單片機的2種時鐘電路設計方案

更新時間：2023-05-12 點擊次數：689

單片機是嵌入式系統的核心元件，使用單片機的電路由于涉及到編程要復雜得多，但在更改和添加新功能時，帶有單片機的電路更加容易實現，這也正是現在越來越多電器等設備使用單片機的原因。

作為單片機研發設計的項目，它的最小電路工作系統包含電源電路、復位電路、時鐘電路;這些是構成電路的基本單元。

其中電源電路與復位電路，工程師一般非常容易理解與設計。

然而時鐘電路，由于不同的開發項目功能需求不一樣，設計的方案選擇也不盡相同，很難得到有效的統一設計。

比如：一個項目對研發成本要求較嚴格，功能較簡單;而另一個項目電路系統需要與外界電路系統完成串口通信，通信數據要求不能出錯;

針對單片機的時鐘頻率電路，工程師依據不同的項目要求去設計與選擇匹配的方案，具體的選擇方案以下兩種。

01、外部晶振方案

所謂外部晶振方案，是指在單片機的時鐘引腳X1與X2外部連接一個晶振。如下圖所示，這種電路常用在早期的單片機電路中，或者對時鐘要求精度高的系統中。因為，內部時鐘，由于單片機內部設計空間成本考慮，所以，始終精度有限。

優點：時鐘頻率精度高，穩定性能好;

對于一些數據處理能力要求較高的項目，尤其是多個電路系統彼此需要信息通訊，如包含USB通訊、CAN通訊的項目，選用外部晶振的方案較多。

缺點：由于增加了外部晶振，所以研發的BOM表元器件成本增加擴大了。成本會更高一些。

02、內部晶振方案

所謂內部晶振方案，是指單片機利用內部集成的RC振蕩電路產生的時鐘頻率。

優點：省去外部晶振，工程師可以有效的節約研發BOM元器件成本。

缺點：RC振蕩電路產生的時鐘頻率精度比較低，誤差較大，容易引起一些高頻率通信的數據交互錯誤。

這種電路，外部不需要晶振及電容，大批量生產，尤其節省成本，因此被多數成本敏感性方案所采納。

然后，看看芯片內部的始終大概結構

系統時鐘控制器為單片機的CPU和所有外設系統提供時鐘源，系統時鐘有3個時鐘源可供選擇：內部高精度24MHz的IRC、內部32KHz的IRC(誤差較大)、外部晶體振蕩器或外部時鐘信號。用戶可通過程序分別使能和關閉各個時鐘源，以及內部提供時鐘分頻以達到降低功耗的目的。

單片機進入掉電模式后，時鐘控制器將會關閉所有的時鐘源

總而言之，這兩個方案都有各自的優缺點，設計時需要靈活應變，根據實際需要選擇內部晶振或外部。