單片機(jī)的2種時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)方案

來(lái)源：上海茂碩機(jī)械設(shè)備有限公司 2023年05月12日 10:27

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(shí)，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(lái)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(jì)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(shí)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(jì)。

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

比如：一個(gè)項(xiàng)目對(duì)研發(fā)成本要求較嚴(yán)格，功能較簡(jiǎn)單;而另一個(gè)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(cuò);

針對(duì)單片機(jī)的時(shí)鐘頻率電路，工程師依據(jù)不同的項(xiàng)目要求去設(shè)計(jì)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(shí)鐘引腳X1與X2外部連接一個(gè)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(duì)時(shí)鐘要求精度高的系統(tǒng)中。因?yàn)?，?nèi)部時(shí)鐘，由于單片機(jī)內(nèi)部設(shè)計(jì)空間成本考慮，所以，始終精度有限。

優(yōu)點(diǎn)：時(shí)鐘頻率精度高，穩(wěn)定性能好;

對(duì)于一些數(shù)據(jù)處理能力要求較高的項(xiàng)目，尤其是多個(gè)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(huì)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(shí)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(shí)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(cuò)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(shí)鐘控制器為單片機(jī)的CPU和所有外設(shè)系統(tǒng)提供時(shí)鐘源，系統(tǒng)時(shí)鐘有3個(gè)時(shí)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(shí)鐘信號(hào)。用戶可通過(guò)程序分別使能和關(guān)閉各個(gè)時(shí)鐘源，以及內(nèi)部提供時(shí)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(shí)鐘控制器將會(huì)關(guān)閉所有的時(shí)鐘源

總而言之，這兩個(gè)方案都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)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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