较快的单片机需要更高的晶振频率,而对于精度要求较高的应用,则需要更加稳定的晶振源。
在实际应用中,由于峰值最大的晶体谐振频率点和工作温度之间存在一定的温度系数,晶振频率可能会因环境温度的变化而发生微小的波动。为了保证系统的稳定性和精度,可以采用低温漂晶振或者TCXO晶振,它们能够在一定程度上减小温度波动对晶振频率的影响。
在选择和使用晶振时,需要注意以下几点:
1、振荡频率要与单片机的要求相匹配;
2、尽量选用带有防盗链的晶振,以提高抗干扰能力;
3、晶振与单片机之间的连接线尽量短,以减小信号失真;
4、在设计时应合理安排晶振位置,避免信号受到周围环境的干扰。