晶体振荡器广泛应用于电子技术领域，目前正向着小型化、集成化、高精度、高稳定度、低功耗和快速启动、低噪声和高频化的趋势发展。石英晶体由于其固有特性，存在较大的频率温度偏移。在需要高频率稳定度的应用场合受到很大限制，一般可以采用温度补偿方式提高频率稳定度。本文在分析晶体振荡器的基本原理基础上，比较多种温度补偿技术，确定了微处理器温度补偿方案。传统的微处理器温度补偿晶振中微机温度补偿网络，MCU通常选择51系列或其他8位单片机，配合其他分离元件如D/A、A/D、温度传感器等。这类单片机片上资源有限，难以实现复杂的控制算法，此外，试制过程中需要进行多次温度补偿实验，反复烧录程序，不断修正补偿算法的参数，通常耗费大量的时间，多种分离器件以及繁琐的实验步骤引入大量误差。近年来，嵌入式微处理器发展迅猛，已步入32位时代，尤其是ARM公司推出的Cortex M3微处理器，性能强大、资源丰富，这使得微机温度补偿晶振可以进一步集成，并且使复杂的控制算法成为可能。因此，本课题选用STM32103RE单片机，它基于Cortex M3核心，片上集成12位A/D与D/A。单片机上运行嵌入式实时操作系统，并开发了一套上位机控制软件。整套系统实现了在线即时控制功能，可以在PC即时控制单片机的D/A电压输出，从而实时调整对VCXO的温度补偿电压。在温度实验阶段，可以将多种温度补偿算法放在PC端完成，PC上位机软件通过USB线获取当前MTCXO的温度，然后计算出需要的补偿电压后再通过USB传递给单片机，控制D/A实现温度补偿，整个过程全部在线完成，避免了对单片机反复烧录，由于整个过程直接通过控制MTCXO上的D/A输出电压完成补偿电压采集，这大大减少了误差。本课题试制100M微机温度补偿晶振样机，以验证上述设计，测得其频率稳定度达1×10-6，达到预期的设计目标。该方法简单方便，具有广泛的应用价值。