原创 单片机的2种时钟电路设计方案

单片机是嵌入式系统的核心元件，使用单片机的电路由于涉及到编程要复杂得多，但在更改和添加新功能时，带有单片机的电路更加容易实现，这也正是现在越来越多电器等设备使用单片机的原因。

作为单片机研发设计的项目，它的最小电路工作系统包含电源电路、复位电路、时钟电路；这些是构成电路的基本单元。

其中电源电路与复位电路，工程师一般非常容易理解与设计。

然而时钟电路，由于不同的开发项目功能需求不一样，设计的方案选择也不尽相同，很难得到有效的统一设计。

比如：一个项目对研发成本要求较严格，功能较简单；而另一个项目电路系统需要与外界电路系统完成串口通信，通信数据要求不能出错；

针对单片机的时钟频率电路，工程师依据不同的项目要求去设计与选择匹配的方案，具体的选择方案以下两种。

01、外部晶振方案

所谓外部晶振方案，是指在单片机的时钟引脚X1与X2外部连接一个晶振。如下图所示，这种电路常用在早期的单片机电路中，或者对时钟要求精度高的系统中。因为，内部时钟，由于单片机内部设计空间成本考虑，所以，始终精度有限。

单片机外部晶振图

优点：时钟频率精度高，稳定性能好；

对于一些数据处理能力要求较高的项目，尤其是多个电路系统彼此需要信息通讯，如包含USB通讯、CAN通讯的项目，选用外部晶振的方案较多。

缺点：由于增加了外部晶振，所以研发的BOM表元器件成本增加扩大了。成本会更高一些。

02、内部晶振方案

所谓内部晶振方案，是指单片机利用内部集成的RC振荡电路产生的时钟频率。

单片机内部晶振电路图

优点：省去外部晶振，工程师可以有效的节约研发BOM元器件成本。

缺点：RC振荡电路产生的时钟频率精度比较低，误差较大，容易引起一些高频率通信的数据交互错误。

这种电路，外部不需要晶振及电容，大批量生产，尤其节省成本，因此被多数成本敏感性方案所采纳。

然后，看看芯片内部的始终大概结构

系统时钟控制器为单片机的CPU和所有外设系统提供时钟源，系统时钟有3个时钟源可供选择：内部高精度24MHz的IRC、内部32KHz的IRC（误差较大）、外部晶体振荡器或外部时钟信号。用户可通过程序分别使能和关闭各个时钟源，以及内部提供时钟分频以达到降低功耗的目的。

单片机进入掉电模式后，时钟控制器将会关闭所有的时钟源

总而言之，这两个方案都有各自的优缺点，设计时需要灵活应变，根据实际需要选择内部晶振或外部。