细说单片机晶振电路中22pf或30pf电容的作用

本文详细阐述了单片机晶振电路中使用22pf或30pf电容的原因,并通过实例分析了电容对电路稳定性的影响。同时,文章还讨论了不同场景下晶振的选择策略。

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       刚学单片机的学长告诉我单片机的晶振电路中就是用22pf或30pf的电容就行,听人劝吃饱饭吧,照着焊电路一切ok,从没想过为什么,知其所以然而不知其为什么所以然,真是悲哀,最近状态好像一直不太好,也难以说清楚为什么,前几天跟着老师去别的实验室听课,其实也就是听一听老师和师傅给别的实验室的同学讲嵌入式的种种,还有就是那天师傅单独和谈了挺长时间,我从心底感谢他们,他们让我懂得反思,调整,我对自己持有怎么的学习态度和应该如何付诸于行动有了新的理解,这远比单纯的交给我一些知识要好很多。

      说起这个小知识点本人还有这么个经历呢也顺便和大家一块儿分享一下吧。话说我曾经帮一女生做东西,其实超级简单就是个ATMEGAL16单片机的温度采集系统,我焊工虽然一般但给女生帮忙么,还是比较用心的应该没问题的,事实却不尽人意焊出来的最小系统竟然不好使,我用万能表把电路查了几遍也没找出错误,然后就怀疑是不是单片机就锁死了,换了几块单片机也不好使,自己还一直认为我在同一届的同学中算还学得可以的,真是有点可笑,最后发现,在我原件短缺的情况下我糊里糊涂把两个0.1uf的电容焊在了晶振电路中,导致晶振不起振所以整个电路就表现为不好使,换成22pf的电容马上就好使了,当时其实应该马上弄明白,但我却没有予以理睬实属不应该。老师说得对我们确实缺少打破沙锅问到底的精神,,,,,,

      让我们一起来看看到底晶振电路中为什么用22pf或30pf的电容而不用别的了。

     

 其实单片机和其他一些IC的振荡电路的真名叫“三点式电容振荡电路”,如下图

 

Y1是晶体,相当于三点式里面的电感,C1C2就是电容,5404非门和R1实现一个NPN的三极管,接下来分析一下这个电路。

        5404
必需要一个电阻,不然它处于饱和截止区,而不是放大区,R1相当于三极管的偏置作用,让5404处于放大区域,那么5404就是一个反相器,这个就实现了NPN三极管的作用,NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。
        
大家知道一个正弦振荡电路要振荡的条件是,系统放大倍数大于1,这个容易实现,相位满足360度,与晶振振荡频率相同的很小的振荡就被放大了。接下来主要讲解这个相位问题:
         5404
因为是反相器,也就是说实现了180°移相,那么就需要C1C2Y1实现180°移相就可以,恰好,当C1C2Y1形成谐振时,能够实现180移相,这个大家可以解方程等,把Y1当作一个电感来做。也可以用电容电感的特性,比如电容电压落后电流90°,电感电压超前电流90°来分析,都是可以的。当C1增大时,C2端的振幅增强,当C2降低时,振幅也增强。有些时候C1C2不焊也能起振,这个不是说没有C1C2,而是因为芯片引脚的分布电容引起的,因为本来这个C1C2就不需要很大,所以这一点很重要。接下来分析这两个电容对振荡稳定性的影响。
        
因为5404的电压反馈是靠C2的,假设C2过大,反馈电压过低,这个也是不稳定,假设C2过小,反馈电压过高,储存能量过少,容易受外界干扰,也会辐射影响外界。C1的作用对C2恰好相反。因为我们布板的时候,假设双面板,比较厚的,那么分布电容的影响不是很大,假设在高密度多层板时,就需要考虑分布电容。
        
有些用于工控的项目,建议不要用无源晶振的方法来起振,而是直接接有源晶振。也是主要由于无源晶振需要起振的原因,而工控项目要求稳定性要好,所以会直接用有源晶振。在有频率越高的频率的晶振,稳定度不高,所以在速度要求不高的情况下会使用频率较低的晶振。  

<think>嗯,用户之前问过关于Unity中的System.Serializable属性,现在又接着问“细说序列化的作用咧”。看起来他们可能是在开发Unity游戏时需要处理数据保存者在Inspector中调整配置。首先,我需要确认用户对序列化的基本概念是否了解,但既然之前已经解释过System.Serializable,这次应该深入一些。 用户可能想知道为什么序列化在游戏开发中如此重要,特别是Unity中的具体应用。他们可能在制作需要保存游戏进度、配置武器参数者管理角色库存的功能。这时候,我需要分点详细说明序列化的作用,并结合Unity的实际情况举例。 首先,序列化的核心作用是将对象转换为可存储传输的格式。在Unity中,这不仅包括Inspector的可视化,还涉及数据持久化,比如保存游戏状态配置文件。用户可能关心如何利用序列化来简化开发流程,比如在编辑器中调整参数而无需重新编译代码。 还要考虑用户可能的误区,比如哪些类型的数据可以被序列化,者为什么某些字段在Inspector中不显示。需要提到public字段和SerializeField的使用,以及不支持的类型如属性和静态字段。 此外,用户可能遇到嵌套数据结构的情况,比如一个包含其他可序列化类的列表,这时候需要确保所有相关类都标记为Serializable,否则数据无法正确保存显示。例子中的Inventory和ItemData结构可以帮助用户理解这一点。 最后,可能需要提到调试技巧,比如使用Debug Mode查看序列化数据,者处理复杂需求时的自定义序列化接口。这些内容可以帮助用户在实际开发中解决问题,避免常见的坑。</think>### 细说序列化的核心作用(以Unity为例) #### 一、基础概念 序列化(Serialization)是将对象状态**转换为可存储/传输格式**的过程。在Unity中的具体表现为: - **内存对象 $\Rightarrow$ 二进制/JSON/XML等格式** - **数据持久化**:保存到磁盘网络传输 - **逆向过程**称为反序列化(Deserialization) #### 二、六大核心作用详解 $$ \text{序列化价值} = \text{数据流动性} \times \text{系统可维护性} $$ 1. **Inspector可视化编辑** - 案例:武器属性配置 ```csharp [System.Serializable] public class WeaponStats { public float damage = 10f; [Range(0, 5)] public float reloadTime = 1.5f; public ParticleSystem muzzleFlash; } ``` - 效果:无需代码修改即可在编辑器中实时调整参数 2. **跨场景数据保留** - 实现方式:通过`ScriptableObject`序列化资产 ```csharp [CreateAssetMenu] public class GameConfig : ScriptableObject { public float gravity = -9.81f; public Color themeColor; } ``` - 特点:独立于场景存在的持久化数据容器 3. **热更新支持** - 工作流程: 1. 将游戏配置序列化为JSON 2. 通过CDN远程更新配置文件 3. 运行时动态载新配置 - 代码示例: ```csharp string json = JsonUtility.ToJson(weaponData); File.WriteAllText("weapon.json", json); ``` 4. **网络同步基础** - 同步过程: ```mermaid graph LR A[游戏状态] -->|序列化| B(字节流) B -->|网络传输| C[接收端] C -->|反序列化| D[重建状态] ``` 5. **版本兼容性控制** - 处理策略: - 使用`[NonSerialized]`标记废弃字段 - 添版本号校验 ```csharp [System.Serializable] public class SaveData { public int version = 2; [NonSerialized] public string deprecatedField; public Vector3 checkpointPos; } ``` 6. **调试数据可视化** - 调试技巧: 1. 在Editor中启用`Debug Mode` 2. 查看实际序列化的字段值 3. 检测未预期的默认值覆盖 #### 三、序列化深度机制 1. **Unity的序列化栈** ```csharp // 底层流程示例 SerializedObject so = new SerializedObject(target); SerializedProperty prop = so.FindProperty("damage"); prop.floatValue = 20f; so.ApplyModifiedProperties(); ``` 2. **自定义序列化(进阶)** ```csharp public class CustomData : ISerializationCallbackReceiver { [NonSerialized] public Texture2D texture; [SerializeField] private byte[] _textureData; public void OnBeforeSerialize() { _textureData = texture.EncodeToPNG(); } public void OnAfterDeserialize() { texture = new Texture2D(2, 2); texture.LoadImage(_textureData); } } ``` #### 四、典型问题解决方案 | 问题现象 | 解决方案 | |---------|----------| | Inspector显示`<不能序列化的引用>` | 检查类是否标记`[Serializable]` | | 修改字段值后未生效 | 确保字段为public标记`[SerializeField]` | | 嵌套数据丢失 | 验证所有子类是否可序列化 | | JSON转换失败 | 使用`JsonUtility.ToJson()`而非第三方库 | #### 五、性能优化建议 1. 避免频繁序列化大型数据结构 2. 对高频修改数据使用`[NonSerialized]` 3. 优先使用结构体(struct)替代类(class)存储轻量数据 4. 采用增量序列化策略 当处理需要跨平台保存的玩家存档时,推荐组合使用: $$ \text{序列化} + \text{AES密} + \text{Base64编码} $$ 确保数据安全性与兼容性。
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