晶振电路电路图(51单片机晶振电路工作原理)
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电子电路基础如何入门
电子电路基础
arduino的程序世界2019-06-2310:55:39
前几天发布的推文，都是建立在读者了解一些硬件基础和编程基础上。今天给初学者介绍一些硬件基础
一、关于电的几个基本概念
１，电流：电子在导体中流动，形成电流。电流的计量单位是安培(A),1A=1000mA(毫安)
２，电压：指电路两端的电势差或电位差。这个电位差引发电子的流动，产生电流。电压的计量单位是伏特(V)
３，电功率：电流在单位时间内做的功叫做电功率，是用来表示消耗电能的快慢的物理量。电功率的计量单位是瓦特(W).
功率=电压*电流*时间.
４，直流电：（DirectCurrent，简称DC），正负极性不变、电流方向不变的电流。单片机使用直流电供电。电池提供直流电。
５，交流电：（AlternatingCurrent，简称AC），电流方向、强度随时间作周期性变化的称为交流电。发电机生成交流电。220AC市电是交流电。
６，电路：由金属导线和电气、电子元器件组成的导电回路，称为电路。
７，断路：当电路没有闭合开关，或者导线没有连接好，或用电器烧坏或没安装好（如把电压表串联在电路中）时，即整个电路在某处断开。处在这种状态的电路叫做断路(又叫开路）。
８，短路：在电路中，电流不流经用电器，直接连接电源正负两极，由于导线的电阻很小，短路时电路上电流会非常大。这样大的电流，会造成电源损坏。导线的温度升高，严重时有可能造成火灾。
９，模拟电路（AnalogCircuit）：处理模拟信号的电子电路。模拟电路中的电压和电流在一个范围内连续变化。“模拟”二字主要指电压（或电流）对于真实信号成比例的再现，比如模拟式温度计，可能0度时电压为0V,10度时电压为10V。
１０，数字电路（DigitalCircuit）：处理数字信号的电子电路。对于工作电压为5V的单片机，数字电路中的电压只有两个值：0V和5V.0V即低电平，表示数字0；5V即高电平，表示数字1.信号量以脉冲数字方式表示。比如数字式温度计，可能以几个脉冲电压(5V-0V-5V-0V)表示二进制的1010，即数值10。
二、电的测量工具：万用表
万用表是用来测量电流、电压、电阻等的仪表。是电工和无线电制作的必备工具。分为数字式和指针式
现在用数字表的人越来越多，也有用指针表的。数字表优点是比较直观的读取数据。指针表的优点是可以反映数据的幅度。例如测量电容充放电功能时，指针表就比较合适。笔者一块指针表用了20年。
三、常用电子元器件
（一）电阻
电阻（Resistor，电路图中常用R表示电阻）是限制电流的元器件。
将电阻接在电路中，它可限制通过它的电流的大小。电阻在电路中通常起限流、分压、分流的作用。
电阻大小的计量单位是：欧姆（Ω），1KΩ=1000Ω
欧姆定律：I=U/R
其中：Ｉ是电流，Ｕ是电压，Ｒ是电阻
电阻在电路板上一般标识为R,在电路图上的表示方式,如下图：
用的比较多的是色环电阻，每个色环代表不同的意思
还有的是贴片电阻，在目前的电路上应用最多。
贴片电阻根据丝印文字来确定阻值
贴片电阻读数方法贴片电阻表面都有数字丝印，只要清楚了数字的含义就可以确定阻值和精度了。
贴片电阻阻值误差精度有±1％、±2％、±5％、±10％精度，常规用的最多的是±1％和±5％，5%精度的用三位数字来表示，而1%精度的用四位数字来表示。举例如下：
电阻表面的丝印为103：
前两位数字10代表有效数字，第三位数字3代表倍率，即10^3，所以103电阻的阻值为10&TImes;10^3=10000Ω=10K，精度为5%。
电阻表面的丝印为1502：
前三位数字150代表有效数字，第四位数字2代表倍率，即10^2，所以1502电阻的阻值为150&TImes;10^2=15000Ω=15K，精度为1%。
还有一种情况，就是丝印带R的情况，这表示带有小数的电阻，R所在的位置就是小数点的位置。
电阻表面的丝印为R047：
R所在的位置表示小数点的位置，R047就表示0.047欧姆的电阻。
（二）电容
电容（Capacitor）顾名思义，是‘装电的容器’，是一种容纳电荷的器件。广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。
电容是由两块金属电极之间夹一层绝缘电介质构成。
当在两金属电极间加上电压时，电极上就会存储电荷，电容充电。
当电压减小时，电极会放出放电荷，电容放电。
对于直流电，电容中间有绝缘物质，所以电容相当于断路。
对于交流电，电容反复充放电，所以电容相当于通路。
电容为基本物理量，符号C，单位为F（法拉）。1法拉(F)=1000毫法(mF)=1000000微法(μF)
电容在电路板上一般标识为C,在电路图上的表示方式,如下图：
（三）二极管
二极管（英语：Diode），一种具有两个电极的电子元件，只允许电流由单一方向流过。反向则阻断。它最大的特性就是单向导电。
二极管的种类：普通二极管﹑稳压二极管﹑发光二极管﹑光敏二极管等。
二极管在电路板上一般标识为D.
二极管有两个脚，一个脚是正极，一个脚是负极。在电路中，电流只能从二极管的正极流入，负极流出。
二极管的极性区分方法：
１，眼睛识别：在管体上有白圈（黑圈或蓝圈）的一端，是负极。对于发光二极管，短脚的一端为负极。
２，电阻测量法：用万用表测量电阻，互换管脚测二次。以阻值较小的一次测量为准，黑表笔所接的一端为正极，红表笔所接的一端则为负极。
注意：如果二极管正负极插反，轻则烧毁元件本身，重则烧毁电路其它元件！
（四）三极管
三极管，一种具有三个电极的电子元件，又称晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。
三极管是一种控制电流的半导体器件，其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号，也用作无触点开关。因此，三极管常用于信号放大、开关电路、控制电路等。
三极管是一个半导体部分，由两个PN结组成。
{
P型半导体---本征半导体中掺入微量的三价元素，得到以空穴载流子为主的空穴型半导体，空穴载流子是带正电荷
N型半导体---本征半导体中掺入微量的五价元素，得到以电子载流子为主的电子型半导体，电子载流子是带负电荷
PN结:通过一定的生产工艺，把P型半导体和N型半导体结合在一起，在它们的交界处形成一个具有特殊性能的薄层
}
三极管有三个脚，分别为：基极（b），集电极（c），发射极（e）.
根据PN结的不同，一般分为ＰＮＰ型和ＮＰＮ型两类。
三极管的插件极性区分：在管体上有弧度的一端，对应PCB板丝印弧度垂直插入．
插件注意：如果三极管正负极插反，轻则烧毁元件本身，重则烧毁电路其它元件！
三极管的极性判断，使用万用表的方法如下：
三级管在电路板上一般用字母Ｑ表示
（五）电感
电感器又称电感线圈或线圈，文字符号：“L”，它是由线圈绕在磁体上构成。电感器是一种贮能元件，利用电磁感应将电能转换成磁能并储存起来，具有阻碍交流电通过的特性，其作用有滤波、作为谐振电路的振荡元件等。概括起来就是：阻交通直，储存磁能。
电感器在电路板上一般标识为L，在电路图上的表示方式,如下图：
（六）晶振
晶振，用来选择频率和产生频率的元器件。
频率的单位：Hz（赫兹），1MHz=1000KHz=1,000,000Hz
晶振在电路图上的表示方式，如下图：
电感的符号
单片机系统里都有晶振.一个晶振和几个电容组成振荡电路,产生单片机所需的时钟频率.
（七）集成电路
集成电路（IntegratedCircuit,简称IC）是一种微型电子器件或部件。
采用一定的工艺，把一个电路中所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互连一起，制作在一小块半导体晶片或介质基片上，然后封装在一个壳内。
集成电路使其中所有元件在结构上已组成一个整体，使得电路小型化、低功耗、高可靠性，得到非常广泛的应用。
集成电路，又称为芯片(Chip)
集成电路有非常非常多种。使用时，要对每一种芯片具体学习、实验、测试、使用。
在电路设计中，往往就是在选择不同功能的芯片，进行连接组合。
单片机本身就是一个集成电路。
四、电子设计制作
（一）电路原理图
电子设计，首先要设计电路原理图。用电路元件符号表示电路连接的图，叫电路原理图，简称电路图。例如：
（二）印刷电路板(Printedcircuitboard,简称PCB)
使用设计软件，将电路图转化为电路板设计文件。交付制版工厂，批量生产印刷电路板。
（三）焊接元器件
再交付制版工厂，将元器件焊接在印刷电路板上。然后，写入软件数据、整体测试、包装出成品。
焊接工艺有两种：穿孔焊接、SMT贴片(最流行,SurfaceMountedTechnology，表面贴装技术）)
为适应不同的焊接工艺，
同一种元器件有两种形式：直脚型和贴片型
同一种集成电路芯片，往往管脚相同，但有两种封装形式：DIP,QFP
DIP封装，是DualInline-pinPackage的缩写，也叫双列直插式封装。适用于穿孔焊接.
QFP封装，是(QuadFlatPackage)的缩写，叫方型扁平式封装。适用于SMT贴片
（四）实验室的电路板制作
在实验室环境中，往往无法批量生产印刷电路板，一般只有手工焊接。因此要用实验器材制作电路。
1,面包板：是一种电路板，上面有很多小插孔，专为电子电路的无焊接实验设计制造的。由于各种电子元器件可根据需要随意插入或拔出，免去了焊接，节省了电路的组装时间，而且元件可以重复使用，所以非常适合电子电路的组装、调试和训练。
面包板的用法，请百度一下即可
２，杜邦线：用于连接芯片、器件、面包板的导线，根据需要随意插入或拔出，无需焊接，适合于电路实验。
3,万用板，又称洞洞板：一种实验板，板上有很多洞。可以把元器件插入并焊接，同时焊接连接导线，形成电路板。
如何正确匹配石英晶振的负载电容
按你选择的石英晶振的规格要求来选择负载电容就好了为保证某些低频率的晶体振荡和陶瓷谐振器的振荡频率更精准，一般都会建议连接两个小容量电容C1和C2到VSS，具体数值你选择的晶体/陶瓷晶振有关，规格书上都会注明。外部并联的反馈电阻Rp是根据实际情况使用的，一般可以用1M~10M的电阻。使用的电容要使用NPO或C0G材质的电容。精度当然是越高越好了。最好使用+/-1%的关注@电子产品设计方案，一起享受分离和学习的乐趣，请在评论区一起讨论哦
51单片机晶振原理
51单片机片内有一个高增益的反相放大器，反相放大器的输入端为晶振引脚1，输出端为晶振引脚2。由该放大器构成的振荡电路和时钟电路一起构成了单片机的时钟方式。
根据硬件电路设计方案的不同，单片机的时钟连接方式可分为两种：内部时钟方式和外部时钟方式。
在内部方式时钟电路中，必须在晶振引脚1和晶振引脚2两端分别接两个外接电容构成振荡电路。如果测试晶振输出频率超出单片机捕捉范围，可以微调这两颗电容值的大小，是晶振频率尽可能靠近标称频率。
石英钟电路原理
接通电源后，集成电路与其外围的石英晶振、调整电容等产生标准的4194304Hz或32768Hz振荡信号，经集成电路内部的分频电路、窄脉冲形成电路处理成1Hz的精准秒脉冲信号后，再通过驱动电路将脉冲信号加到步进电机，步进电机在秒脉冲驱动下，其定子线圈产生的磁场随脉冲的交替变化而变化，转子以每秒作180°的步距角转动，进而带动传动齿轮使整个机械轮系及指针运作，显示时间。设定闹时功能后，在运转到设定的时间时，集成电路输出音频信号至讯响器件，发出闹时信号。
晶振频率的测量方法
晶振频率是指晶体振荡器震荡的频率，常用于电子设备中作为时钟信号。测量晶振频率的方法有多种，以下是几种常见的方法：1.频率计测量法：使用频率计直接测量晶振的频率。将频率计的输入端连接到晶振的输出端，然后读取频率计显示的数值即可得到晶振的频率。2.脉冲计数法：使用计数器测量晶振输出的脉冲数，在测量一定时间内的脉冲数后，通过计算得到晶振的频率。一般需要使用分频器将晶振的频率降低到计数器可接受的范围内。3.相位比较法：使用锁相环（PLL）等电路将晶体振荡器的频率与一个标准频率进行比较，通过调整PLL电路的控制信号，使得晶振输出的频率与标准频率相等。根据调整控制信号的过程，可以得到晶振的频率。4.使用示波器：将晶振输出接入示波器的探头，观察晶振输出的波形，并根据波形的周期来计算晶振的频率。这种方法需要对示波器进行合适的设置，以获取准确的频率测量结果。需要注意的是，不同的测量方法对仪器设备和电路的要求不同，选择合适的方法需要根据实际情况及要求进行考虑。
51单片机晶振电路工作原理
51单片机系统，外接晶振是必须的（当然也可以外接时钟脉冲，但是很少用），因为单片机的运行必须依赖于稳定的时钟脉冲。但是随着技术的发展，现在很多单片机都已经集成了内部时钟，所以在一般的应用场合，可以不用外接晶振电路了。不过由于内部时钟容易受外界干扰，所以在要求严格的场合，晶振电路还是很有必要的。
该电路不只是有一个晶振，还有两个电容，这两个电容有什么作用呢？
这两个电容一般称为“匹配电容”或者“负载电容”、“谐振电容”。晶振电路中加这两个电容是为了满足谐振条件。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。只有连接合适的电容才能满足晶振的起振要求，晶振才能正常工作。
