Microchip小巧靈活的8位閃存單片機(jī)解決方案

Microchip公司的小型低引腳數(shù)閃存PIC 單片機(jī)具有小巧靈活的特點(diǎn)，為開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程帶來(lái)諸多便利。PIC 系列單片機(jī)采用小型封裝，更適用于對(duì)體積和大小有嚴(yán)格限制的應(yīng)用場(chǎng)合。

PIC 單片機(jī)的特點(diǎn)簡(jiǎn)介

PIC 單片機(jī)的數(shù)字特性

PIC 系列單片機(jī)采用RISC架構(gòu)，低檔型號(hào)有33條指令，中檔型號(hào)只有35條指令。該款小型單片機(jī)集成了多種數(shù)字外設(shè);I/O引腳可提供高達(dá)20mA的拉電流或灌電流，可直接驅(qū)動(dòng)LED或MOSFET;集成了8位或16位定時(shí)器，及常見(jiàn)的I 2 C、SPI等串行通信接口。部分單片機(jī)更集成了EEPROM，可以用于存儲(chǔ)函數(shù)或查表參數(shù)。

混合信號(hào)特性

PIC 單片機(jī)集成了多種混合信號(hào)外設(shè)，這些小型PIC 單片機(jī)沿襲了傳統(tǒng)的模擬外設(shè)，包括帶有Flip-Flop觸發(fā)輸出模式的比較器，該比較器可設(shè)置成遲滯比較器，其功能與555定時(shí)器電路類(lèi)似。片上具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)以及超低功耗喚醒功能，利用此功能可延長(zhǎng)外部電池的使用壽命。除此之外，也新增了一些混合信號(hào)的外設(shè)，例如帶有自動(dòng)關(guān)斷功能的數(shù)字脈寬調(diào)制器，這在某些開(kāi)關(guān)電源中非常重要。當(dāng)特定的外部事件(如過(guò)壓或過(guò)流)發(fā)生時(shí)，PWM輸出將被禁止，從而起到有效保護(hù)的作用。而利用模擬PWM外設(shè)，用戶可以產(chǎn)生多相PWM信號(hào)，而使用電壓比較器還可以改變脈沖寬度。片上的并聯(lián)穩(wěn)壓器可以輸出5V恒定電壓，為單片機(jī)或其它負(fù)載供電。

開(kāi)發(fā)環(huán)境支持

PIC 系列單片機(jī)不但具有豐富的硬 件資源，也有很好的軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境。Microchip公司免費(fèi)提供Mplab集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，可以支持所有小型閃存單片機(jī)的程序開(kāi)發(fā)，該環(huán) 境集成了編輯器、匯編器和編譯器。如果只使用匯編語(yǔ)言進(jìn)行程序開(kāi)發(fā)，則完全可以利用該環(huán)境完成代碼的編寫(xiě)、編譯、調(diào)試、仿真以及二進(jìn)制代碼的生成。新器件的編程非常簡(jiǎn)便，既可以使用傳統(tǒng)的Mplab ICD2工具，也可以使用PICKit2編程器。Mplab ICD2是集串行編程器和在線調(diào)試器于一體的工具。兩種工具均采用USB接口，使用方便。

內(nèi)部監(jiān)控電路和支持特性

由于Microchip單片機(jī)在片上集成了豐富的監(jiān)控電路和外設(shè)資源，在進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)可以省掉不少外部元件。片上的監(jiān)控電路和支持特性包括：(1)內(nèi)部4/8MHz振蕩器，可繼續(xù)分頻，最低可達(dá)32KHz，也可用作系統(tǒng)時(shí)鐘;(2)雙速啟動(dòng)功能，指在單片機(jī)使用外部振蕩器作為主時(shí)鐘時(shí)，單片機(jī)會(huì)先依靠?jī)?nèi)部振蕩器運(yùn)行，直到外部振蕩器穩(wěn)定;(3)振蕩器失效切換功能，在外部振蕩器失效時(shí)，單片機(jī)會(huì)自動(dòng)切換到內(nèi)部振蕩器，處理異常事件;(4)某些小型單片機(jī)可以實(shí)現(xiàn)外部晶振和內(nèi)部RC振蕩器時(shí)鐘的切換;(5)內(nèi)置看門(mén)狗定時(shí)器、欠壓復(fù)位等監(jiān)控電路，用于處理程序運(yùn)行過(guò)程中不可預(yù)測(cè)的問(wèn)題;(6)內(nèi)置了穩(wěn)壓器。

并聯(lián)穩(wěn)壓器實(shí)際是與單片機(jī)V DD 并聯(lián)的穩(wěn)壓二極管，外部的輸入電壓通過(guò)串聯(lián)電阻限流，使穩(wěn)壓二極管上的電壓固定在5V。選擇合適的串聯(lián)電阻，可以使外部輸入電壓達(dá)到500V。串聯(lián)電阻的選擇可以參考相關(guān)文獻(xiàn)。

典型單片機(jī)功能介紹

表1是Microchip小型低引腳數(shù)中低檔單片機(jī)列表，其中黑色字體部分是舊型號(hào)，紅色字體部分是新型號(hào)，大部分型號(hào)的產(chǎn)品都內(nèi)置了比較器、ADC、通信外設(shè)及PWM等。

PIC12F510是一款8引腳的低檔單片機(jī)，它集成了5個(gè)I/O引腳和一個(gè)輸入引腳，內(nèi)置一個(gè)8位定時(shí)器及一個(gè)8位的ADC。12F510具有休眠模式，雖然沒(méi)有中斷，但是具有引腳電平變化喚醒和比較器輸出變化喚醒功能。12F510小封裝、低成本的特點(diǎn)使其在需要模擬信號(hào)的應(yīng)用中極具競(jìng)爭(zhēng)力。

PIC16F616是內(nèi)置并聯(lián)穩(wěn)壓器的中檔單片機(jī)，片上集成了一個(gè)10位ADC、兩個(gè)8位定時(shí)器、一個(gè)帶有門(mén)控功能的16位定時(shí)器、兩個(gè)帶觸發(fā)輸出的比較器，以及一個(gè)帶H橋驅(qū)動(dòng)能力的捕捉/比較/PWM模塊。這個(gè)增強(qiáng)型PWM模塊可驅(qū)動(dòng)單端、半橋或全橋。

新的PIC16F677是20引腳的中檔單片機(jī)，該單片機(jī)集成了一個(gè)10位模數(shù)轉(zhuǎn)換器、兩個(gè)帶觸發(fā)輸出模式的比較器以及具有地址屏蔽功能的SSP模塊。其中模數(shù)轉(zhuǎn)換器的外部輸入通道高達(dá)11路，內(nèi)部輸入通道兩路。比較器是完全可編程的。

典型應(yīng)用

PIC系列小型單片機(jī)所具有的靈活性使其可以應(yīng)用在各種場(chǎng)合下。下面列舉了常見(jiàn)的應(yīng)用實(shí)例。

直流有刷電機(jī)控制

這是PIC12F683應(yīng)用在飛機(jī)模型中控制 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的實(shí)例。12F683上集成了模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可以用來(lái)檢測(cè)電池電壓(GP1腳)。利用12F683上集成的PWM輸出功能可驅(qū)動(dòng)MOSFET，從而控制馬達(dá)(GP2腳)，由于GP2腳的大電流輸出功能，電路中可以省掉MOSFET驅(qū)動(dòng)電路。門(mén)控功能(GP4腳)可以接收遠(yuǎn)程信號(hào)，實(shí)現(xiàn)馬達(dá)轉(zhuǎn)速的控制。片上集成的E2PROM可以用來(lái)存儲(chǔ)速度控制變換表。這時(shí)，仍有三個(gè)管腳未被使用，可以根據(jù)需要作為配置引腳或?qū)崿F(xiàn)用戶接口。

開(kāi)關(guān)電源的設(shè)計(jì)

PIC16HV785片上集成了模擬比較器、運(yùn)算放大器以及模擬的PWM發(fā)生器，利用其CCP輸出產(chǎn)生誤差放大器所需的參考電源，RB6腳可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的使能功能，模數(shù)轉(zhuǎn)換輸入腳RB5則用來(lái)檢測(cè)輸入電源電壓。可以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源啟動(dòng)時(shí)所需的延時(shí)時(shí)序、供電電壓的欠壓鎖定、過(guò)流檢測(cè)、可編程可校正的輸出電壓等。利用內(nèi)置的其它比較器和PWM輸出還可以設(shè)計(jì)多輸出電源。

傳感器監(jiān)控

ADC的參考電壓可以通過(guò)編程設(shè)定是采用V DD 還是內(nèi)部參考電壓，如果使用V DD 作為參考電壓，還可通過(guò)內(nèi)置的0.6V或1.2V參考電壓來(lái)進(jìn)行校準(zhǔn)。并且可以通過(guò)多路轉(zhuǎn)換器的控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)多路傳感器的監(jiān)控。

通信功能應(yīng)用

PIC系列小型中低檔單片機(jī)的通信功能可分成兩大類(lèi)，即SSP模塊和增強(qiáng)型USART模塊，前者可以用于處理SPI、Microwire及I 2 C帶地址屏蔽的從模式，后者用于處理同步或異步通信。增強(qiáng)型USART還帶有間隔監(jiān)測(cè)、生成以及自動(dòng)波特率檢測(cè)功能。