單片機(jī)的2種時鐘電路設(shè)計方案

更新時間：2023-05-12 點(diǎn)擊次數(shù)：1033

單片機(jī)是嵌入式系統(tǒng)的核心元件，使用單片機(jī)的電路由于涉及到編程要復(fù)雜得多，但在更改和添加新功能時，帶有單片機(jī)的電路更加容易實(shí)現(xiàn)，這也正是現(xiàn)在越來越多電器等設(shè)備使用單片機(jī)的原因。

作為單片機(jī)研發(fā)設(shè)計的項(xiàng)目，它的最小電路工作系統(tǒng)包含電源電路、復(fù)位電路、時鐘電路;這些是構(gòu)成電路的基本單元。

其中電源電路與復(fù)位電路，工程師一般非常容易理解與設(shè)計。

然而時鐘電路，由于不同的開發(fā)項(xiàng)目功能需求不一樣，設(shè)計的方案選擇也不盡相同，很難得到有效的統(tǒng)一設(shè)計。

比如：一個項(xiàng)目對研發(fā)成本要求較嚴(yán)格，功能較簡單;而另一個項(xiàng)目電路系統(tǒng)需要與外界電路系統(tǒng)完成串口通信，通信數(shù)據(jù)要求不能出錯;

針對單片機(jī)的時鐘頻率電路，工程師依據(jù)不同的項(xiàng)目要求去設(shè)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(jī)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(jī)電路中，或者對時鐘要求精度高的系統(tǒng)中。因?yàn)椋瑑?nèi)部時鐘，由于單片機(jī)內(nèi)部設(shè)計空間成本考慮，所以，始終精度有限。

優(yōu)點(diǎn)：時鐘頻率精度高，穩(wěn)定性能好;

對于一些數(shù)據(jù)處理能力要求較高的項(xiàng)目，尤其是多個電路系統(tǒng)彼此需要信息通訊，如包含USB通訊、CAN通訊的項(xiàng)目，選用外部晶振的方案較多。

缺點(diǎn)：由于增加了外部晶振，所以研發(fā)的BOM表元器件成本增加擴(kuò)大了。成本會更高一些。

02、內(nèi)部晶振方案

所謂內(nèi)部晶振方案，是指單片機(jī)利用內(nèi)部集成的RC振蕩電路產(chǎn)生的時鐘頻率。

優(yōu)點(diǎn)：省去外部晶振，工程師可以有效的節(jié)約研發(fā)BOM元器件成本。

缺點(diǎn)：RC振蕩電路產(chǎn)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(shù)據(jù)交互錯誤。

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

然后，看看芯片內(nèi)部的始終大概結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)時鐘控制器為單片機(jī)的CPU和所有外設(shè)系統(tǒng)提供時鐘源，系統(tǒng)時鐘有3個時鐘源可供選擇：內(nèi)部高精度24MHz的IRC、內(nèi)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(guān)閉各個時鐘源，以及內(nèi)部提供時鐘分頻以達(dá)到降低功耗的目的。

單片機(jī)進(jìn)入掉電模式后，時鐘控制器將會關(guān)閉所有的時鐘源

總而言之，這兩個方案都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計時需要靈活應(yīng)變，根據(jù)實(shí)際需要選擇內(nèi)部晶振或外部。

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