不准确的晶振频率对51单片机会造成什么影响

　　一、晶振与定时器
　　1、晶振频率
　　单片机开发板在成型之时，已经确定了相应的晶振频率，51单片机最常用的有11.0592MNz、12MHz。
　　2、时钟周期
　　时钟周期=晶振频率的倒数，晶振频率的值即为时钟频率的值。
　　3、机器周期
　　在计算机中，通常将一条指令的执行过程划分为若干个阶段，每一阶段完成一项工作。例如，取指令、存储器读、写操作等，每一项工作称为一个基本操作，完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期（注：单片机中“计数器”完成+1这个过程也为一个机器周期）。一般情况下，一个机器周期由若干个时钟周期组成，一般由12个时钟周期组成。
　　4、定时器初值计算
　　定时器被启动后，就会在预设的初值基础上+1，当计满时重新归0。51单片机的定时器寄存器为16位，如果采用的晶振频率为12MHz，则根据上面1、2、3所讲可知机器周期为12*（1/12MHz）=1us。由此我们可以得知，此51单片机的定时寄存器实现+1这个操作过程需要花费1us时间，如果此16位寄存器从0开始计数，则计到此寄存器下次为0需要2的16次方（65535）个数，所以定时器一次最多计时65536us.
　　如果需要的定时时间小于65536us，那么就需要给定时器寄存器预设一个初值N，N=（65535-要计时的时间）。
　　此外定时器寄存器分为高八位THn和低八位TLn（n代表定时器0、1、2…）将高八位THn装入N/256进行取模运算，低八位TLn装入N%256取余。
　　TH0=（65535-T）/256
　　TL0=（65535-T）%256
　　二、51单片机串口波特率计算
　　1、方式0的波特率，固定为晶振频率的1/12.
　　2、方式二的波特率，取决于PCON寄存器的SMOD位。（PCON除最高位SMOD外，其他位均为虚设）
　　计算方法如下，SMOD=0时，波特率为晶振频率的1/64；SMOD=1时，波特率为晶振频率的1/32.
　　3、方式1和方式3的波特率，均有定时器溢出率决定。
　　公式计算如下：
　　三、不准确的晶振频率造成的影响
　　1、为什么51单片机晶振为11.0592MHz？
　　首先介绍一下，单片机根据振荡输入端每N个周期作为一个机器周期分为1T、4T、6T、12T单片机，51单片机为12T单片机。那么当波特率为9600时，分频系数需要用时钟频率最小单位区分，即晶振频率/机器周期包含多少个时钟周期12MHz的51单片机就需要用1M去分，而1M/9600=104.167，不为整数倍，会导致数据传输的两端因为时钟误差，导致数据传输错误。而采用11.0592MHz即可解决，11.0592/12/9600=96，为整数。
　　2、为什么单片机不设置为1000的整倍数？
　　（1）为了保证有效通讯，根据电、传输介质等的物理特性结合串口设备使用要求，确定RS232最大传输速率只能是115200，然后逐级二分得到57600，28800，19200，9600…为适应这些速率，设计相应的晶振频率。
　　（2）电话线路带通是300Hz~3KHz，用了2400Hz信号，对应波特率2400，由于基本频率确定了，以后采用的提高通讯速率的方法都是在2400基础上倍频，进而形成了9600、19200。
　　3、对串口通信影响
　　如果设置的波特率为9600，那么理想的通信速度也是9600，但是不准确的晶振会导致定时器溢出误差，进而导致波特率误差，使得通信失败。
　　出现此类情况，可以在不更换晶振的情况下采取两种方案进行处理，降低误差，就可以进行通信
　　（1）改变SMOD位状态，置0或置1。
　　（2）尝试使用其他波特率。
　　4、对pwmLED调光影响
　　LED调光分为模拟调光和数字调光，分别采用改变电阻值和PWM控制正向电流导通时间的方式。其中数字调光又称为PWM调光。
　　PWM调光，通过PWM波开启和关闭LED来改变正向电流的导通时间，以达到亮度调节的效果。当频率超过100Hz即周期0.01s，人眼看到的就是平均亮度，而不是LED在闪烁。而亮度的调节反馈到人眼是一个累计的过程，即亮的时间越长，人眼感觉LED越亮。
　　虽然不准确的晶振频率会使单片机有不同的机器周期，但是我们在定时器计数时，可以针对相应的晶振频率计算出相应机器周期，设计定时器初值时，设置为机器周期整数倍，进而避免误差的产生。
　　5、对舵机影响
　　与led调光不同的是，采用脉冲波对舵机进行控制时，转动角度有具体的脉冲宽度要求，因此定时器的初值固定，在这种情况下，不能根据相应晶振对应的机器周期，对脉冲宽度进行微调。那么不合适的晶振必然会导致定时器的溢出误差，进而使脉冲波受到影响，使舵机转动角度出现偏差。