单片机常见问题解答

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1、单片机常见问题回答振荡器 问：内部时钟振荡器是否稳定？是否可以用于产生波特率的时基？ 答：不同器件的内部时钟振荡器的精度是不同的(20%)。随电源电压变化，它也将发生变 化（6.5%/V）。但基本不随温度变化（1 4、切换到外部振荡器。 注意：振荡器频率的选择，即 OSCXCN 寄存器的配置（外部振荡器频率控制位的设置）。关 于更多的信息以及源代码可以参看应用笔记 AN002配置内部和外部振荡器。应用笔记 可以从我公司网站下载： 问：C8051F MCU 的指令执行速度为多少？ 答：C8051F MCU 的 CIP-51 内核采用流水线结构，与标准的 8051 结构相比，指令执行速度 有很大的

2、提高。标准的 8051 单片机执行一个单周期指令需要 12 个系统时钟周期，而 C8051F MCU 执行一个单周期指令只需要一个系统时钟周期。如果系统时钟频率为 25MHz， 执行一个单周期指令所需时间为 40ns。 问：切换外部晶振时应注意哪些问题？ 答：首先要允许外部振荡器，但此时的系统时钟源仍应是内部时钟，直到外部振荡器稳定 后，才可将系统时钟源切换到外部振荡器上，否则会出现切换不过去，系统死机的情况。 问：使用外部晶振应注意哪些问题？ 答：1、所有的模拟和数字电源引脚都应接电源（2.73.6V）； 2、C8051F3xx 系列器件的晶振引脚间应跨接一个 10M 电阻（在新华龙网站的“

3、主页” “原理图/PCB 库”中有 C8051F 系列单片机的典型接线图）； 3、晶振、电容等相关器件尽量靠近单片机的晶振引脚。 问：系统时钟切换到外部时钟后，内部的时钟是否应关闭？ 答：可以选择关闭或不关闭，但是从降低功耗的角度来说，应该关闭。 问：系统时钟可不可以在程序中随时切换？ 答：可以，但是由内部再一次切换到外部时应按照技术问答 2 所介绍的步骤进行切换。 问：使用外部晶振时如何配置芯片的引脚？ 答答：对于芯片上有固定晶振引脚的设备(例如 C8051F02X)；相应时钟输入引脚按选择的 晶振模式自动分配引脚； 对于晶振引脚与 GPIO 共用的芯片(例如 C8051F30X)；晶振引脚

4、要按下述方式进行设置： (1).外接晶体体时；XTAL1 与 XTAL2 都要配置为模拟输入 (2).外接振荡电路为“RC”或“C”方式时，XTAL2 引脚要配置为模拟输入 (3).外接 CMOS 时钟电路时，XTAL2 引脚要配置为数字输入 (4).以上几种方式在引脚的配置中都要使用跳过功能将此引脚跳过 问：外接晶振的最高频率是多少？ 答：外接晶振的最高频率是 30MHz； 模数转换 问：从上电（或退出掉电模式）到 ADC 稳定开始转换需要多长时间？ 答：模拟建立时间也就是等待参考电平稳定的时间。它取决于接在 VREF 引脚的电容容量。 此电容越大 VREF 的噪音就越小，ADC 转换结果的

5、噪音也就越小。如果用 4.7F 电容，则 稳定时间大约为 2ms，如果无旁路电容（不推荐），稳定时间大约为 10S。 注意：在开始转化之前，需要一个 1.5S 的跟踪时间，这也就决定了 ADC 多路转换开关 （MUX）的切换速度。 问：ADC 的最大输入电压及输入阻抗？ 答：ADC 的最大输入电压为 VREF，它的输入电压范围是 0V-AV+/VDD。 输入电容为 10pF；输入阻抗等价于一个 5k 电阻和一个 10pF 电容的串联。 请参考应用笔记 AN019“计算开关电容 ADC 的建立时间”。 问：ADC 可编程窗口检测器有什么用途？ 答：ADC 可编程窗口检测器在很多应用中非常有用。它

6、不停地将 ADC 输出与用户编程的限 制量进行比较，并在检查到越限条件时通知系统控制器，这在中断驱动的系统中尤其有效， 既可以节省代码空间和 CPU 带宽又能提供快速响应的时间。 问：为了使 ADC 或 DAC 具有更好的性能，是否应在 VREF 引脚接电容？ 答：推荐在 VREF 引脚接一个 0.1F 的陶瓷电容器与一个大的电容（典型为 4.7F 钽电容） 。在 VREF 引脚加电容是为了降低 VREF 的噪声。因为 VREF 的噪声越小，ADC 或 DAC 转换结 果的噪声也就越小。且这两个电容在 PCB 板上应尽可能离 VREF 引脚近。 问：内部参考电平是否可以用于外部电路的参考？ 答

7、：可以，你可以用 VREF 信号作为输出驱动其它电路（像放大器的偏置电压等）。注意， VREF 引脚只能提供源电流，也就是说，要有负载接地使电流流出 C8051 器件。例如，如果 你将 VREF 连到 OP 运放的(+)节点，你要加一个下拉电阻对地(24K 左右)将电流限制在 100A。 问：如果测试的模拟输入电压范围是 0-5V 怎么办？ 答：因为模拟输入（AINx）引脚不能承受 5V 电压，任何引脚在任何情况下(不管 ADC 或 PGA 的设置如何)必须使其输入 电压保持在 AGND 和 AV之间，这是为了避免沉（或源）电 流通过 ESD 保护装置。为了测试 0-5V 范围的信号，必须使信

8、号衰减（衰减到 AV以下） 才能进入到 ADC 输入。当使用外部 VREF 时，要求 VREF 的最大值比 AV+小 300mV。 问：F02x 器件内部有 PGA（可编程增益放大器）可以对输入模拟信号进行放大。其中的一 个放大倍数为 0.5 倍。是否意味着我可以外接+6V 的模拟输入电压，经过 0.5 倍的放大变 成 3V 输入到 AINx 呢？ 答：请注意：任何模拟引脚（数据 IO 口和 VDD 引脚除外）的最大输入电压为-0.3V 到 VDD+0.3V。如果超出此范围可能造成器件永久损坏。 在单端输入方式，有两个限制因素如下： 1、AIN 输入电压必须在 AGND 和 AV+之间以避免吸

9、/源电流流过 ESD 保护器件。 2、AIN 电压必须在 AGND 和(VREF / GAIN) 之间。假设一个 12 位的 ADC，AINx 引脚的输入 电压小于 AGND，结果将是 0x000；如果输入电压大于(VREF / GAIN) ，结果将是 0xFFF。 例如，使用外部 1.25V 参考，PGA 增益为 0.5，允许的电压输入范围是 0V 到 (1.25V / 0.5 = 2.5V)。 问：如何提高系统的 ADC 的性能？ 答：第一、将模拟电源和数字电源分开，可以使用比较简单的方法，如在模拟电源和数字 电源之间加简单的滤波。 第二、将模拟地和数字地分开，并在电源附近通过磁珠连接。

10、第三、制板时，大面积覆铜。 第四、未使用到的模拟引脚要接地。 第五、为了确保参考电压的稳定，参考电压引脚一定要接去耦电容。 第六、模拟信号的输入电压范围是 0-VDD，如果模拟输入的外围有可能侵入高电压（超过 芯片的极限允许范围），就要采取保护措施（如加两个肖特级二极管）。如果模拟输入会 有瞬间过电流，也要加限流保护。 问：如果使用内部参考源，C8051F020/F021 的参考电压引脚如何连接？ 答：C8051F020/F022 共有 4 个参考电压引脚，VREF，VREF0，VRFE1 和 VREFD。允许 ADC 和 DAC 使用一个外部电压基准或片内电压基准。通过配置 VREF0CF

11、基准电压控制寄存器， ADC0 还可以使用 DAC0 的输出作为内部基准，ADC1 也可以使用模拟电源作为电压基准。内部基准电压必须通过 VREF 引脚连接到芯片内部。所以当您的系统中使用到内部基准电压时， 必须确保 VREF 与 VREF0，VREF1，VREFD（全部或部分）引脚的连接。 C8051F021/F023 共有两个参考电压引脚，VREFA 和 VREF。如果 ADC0 和 ADC1 使用内部参考 源，必须将 VREFA 与 VREF 引脚连接。 注意：如果使用 ADC 或 DAC，则不管电压基准取自片内还是片外，REF0CN 寄存器中的 BIASE 位必须被置为逻辑 1。 问：

12、为什么在进行 A/D 转换时测得的数据跳变很大？ 答：当输入信号有干扰脉冲、ADC 的转换时间太短、在通道切换后通道还没有稳定就开始 转换等原因都会导致转换后的数据跳变大，请仔细检查以上三点并做相应的处理就可以解 决此类问题。 问：在进行 A/D 转换时所测得的数据与计算所得的数据相差很大，但跳变不大，为什么？ 答：1、计算时所用的基准电压是多少，如果用的是内部基准，把内部基准电压通过交叉开 关分配到芯片引脚上，再进行测量； 2、换别的通道转换看是否正常。 问：ADC 的单端输入与差分输入的区别? 答答：在单端方式工作时；ADC 转换的是单输入引脚对地的电压值；在增益为 1 时，测量 的值就是

13、输入的电压值；范围是 0V 到 VREF；当增益增加时，输入的范围要相应的减小； 在差分方式工作时；ADC 转换的是 AIN+与 AIN-两个引脚的差值；在增益为 1 时，测量的值 等于(AIN+)-(AIN-)，范围是-VREF 到+VREF；当增益增加时，输入的范围要相应的减小。 注意：在差分方式时所提的负压是指 AIN-引脚的电压大于 AIN+引脚的电压，实际输入到两 个引脚的电压对地都必需是正的；例如:如果 AIN+引脚输入的电压为 0V，AIN-引脚的输入 电压为 1/2VREF 时，差分的输入电压为(0V-1/2VREF) = -1/2VREF。 端口 问：器件 IO 口的吸收（s

14、ink）电流和源（source）电流是多少？ 答：IO 口的沉电流和拉电流的极限参数为 100mA（但是此时已经不能保证端口的正常逻辑 关系了）。具体的参数请参考 datasheet 的端口 IO 部分的“端口 I/O 直流电气特性”。 问：端口是否要加保护？ 答：在端口电流瞬间跳变的情况下，建议加限流电阻进行保护。另外如果端口可能有超过 极限电压范围的瞬变电平侵入，也要加瞬态保护。（瞬态保护的通常方式为接入 TVS 器件）问：C8051F 系列单片机的 IO 口与传统 8051 单片机相比有什么区别？ 答：C8051F 系列单片机的 IO 口全部为三态双向口（而传统 8051 单片机 P1、

15、P2、P3 口 为准双向口），内部有弱上拉可禁止（传统 8051 单片机固有），可配置为开漏输出和推挽 输出（传统 8051 单片机只有开漏输出）。 片内数字资源要通过数据交叉开关（crossbar）按一定的优先级配置到 IO 引脚 （C8051F2xx 系列除外，而传统 8051 单片机不具备这一功能）。IO 口的配置更加灵活。 问：C8051F 系列单片机电源电压全部为 2.7-3.6V，那么是否有与 5V 系统接口的比较简单 的解决方案？ 答：所有 IO 口允许 5V（极限值为 5.8V）输入，但是输出高电平为 VDD。如果与 5V 系统接 口，最简单的方法是开漏输出并在输出端加接 5V

16、 上拉，关键是上拉电阻的选择。具体参考 应用笔记 AN011“在 5V 系统中使用 C8051Fxxx”。 建议：如果可能，请尽量选用供电电压兼容的芯片，这是一种最理想的选择。 问：模拟引脚能否简单地用于数字 IO？ 答：如果模拟引脚是独立的是不可以的。但是如果模拟引脚和数字 IO 是复用的，是可以通 过 SFR 的设置来完成配置。 问：C8051F020/022 的 p4-p7 口和 p0-p3 口有什么不同？ 答：P0-P3 口复位时为通用口，可通过 Crossbar（数据交叉开关）寄存器按优先级设置成 第二功能。而 P4-P7 口是通用口，另外 P4-P7 寄存器不能位寻址。 问：如果通过 Crossbar 寄存器使能并分配为 P0.0 和 P0.1 引脚，那么，我还可以用这两个 引脚为通用 I/O 吗？ 答：如果你通过 Crossbar 使能一个外设，如 UART，那么这个外设将控制这些引脚的输 出状态（逻辑高/逻辑低）。 你可以在任何时刻读引脚的状态，与 Crossbar 控制与