PIC16F72：8位CMOS FLASH微控制器的深度剖析

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)中，選擇一款合適的微控制器至關(guān)重要。PIC16F72作為Microchip公司推出的28引腳、8位CMOS FLASH微控制器，憑借其豐富的功能和出色的性能，在眾多應(yīng)用場景中得到了廣泛應(yīng)用。今天，我們就來深入探討一下這款微控制器的特點(diǎn)和應(yīng)用。

文件下載：PIC16LF72-I ML.pdf

一、器件概述

PIC16F72屬于PIC系列的中檔產(chǎn)品，具有高性能的RISC CPU。它只有35條單字指令，易于學(xué)習(xí)和掌握。除了程序分支指令為雙周期外，其他指令均為單周期執(zhí)行，大大提高了執(zhí)行效率。其工作速度范圍為DC - 20 MHz時(shí)鐘輸入，對應(yīng)DC - 200 ns的指令周期，擁有2K x 14位的程序存儲(chǔ)器和128 x 8字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），并且引腳與PIC16C72/72A和PIC16F872兼容，方便進(jìn)行升級和替換。

二、存儲(chǔ)器組織

2.1 程序存儲(chǔ)器

PIC16F72的程序存儲(chǔ)器有13位的程序計(jì)數(shù)器，可尋址范圍為0000h - 07FFh的8K x 14程序存儲(chǔ)空間。復(fù)位向量位于0000h，中斷向量位于0004h。在進(jìn)行CALL和GOTO指令時(shí)，需要注意地址的設(shè)置，不過該器件會(huì)忽略分頁位PCLATH<4:3>。

2.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被劃分為多個(gè)存儲(chǔ)體，包含通用寄存器和特殊功能寄存器。通過STATUS寄存器中的RP1和RP0位來選擇存儲(chǔ)體，每個(gè)存儲(chǔ)體最大可擴(kuò)展到7Fh（128字節(jié)）。特殊功能寄存器用于控制CPU和外設(shè)模塊的操作，不同的寄存器在不同的操作中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

三、外設(shè)特性

3.1 定時(shí)器模塊

• Timer0：8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有8位軟件可編程預(yù)分頻器，可選擇內(nèi)部或外部時(shí)鐘源，溢出時(shí)可產(chǎn)生中斷。
• Timer1：16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，帶有預(yù)分頻器，可在SLEEP模式下通過外部晶體/時(shí)鐘進(jìn)行遞增。它可以工作在定時(shí)器、同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器三種模式下。
• Timer2：8位定時(shí)器，具有8位周期寄存器、預(yù)分頻器和后分頻器，可用于產(chǎn)生PWM信號(hào)。

3.2 捕獲、比較、PWM（CCP）模塊

該模塊具有16位捕獲功能，最大分辨率為12.5 ns；16位比較功能，最大分辨率為200 ns；以及10位PWM功能。在不同的模式下，它可以實(shí)現(xiàn)對外部信號(hào)的捕獲、比較和PWM輸出控制。

3.3 同步串行端口（SSP）模塊

支持SPI和I2C兩種通信模式，可用于與其他外設(shè)或微控制器進(jìn)行通信。在SPI模式下，可實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)的同步收發(fā)；在I2C模式下，可實(shí)現(xiàn)主從設(shè)備之間的通信。

3.4 模擬 - 數(shù)字轉(zhuǎn)換器（A/D）模塊

具有5個(gè)輸入通道，可將模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換為8位數(shù)字信號(hào)。該模塊可以在SLEEP模式下工作，只需將A/D轉(zhuǎn)換時(shí)鐘設(shè)置為內(nèi)部RC振蕩器即可。

四、特殊功能

4.1 復(fù)位機(jī)制

PIC16F72支持多種復(fù)位方式，包括上電復(fù)位（POR）、MCLR復(fù)位、WDT復(fù)位和欠壓復(fù)位（BOR）。不同的復(fù)位方式會(huì)對寄存器產(chǎn)生不同的影響，通過STATUS和PCON寄存器中的相關(guān)位可以判斷復(fù)位的類型。

4.2 中斷系統(tǒng)

該器件具有多達(dá)8個(gè)中斷源，通過INTCON、PIR1和PIE1等寄存器來控制中斷的使能和標(biāo)志位。在中斷服務(wù)程序中，需要注意清除相應(yīng)的中斷標(biāo)志位，以避免遞歸中斷。

4.3 看門狗定時(shí)器（WDT）

WDT是一個(gè)獨(dú)立的RC振蕩器，可在正常操作和SLEEP模式下工作。當(dāng)WDT超時(shí)，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備復(fù)位或喚醒。可以通過配置位永久禁用WDT。

4.4 低功耗模式（SLEEP）

通過執(zhí)行SLEEP指令，設(shè)備可以進(jìn)入低功耗模式。在該模式下，振蕩器停止工作，I/O端口保持原狀態(tài)?？梢酝ㄟ^外部復(fù)位、WDT喚醒或中斷來喚醒設(shè)備。

4.5 代碼保護(hù)

通過配置位可以對程序存儲(chǔ)器進(jìn)行代碼保護(hù)，防止程序被非法讀取。

4.6 ID存儲(chǔ)區(qū)

四個(gè)內(nèi)存位置（2000h - 2003h）可用于存儲(chǔ)校驗(yàn)和或其他代碼標(biāo)識(shí)號(hào)，這些位置在正常執(zhí)行時(shí)不可訪問，但在編程/驗(yàn)證時(shí)可讀可寫。

4.7 在線串行編程（ICSP）

PIC16F72支持在線串行編程，只需使用兩條線進(jìn)行時(shí)鐘和數(shù)據(jù)傳輸，以及三條線進(jìn)行電源、接地和編程電壓，方便在最終應(yīng)用電路中對微控制器進(jìn)行編程。

五、開發(fā)支持

Microchip為PIC16F72提供了豐富的開發(fā)工具，包括MPLAB集成開發(fā)環(huán)境、MPASM匯編器、MPLAB C17和MPLAB C18 C編譯器、MPLAB SIM軟件模擬器、MPLAB ICE在線仿真器、MPLAB ICD在線調(diào)試器、PRO MATE II通用設(shè)備編程器、PICSTART Plus入門級開發(fā)編程器以及各種低成本演示板。這些工具可以幫助工程師更高效地進(jìn)行開發(fā)和調(diào)試。

六、電氣特性

在使用PIC16F72時(shí)，需要注意其電氣特性，包括電源電壓范圍、輸入輸出電壓、電流等參數(shù)。同時(shí)，還需要關(guān)注不同振蕩器模式下的頻率和功耗特性，以確保設(shè)備在不同的工作條件下都能穩(wěn)定運(yùn)行。

七、總結(jié)

PIC16F72是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的8位微控制器，具有豐富的外設(shè)和特殊功能，適用于各種應(yīng)用場景。通過合理利用其存儲(chǔ)器組織、外設(shè)特性和特殊功能，工程師可以設(shè)計(jì)出高效、可靠的電子系統(tǒng)。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要根據(jù)具體需求進(jìn)行詳細(xì)的配置和調(diào)試，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢。

希望以上內(nèi)容對各位電子工程師在使用PIC16F72進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。如果你在使用過程中遇到任何問題，歡迎在評論區(qū)留言討論。