工程师在开发一个电路系统时，通常会使用中央处理器，例如单片机、FPGA、DSP等。然而，对于一些简单的纯硬件电路项目，例如充电器、热水壶等等，可能需要先进行一些计算，然后再通过定时器等硬件实现对一些元件的控制。

对于单片机的研发设计项目，最小的工作电路系统包括电源电路、复位电路和时钟频率电路。其中，电源电路和复位电路相对简单，易于理解和设计。然而，时钟频率电路的设计方案因不同开发项目的功能需求而异，难以得到有效的统一设计。

举例来说：

• A项目对研发成本的要求较严格，功能较为简单。此时，可以选择一个较为简单的振荡电路，例如晶体振荡电路或者RC振荡电路。
• B项目的电路系统需要与外界电路系统进行串口通信，通信数据要求不能出错。在这种情况下，可以采用基于GPS时间的校准，在定时器中断时进行同步。
• C项目包含一个时钟万年历功能，对时间的要求非常高。此时，需要使用高精度、高稳定性的晶体振荡器作为主时钟源。

因此，设计针对单片机的时钟频率电路需要根据不同项目的需求来选择相应的方案，通常包括以下三种类型：

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。

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。

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。

时钟芯片方案

所谓时钟芯片方案，是指在单片机外部加入一个专门处理时钟的时钟芯片，用来给单片机提供精准的时钟信号。

单片机与时钟芯片电路

优点：精度高，误差小；适用于一些要求较高的电路项目。

缺点：电路设计复杂，工程师开发难度较高，研发BOM元器件成本高。

关于时钟芯片的一些电路特性，以美信的DS1338型号为例说明：

DS1338时钟芯片

（1）供电

时钟芯片的供电电源包含两个部分：

• VCC供电，是指电路项目系统的电源，同时也是单片机的电源。
• Vbat供电，是指电池供电的电源，由于某种原因在VCC供电突然失去的条件下，时钟芯片自动启用Vbat电池电源，用以保持时钟芯片内部的时钟信号处理，不必因为电路系统电源VCC断电而失去电路工作。

（2）功能

时钟芯片内部集成时间的“秒”“分”“时”“日”“周”“月”和“年”详细信息计时电路功能，通过IIC通信方式将时间的信息发送至单片机，单片机即可获得高精度的时钟信息。

（3）接口

时钟芯片与单片机的接口是IIC通信接口，此接口方式为串口通信，工程师开发设计较为简单，容易实现电路功能；

（4）精度

精度，是指时钟芯片在正常工作条件下产生的时钟误差；例如美信的DS1338时钟芯片精度控制在10PPM，换算成一天24小时误差精度在0.8秒左右。

（5）应用

时钟芯片，一般用来处理精确计算时间的电路项目，如时间万年历。

**结语

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当然这三个方案都是针对一些工业与民用领域，如果涉及到航空航天应用领域，比如卫星导航与遥感测量等，则需要选择更高精度的时钟频率电路，如原子钟方案。

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