Z86C02/E02/L02微控制器：高性價比的512字節(jié)ROM CMOS解決方案

在電子設(shè)計領(lǐng)域，尋找一款既經(jīng)濟實惠又功能強大的微控制器是許多工程師的追求。Zilog的Z86C02/E02/L02微控制器（MCUs）就是這樣一款值得關(guān)注的產(chǎn)品，它屬于Z8?單芯片MCU家族，為軟件/硬件系統(tǒng)擴展提供了便利。

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一、產(chǎn)品特性

1.1 多樣化的ROM選項

Z86C02/E02/L02提供ROM Mask/OTP選項，其中Z86C02/E02具備低噪聲特性，還擁有ROM保護和自動鎖存功能。同時，它們都配備了永久看門狗定時器（WDT），為系統(tǒng)的穩(wěn)定性提供保障。此外，Z86C02/L02還具備RC振蕩器和32 KHz操作能力。

1.2 統(tǒng)一的基本參數(shù)

三款微控制器的ROM均為512 KB，RAM為61字節(jié)，速度可達8 MHz，自動鎖存和永久WDT功能均為可選。

1.3 豐富的功能特性

• 計數(shù)器/定時器：擁有一個可編程的8位計數(shù)器/定時器，配備6位可編程預(yù)分頻器，可滿足多種計數(shù)和定時需求。
• 工作溫度與電壓范圍：標(biāo)準(zhǔn)溫度范圍為 -40 °C至105 °C，不同型號的工作電壓范圍有所不同，Z86C02為3.0V至5.5V，Z86E02為4.5V至5.5V，Z86L02為2.0V至3.9V。
• 振蕩器：Z86C02/L02的片上振蕩器可接受RC、晶體、陶瓷諧振器、LC或外部時鐘驅(qū)動；Z86E02 SL1903的片上振蕩器可接受RC或外部時鐘驅(qū)動，而Z86E02則可接受晶體、陶瓷諧振器、LC或外部時鐘驅(qū)動。
• 中斷系統(tǒng)：具備五個向量、優(yōu)先級中斷，來自五個不同的源，可靈活處理各種中斷請求。
• 比較器：板載兩個比較器，可處理模擬信號，為模擬信號處理提供了便利。
• 低功耗：功耗僅為50mw，適合對功耗要求較高的應(yīng)用場景。
• 可編程中斷極性：可根據(jù)實際需求對中斷極性進行編程，提高系統(tǒng)的靈活性。
• 快速指令指針：在8 MHz時鐘下，指令指針?biāo)俣瓤蛇_1.5 μs，提高了系統(tǒng)的運行效率。
• 待機模式：提供STOP和HALT兩種待機模式，可有效降低功耗。
• 數(shù)字輸入：具備十四個CMOS電平的數(shù)字輸入，采用施密特觸發(fā)，提高了輸入信號的抗干擾能力。
• 低電壓保護：具備低電壓保護功能，可防止系統(tǒng)在低電壓下出現(xiàn)異常。

二、引腳描述

2.1 18引腳封裝

Z86C02/E02/L02采用18引腳DIP和SOIC封裝，不同模式下引腳功能有所不同。

• 標(biāo)準(zhǔn)模式：各引腳具有明確的功能，如VCC為電源供應(yīng)，XTAL1和XTAL2用于晶體振蕩器時鐘輸入和輸出，P0、P2和P3端口用于輸入/輸出等。
• EPROM模式：引腳功能發(fā)生變化，如XTAL2無功能，XTAL1作為/CE，P31作為/OE等，用于對EPROM進行編程和操作。

2.2 引腳功能說明

• 數(shù)據(jù)總線：D7 - D0為數(shù)據(jù)總線，可用于讀寫EPROM數(shù)據(jù)。
• 電源引腳：VCC為電源供應(yīng)，不同模式下電壓有所不同，如EPROM讀取模式為5V，其他模式為6.4V。
• 控制引腳：/CE為芯片使能（低電平有效），/OE為輸出使能（低電平有效），EPM用于控制EPROM編程模式，VPP為編程電壓，Clear用于復(fù)位內(nèi)部地址計數(shù)器，Clock為地址時鐘，/PGM為編程模式（低電平有效）。

三、電氣特性

3.1 絕對最大額定值

規(guī)定了器件在各種參數(shù)下的最大承受范圍，如環(huán)境溫度、存儲溫度、引腳電壓、功耗、電流等，使用時需嚴格遵守，以免造成器件損壞。

3.2 電容特性

在特定測試條件下，輸入電容最大為15 pF，輸出電容最大為20 pF，I/O電容最大為25 pF。

3.3 DC電氣特性

不同型號在不同溫度和電壓下的直流電氣特性有所差異，如時鐘輸入高/低電壓、輸入高/低電壓、輸出高/低電壓、比較器輸入偏移電壓、電源電流、待機電流等，這些參數(shù)為電路設(shè)計提供了重要參考。

3.4 AC電氣特性

在標(biāo)準(zhǔn)模式和低噪聲模式下，對時鐘周期、上升/下降時間、脈沖寬度等參數(shù)都有明確規(guī)定，確保系統(tǒng)的時序準(zhǔn)確性。

四、功能描述

4.1 復(fù)位功能

通過上電復(fù)位（POR）或看門狗定時器復(fù)位實現(xiàn)。POR由片上RC振蕩器驅(qū)動的定時器電路實現(xiàn)，確保VCC和振蕩器電路穩(wěn)定后開始執(zhí)行指令?？撮T狗定時器（WDT）是一個可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)定時器，若達到終端計數(shù)將復(fù)位Z8。

4.2 程序內(nèi)存

Z8可尋址512字節(jié)的內(nèi)部程序內(nèi)存，前12字節(jié)用于中斷向量，其余為片上一次性可編程ROM。

4.3 寄存器文件

由三個I/O端口寄存器、61個通用寄存器和12個控制與狀態(tài)寄存器組成，指令可直接或間接訪問寄存器，通過寄存器指針可實現(xiàn)4位寄存器尋址。

4.4 堆棧指針

Z8擁有8位堆棧指針，復(fù)位后設(shè)置為00Hex。

4.5 通用寄存器

上電后寄存器未定義，在VCC電壓指定的工作范圍內(nèi)復(fù)位時，寄存器保持最后值，但R254復(fù)位后設(shè)置為00Hex。

4.6 計數(shù)器/定時器

有一個8位可編程計數(shù)器/定時器（T1），由6位可編程預(yù)分頻器驅(qū)動，可選擇內(nèi)部或外部時鐘源。計數(shù)器可設(shè)置多種工作模式，如單通模式和模N連續(xù)模式。

4.7 中斷系統(tǒng)

有五個來自四個不同源的中斷，可屏蔽和優(yōu)先級排序，通過中斷屏蔽寄存器和優(yōu)先級編碼器進行控制。

4.8 時鐘

片上振蕩器可連接晶體、陶瓷諧振器或外部時鐘源，晶體應(yīng)選用AT切割、8 MHz最大、串聯(lián)電阻小于等于100 Ohms的類型。

4.9 待機模式

• HALT模式：關(guān)閉內(nèi)部CPU時鐘，但晶體振蕩不停，計數(shù)器/定時器和外部中斷IRQ0 - IRQ3保持活躍，通過中斷恢復(fù)。
• STOP模式：關(guān)閉內(nèi)部時鐘和外部晶體振蕩，待機電流降至10 μA，通過P27引腳的低電平輸入釋放，程序從000C(Hex)開始執(zhí)行。

4.10 看門狗定時器

通過WDT指令啟用，啟用后無法停止，需在每個Twdt周期內(nèi)刷新，否則控制器將復(fù)位。WDT指令會影響標(biāo)志位，WDT不運行在停止模式，除非選擇永久WDT啟用選項；在暫停模式下，需執(zhí)行WDH指令或選擇永久WDT啟用選項才能運行。

4.11 自動復(fù)位電壓

Z8內(nèi)置自動復(fù)位電路，當(dāng)檢測到VCC低于VLV時復(fù)位。

五、選項與編程

5.1 可選功能

提供ROM保護、低噪聲、自動鎖存禁用、RC振蕩器和永久WDT啟用等功能選項。Z86E02編程后需電源循環(huán)以完全實現(xiàn)所選選項。

5.2 低噪聲模式

選擇低噪聲選項可使Z8工作在低EMI發(fā)射模式，降低驅(qū)動轉(zhuǎn)換速率，限制內(nèi)部時鐘頻率，消除振蕩器二分頻電路。

5.3 EPROM模式

在EPROM模式下，Z8的引腳功能發(fā)生變化，需注意防止意外進入OTP模式，可通過二極管和電容進行電壓鉗位。

5.4 編程算法

Z86E02的編程算法包括初始化、編程、驗證等步驟，通過特定的編程波形和時序?qū)崿F(xiàn)。

六、控制寄存器

Z8的控制寄存器包括定時器模式寄存器、計數(shù)器定時器1寄存器、預(yù)分頻器寄存器、端口模式寄存器、中斷優(yōu)先級寄存器、中斷請求寄存器、中斷屏蔽寄存器、標(biāo)志寄存器、寄存器指針和堆棧指針等，用于配置和控制微控制器的各種功能。

七、封裝與訂購信息

7.1 封裝信息

提供18引腳DIP和SOIC封裝，詳細給出了封裝的尺寸參數(shù)。

7.2 訂購信息

根據(jù)不同的溫度范圍（標(biāo)準(zhǔn)溫度和擴展溫度）和封裝類型（DIP和SOIC），提供了相應(yīng)的產(chǎn)品型號，方便用戶選擇。

Z86C02/E02/L02微控制器以其豐富的功能、多樣的選項和合理的價格，為電子工程師提供了一個優(yōu)秀的解決方案。在實際應(yīng)用中，工程師可根據(jù)具體需求選擇合適的型號和配置，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。你在使用這類微控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗。