Microchip Technology PIC16F18056和PIC16F18076 8位微控制器具有一整套數(shù)字和模擬外設(shè)，支持成本敏感型傳感器和實(shí)時控制應(yīng)用。這些MCU采用28引腳至44引腳封裝，具有28KB程序閃存，速度高達(dá)32MHz。PIC16F18056和PIC16F18076 MCU除了8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 模塊外，還包括一個10位帶計算的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADCC)、用于高級電容觸摸感測、平均、濾波、過采樣和閾值比較的自動電壓分壓器 (CVD) 技術(shù)，以及一個電荷泵。

數(shù)據(jù)手冊：*附件：Microchip Technology PIC16F18056和PIC16F18076 8位微控制器數(shù)據(jù)手冊.pdf

Microchip Technology PIC16F18056和PIC16F18076 MCU包括三個10位脈沖寬度調(diào)制 (PWM) 模塊、外設(shè)引腳選擇 (PPS)、數(shù)字通信外設(shè)、定時器和波形發(fā)生器。這些器件還提供諸如內(nèi)存訪問分區(qū) (MAP) 之類的內(nèi)存特性，可為數(shù)據(jù)保護(hù)和引導(dǎo)加載程序應(yīng)用的用戶提供支持。存儲固定電壓基準(zhǔn) (FVR) 偏移值的數(shù)據(jù)EEPROM和設(shè)備信息區(qū) (DIA) 幫助提高模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 的精度。

PIC16F18056采用28引腳SPDIP、SOIC、SSOP和VQFN封裝。PIC16F18076采用40引腳PDIP和QFN封裝和44引腳TQFP封裝。

特性

• 核心功能
  • C編譯器優(yōu)化RISC架構(gòu)
  • 運(yùn)行速度：
    • 直流至32MHz時鐘輸入
    • 最小指令時間：125ns
  • 16級深度硬件堆棧
  • 小電流上電復(fù)位 (POR)
  • 可配置上電延時定時器 (PWRT)
  • 欠壓復(fù)位 (BOR)
  • 看門狗定時器 (WDT)
• 存儲器
  • 高達(dá)28KB程序閃存
  • 高達(dá)2KB數(shù)據(jù)SRAM存儲器
  • 高達(dá)256字節(jié)數(shù)據(jù)EEPROM存儲器
  • 內(nèi)存訪問分區(qū) (MAP)功能，程序閃存被分區(qū)為：
    • 應(yīng)用方框
    • 啟動塊
    • 存儲區(qū)域閃存 (SAF) 塊
  • 可編程代碼保護(hù)和寫保護(hù)
  • 設(shè)備信息區(qū) (DIA) 存儲：
    • 固定電壓基準(zhǔn) (FVR) 測量數(shù)據(jù)
    • Microchip唯一標(biāo)識符 (MUI)
  • 設(shè)備特性區(qū) (DCI) 存儲：
    • 編程/擦除行尺寸
    • 引腳數(shù)詳情
  • 直接、間接和相對尋址模式
• 節(jié)能功能
  • 睡眠
    • 降低器件功耗
    • 在執(zhí)行ADC轉(zhuǎn)換的同時降低系統(tǒng)電氣噪聲
  • 低功耗模式功能
    • 睡眠
      • <900nA典型值@ 3V/25°C（啟用WDT）
      • <600nA 典型值 @ 3V/25°C（禁用WDT）
    • 工作電流
      • 48μA典型值（32kHz、3V/25°C時）
      • <1mA典型值@4MHz、5V/25°C
• 時鐘結(jié)構(gòu)
  • 高精度內(nèi)部振蕩器塊 (HFINTOSC)：
    • 可選頻率高達(dá)32MHz
    • 校準(zhǔn)時±2%
  • 內(nèi)部31kHz振蕩器 (LFINTOSC)
  • 外部高頻時鐘輸入
    • 兩種外部時鐘 (EC) 功率模式
  • 二次振蕩器 (SOSC)
• 編程和調(diào)試特性
  • 經(jīng)由兩個引腳進(jìn)行在線串行編程?(ICSP?)
  • 經(jīng)由兩個引腳通過三個斷點(diǎn)進(jìn)行在線調(diào)試 (ICD)
  • 片上集成調(diào)試
• 工作特性
  • 工作電壓范圍：1.8V至5.5V
  • 工作溫度范圍
    • 工業(yè)溫度范圍：-40°C至+85°C
    • 擴(kuò)展溫度：-40°C至+125°C
• 封裝選項
  • PIC16F18056：SPDIP-28、SOIC-28、SSOP-28、VQFN-28
  • PIC16F18076：PDIP-40、QFN-40、TQFP-44
• 數(shù)字外設(shè)
  • 兩個捕獲/比較/PWM (CCP) 模塊
    • 用于捕獲/比較模式的16位分辨率
    • 用于脈寬調(diào)制器 (PWM) 模式的10位分辨率
  • 三個脈寬調(diào)制器 (PWM)
    • 10位分辨率
  • 四個可配置邏輯單元 (CLC)
    • 集成組合和時序邏輯
  • 一個互補(bǔ)波形發(fā)生器 (CWG)
    • 上升和下降邊緣死區(qū)控制
    • 全橋、半橋和1通道驅(qū)動器
    • 多個信號源
    • 可編程死區(qū)
    • 故障關(guān)斷輸入
  • 一個可配置的8/16位定時器 (TMR0)
  • 兩個16位定時器 (TMR1/3)，具有柵極控制
  • 三個8位定時器 (TMR2/4/6)，帶硬件限制定時器 (HLT)
  • 一個數(shù)控振蕩器 (NCO)
    • 生成真正的線性頻率控制和更高頻率分辨率
    • 輸入時鐘高達(dá)64MHz
  • 最多兩個增強(qiáng)型通用同步異步接收器發(fā)射機(jī) (EUSART)
    • 與RS-232、RS-485和LIN兼容
    • 啟動時自動喚醒
  • 多達(dá)兩個主機(jī)同步串行端口 (MSSP)
    • 串行外圍接口 (SPI) 模式
    • 內(nèi)部集成電路 (I^2^C)模式
    • 外設(shè)引腳選擇 (PPS)
  • 設(shè)備I/O端口功能
    • 多達(dá)35個I/O引腳
    • 一個僅輸入引腳
    • 獨(dú)立I/O方向、開漏、輸入閾值、轉(zhuǎn)換率和弱上拉控制
    • 多達(dá)25個引腳上變化中斷 (IOC)
    • 一個外部中斷引腳
• 模擬外設(shè)
  • 帶計算功能的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADCC)
    • 10位分辨率
    • 多達(dá)35個外部輸入通道
    • 四個內(nèi)部輸入通道
    • 內(nèi)部ADC振蕩器 (ADCRC)
    • 在睡眠模式下工作
    • 可選的自動轉(zhuǎn)換觸發(fā)器源
  • 電荷泵模塊
    • 在低電壓下提高模擬模塊的精度
  • 8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)
    • 輸出可在一個I/O引腳上提供
    • 與ADC和比較器的內(nèi)部連接
  • 一個比較器 (CMP)
    • 最多4個外部輸入
    • 可配置輸出極性
    • 通過外設(shè)引腳選擇外部輸出
  • 零交叉檢測 (ZCD)
  • 兩個固定電壓基準(zhǔn) (FVR)

框圖

PIC16F18056/76：功能豐富的8位微控制器及其在傳感器與實(shí)時控制中的應(yīng)用

引言

PIC16F18056和PIC16F18076是Microchip Technology推出的兩款高性能8位微控制器，屬于PIC16F180系列。該系列產(chǎn)品具備豐富的外設(shè)資源和優(yōu)異的能效表現(xiàn)，特別適用于成本敏感的傳感器應(yīng)用和實(shí)時控制系統(tǒng)。本文基于其數(shù)據(jù)手冊，重點(diǎn)介紹其核心特性、內(nèi)存結(jié)構(gòu)、外設(shè)功能及系統(tǒng)設(shè)計要點(diǎn)。

一、核心特性概覽

1.1 處理器架構(gòu)

• 增強(qiáng)型中檔8位RISC CPU ，支持50條指令，具備自動中斷上下文保存功能。
• 16級硬件堆棧 ，支持溢出/下溢復(fù)位（STVREN配置位控制）。
• 雙16位文件選擇寄存器（FSR） ，支持線性數(shù)據(jù)訪問和程序存儲器讀取。

1.2 內(nèi)存配置

• 程序存儲器 ：最高28 KB Flash，支持分區(qū)（Application Block、Boot Block、Storage Area Flash）。
• 數(shù)據(jù)存儲器 ：最高2 KB SRAM + 256字節(jié)EEPROM。
• 內(nèi)存保護(hù)機(jī)制 ：支持代碼保護(hù)和寫保護(hù)，防止未授權(quán)訪問。

1.3 工作條件

• 電壓范圍 ：1.8V ~ 5.5V
• 溫度范圍 ：
  • 工業(yè)級：-40°C ~ 85°C
  • 擴(kuò)展級：-40°C ~ 125°C

二、豐富的外設(shè)資源

2.1 數(shù)字外設(shè)

• 定時器 ：
  • 1個8/16位Timer0
  • 2個16位Timer1/3（帶門控）
  • 3個8位Timer2/4/6（帶硬件限制定時器HLT）
• PWM與CCP ：
  • 2個CCP模塊（16位捕獲/比較，10位PWM）
  • 3個獨(dú)立10位PWM模塊
• 通信接口 ：
  • 2個EUSART（支持RS-232/RS-485/LIN）
  • 2個MSSP（支持SPI和I2C）
• 可配置邏輯單元（CLC） ：4個CLC，支持組合邏輯和時序邏輯。
• 互補(bǔ)波形發(fā)生器（CWG） ：支持全橋/半橋驅(qū)動，帶死區(qū)控制。

2.2 模擬外設(shè)

• ADC with Computation（ADCC） ：
  • 10位分辨率，最高35個外部通道 + 4個內(nèi)部通道
  • 支持在Sleep模式下運(yùn)行
• 8位DAC ：輸出可路由至兩個I/O引腳，內(nèi)部連接至ADC和比較器。
• 比較器（CMP） ：最多4個外部輸入，輸出可通過PPS重映射。
• 零交叉檢測（ZCD） ：檢測AC信號過零點(diǎn)。
• 固定電壓參考（FVR） ：提供1.024V、2.048V、4.096V三檔輸出。

三、時鐘結(jié)構(gòu)與電源管理

3.1 時鐘源

• 內(nèi)部振蕩器 ：
  • HFINTOSC：1~32 MHz，可調(diào)精度±2%
  • LFINTOSC：31 kHz
• 外部振蕩器 ：
  • EC模式（高/低功耗）
  • SOSC：32.768 kHz晶體或外部時鐘

3.2 電源管理

• Sleep模式 ：功耗可低至600 nA（WDT關(guān)閉）。
• 活動時鐘調(diào)諧（ACT） ：利用SOSC校準(zhǔn)HFINTOSC頻率，提升通信精度。
• BOR與PWRT ：支持可配置的欠壓復(fù)位和上電延時。

四、開發(fā)與調(diào)試支持

• ICSP?與ICD ：通過兩個引腳實(shí)現(xiàn)在線串行編程和調(diào)試。
• PPS（外設(shè)引腳選擇） ：靈活映射數(shù)字外設(shè)至任意I/O引腳。
• 自動上下文保存 ：中斷時自動保存關(guān)鍵寄存器至影子寄存器。

五、典型應(yīng)用場景

• 傳感器接口 ：利用高精度ADC和CVD技術(shù)實(shí)現(xiàn)電容觸摸感應(yīng)。
• 電機(jī)控制 ：通過CWG和PWM實(shí)現(xiàn)無刷直流電機(jī)驅(qū)動。
• 通信網(wǎng)關(guān) ：借助EUSART和MSSP實(shí)現(xiàn)多協(xié)議串行通信。
• 低功耗設(shè)備 ：適用于電池供電的便攜式設(shè)備。

六、設(shè)計建議

1. 電源去耦 ：每個VDD/VSS引腳都應(yīng)接0.1 μF陶瓷電容，高頻噪聲環(huán)境下可并聯(lián)0.01 μF電容。
2. MCLR引腳 ：若未使用調(diào)試功能，可直接接VDD，也可串聯(lián)10 kΩ電阻和100 nF電容以提高抗干擾能力。
3. 未使用I/O ：配置為輸出低電平或通過1~10 kΩ電阻接地。