单片机概述(八)

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楼主 2020-11-26 16:09:47
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(第八篇)


在说时钟前,先看一个由一个电感和一个电容组成的振荡电路:



该电路中的LC在某频率下满足ωL=1/(ωC),那么可以根据这个关系算出来该频率电流在该电路完成一次循环的时间T=2π√LC。进而可以算出频率f=1/T=1/(2π√LC).这个频率称为该振荡电路的固有频率。类似这样的一个回路和一个能输出合成波的电路连在一起,对其输出的信号进行选择,从而能使整个装置输出特定频率的信号,这样的一个装置在含有微控制器的集成系统中就成了所谓的“时钟”。

在单片机中,时钟就好像是一个指挥棒,逻辑电路中的一切活动的进行都在这个指挥棒的指挥下。指挥棒每动一下,电路中就相应地进行一次活动。时钟越快相应的活动就越快,时钟越慢活动也就越慢。

  现在的时钟通常是由晶振(即晶体振荡器)来充当的,它是由一块石英晶体上按一定的方式切下一块晶片,然后添加集成电路再封装组成晶体振荡器。相较于传统的振荡器,晶振的稳定性和准确度都有很大的提升,而且其成本可以很低,所以得到了广泛的应用。



在集成电路中所使用的时钟振荡器,是利用晶体的压电效应工作的。在晶体(以石英为代表)的两端通以交流电晶体则会随着交流电而进行周期性的形变,即开始振动这种周期性的振动反过来又会在晶体两端产生周期性变化的电压,集成电路中的“时间”就是以这样的产生的电压的频率来衡量的。将晶振输出的信号作为计数脉冲输入计数器,由于计数器的输出端是按照一定规律来输出脉冲的,对不同的输出端输出脉冲,就实现了时钟的分频,具体的结果视计数器的情况而定。当外加的交变电压的频率是某一特定的值时晶体振动的振幅会明显的加大。这就产生了压电谐振现象。晶体产生周期性振荡要依赖于外部的周期(时钟)电路,没有外部输入的周期性变化的电压,一个晶体是不会振荡的。


(以下内容来自EEFOCUS

时钟振荡器,它是将外部的时钟电路和晶振放在同一个封装里边,一般都会有4个引脚,有两条电源线为里面的时钟电路提供电源,这样的时钟振荡器称为有源晶振。好多晶振一般还要做一些温度补偿电路在里面,用来使振荡的频率能更加准确。晶振的等效电路可以认为是一个RLC振荡电路。(理想时可以等效为LC振荡电路)

时钟振荡电路用来精确地确定振荡频率,它与所属电路系统中的主芯片内部的振荡电路配合,共同组成“石英晶体谐振器(即晶振)”,产生主板上各个系统所必需的时钟信号。工作时,首先由主芯片内部的“多谐振荡器”产生一个频谱很宽的振荡(即一个合成信号),这个包含有多种“谐频”的振荡信号从主芯片输出后,直接加到晶体的两端,通过晶体的“精确选频”作用,确定一个所需要的时钟频率之后,在反馈回主芯片内部去控制“多谐振荡器”的振荡频率。这样,整个时钟发生器就在晶体选定的频率上工作,产生一个频率稳定、幅度恒定的时钟脉冲,提供给主芯片内部的各个系统,使这些结构不同、功能各异的电路在“时钟”的控制下按照统一的“节奏”,数据传输速率(bps)以及规定的“时序”相互配合、互相协调地工作,从而完成这个单元电路系统中主芯片所担负的功能。

(就这些,下一次准备搬一些有关EEPROM的介绍)


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