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%温度变化范围-40℃~+85℃）。由于不同器件内部振荡器的离散性较大，所以不能用于产生波特率，应该外接标准晶体。而有些器件，如C8 051F3xx/f12x/f04x/f06x内部振荡器精度为±2%，可用于产生波特率。

问：片内/外振荡器如何配置？

答：正确步骤：

1、允许外部振荡器；

2、等待1ms；

3、查询XTLVLD '0'->'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C8051 F 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（2.7~3.6V）；

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“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转换结果的噪音也就越小。如果用4.7μF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10μS。

注意：在开始转化之前，需要一个1.5μS的跟踪时间，这也就决定了ADC多路转换开关（M UX）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5kΩ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0.1μF的陶瓷电容器与一个大的电容（典型为4.7μF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：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，V REF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100μA。

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3 V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/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。

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。