Z86E15 OTP CMOS Z8 8位OTP鍵盤控制器：特性、參數(shù)與應(yīng)用解析

在電子設(shè)備不斷發(fā)展的今天，微控制器作為核心組件，其性能和功能直接影響著整個系統(tǒng)的運行。Z86E15 OTP CMOS Z8 8位OTP鍵盤控制器就是這樣一款具有獨特優(yōu)勢的產(chǎn)品。下面，我們將從它的特性、參數(shù)以及編程使用等方面進行詳細(xì)介紹。

文件下載：Z86E1505PSC.pdf

一、產(chǎn)品特性

1. 基本參數(shù)

Z86E15屬于單芯片Z8 MCU家族，擁有4 KB的EPROM和188字節(jié)的通用RAM。它的工作電壓范圍為4.5V - 5.5V，工作溫度范圍是0°C到 +70°C，低功耗特性顯著，在5 MHz時功耗僅為60 mW。此外，它還具備五個來自不同源的向量優(yōu)先級中斷。

2. 功能特點

• 高效的計數(shù)器/定時器：提供一個8位可編程計數(shù)器/定時器（TO），由6位可編程預(yù)分頻器驅(qū)動。預(yù)分頻器可將時鐘源輸入頻率除以1到64之間的任意整數(shù)，當(dāng)計數(shù)器和預(yù)分頻器達到計數(shù)終點時，會產(chǎn)生定時器中斷請求IRQ4。計數(shù)器可靈活編程，支持多種工作模式，如單通模式和模n連續(xù)模式，且可隨時讀取計數(shù)器值而不影響其計數(shù)模式。
• 強大的中斷管理：具有五個不同的中斷源，這些中斷可屏蔽且有優(yōu)先級之分。通過可編程優(yōu)先級編碼器解決多個中斷待處理時的優(yōu)先級問題，所有中斷都通過程序內(nèi)存中的位置進行向量處理。
• 低EMI設(shè)計：通過對設(shè)備輸出驅(qū)動器和時鐘電路進行多項修改，實現(xiàn)了低電磁干擾（EMI）。
• 內(nèi)部RC振蕩器：內(nèi)部提供電容以支持RC振蕩器配置，使用1%精度的電阻可實現(xiàn)±10%的精確頻率振蕩，同時也可接受來自RCIN的外部時鐘。
• 看門狗定時器（WDT）：若在掩碼選項中啟用，上電時會自動激活。它是一個可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)定時器，由系統(tǒng)時鐘驅(qū)動，達到終端計數(shù)時會復(fù)位Z8。WDT必須在每個時間周期內(nèi)至少刷新一次，可通過掩碼選項啟用。
• 上電復(fù)位（POR）：由系統(tǒng)振蕩器觸發(fā)的定時器電路，用于實現(xiàn)上電復(fù)位功能。POR時間可使Vcc和振蕩器電路在指令執(zhí)行前穩(wěn)定，其周期定義為(POR(ms)=frac{589824}{f_{(Hz)}})，在4 MHz時，停止模式恢復(fù)后POR定時器會被旁路。

二、引腳描述

1. 40 - 引腳DIP配置

包含P30 - P33、P20 - P27、P00 - P07等引腳，不同引腳具有不同的功能，如輸入、輸出、電源等。部分引腳在正常操作時有特定的使用要求，例如引腳5和6在正常操作時用于測試接地，連接方式不同會有不同的輸出情況。

2. 44 - 引腳PLCC配置

同樣有多種功能引腳，如測試引腳、電源引腳、輸入輸出引腳等，并且引腳43和44在正常操作時用于測試接地，連接方式會影響CLKOUT的輸出。

3. 44 - 引腳QFP配置

引腳功能豐富，包括輸入、輸出、電源、未連接等不同類型的引腳，引腳43和44也用于測試接地，連接方式與輸出相關(guān)。

三、電氣參數(shù)

1. 絕對最大額定值

• 電源電壓（Vcc）范圍為 - 0.3V到 +7.0V。
• 存儲溫度（TSTG）范圍是 - 65°C到 +150°C。
• 工作環(huán)境溫度（T）范圍為0°C到 +105°C。

2. 電容參數(shù)

在(T{A}=25^{circ} C)、(V{CC}=GND=0 ~V)、(f=1.0 MHz)且未測量引腳接地的條件下，輸入電容、輸出電容和I/O電容的最大值均為12pF，頻率公差為±10%。

3. DC特性

涵蓋時鐘輸入高/低電壓、輸入高/低電壓、輸出高/低電壓、輸出泄漏電流、電源電流等參數(shù)，不同端口和條件下有不同的數(shù)值要求。例如，時鐘輸入高電壓在由外部時鐘發(fā)生器驅(qū)動時，范圍為(0.7V{CC})到(V{cc}+0.3 ~V)，典型值為2.5V。

4. AC電氣特性

包含輸入時鐘周期、時鐘輸入上升和下降時間、輸入時鐘寬度等多個參數(shù)，這些參數(shù)在不同的電壓和條件下有相應(yīng)的數(shù)值規(guī)定，如輸入時鐘周期在5.0V時為200 - 250 ns。

四、引腳功能

1. RCIN

連接精密電阻與電源，形成精密RC振蕩器。

2. CLKOUT

系統(tǒng)時鐘，運行頻率與RC振蕩器相同，僅用于測試。

3. 端口功能

• 端口0（P07 - P00）：8位、CMOS兼容的開漏輸出端口。
• 端口1（P17 - P10）：同樣是8位、CMOS兼容的開漏輸出端口。
• 端口2（P27 - P20）：8位、CMOS兼容端口，具有4位輸入和4位可編程I/O功能，不同引腳的上拉電阻值不同。
• 端口3（P37 - P30）：8位、CMOS兼容的I/O端口，有四個固定輸入（P33 - P30）和四個固定輸出（P37 - P34），輸入具有10.4 Kohm上拉電阻，輸出可直接驅(qū)動LED，還可通過軟件控制提供四個外部中斷請求信號。

4. 程序內(nèi)存

16位程序計數(shù)器可尋址4 KB的程序內(nèi)存空間，前12個字節(jié)用于中斷向量，12到4095字節(jié)為片上掩膜編程ROM，4096及以上地址保留。

5. 寄存器文件

由四個I/O端口寄存器、188個通用寄存器（不包括P00 - P03）和11個控制與狀態(tài)寄存器組成，指令可通過8位地址字段直接或間接訪問寄存器，在4位模式下，寄存器文件分為九個工作寄存器組。

五、編程使用

1. EPROM編程信號

• TEST1（Vpp）：高電壓引腳，所有EPROM操作都需要該引腳處于高電壓，為EPROM編程提供高電壓。
• P33（Mode Latch）：當(dāng)(V_{pph})激活且該引腳為高電平時，用于鎖存模式。
• P32（Oeb - Output Enable）：控制數(shù)據(jù)總線方向，信號作為預(yù)充電信號輸入到EPROM，低電平時數(shù)據(jù)從EPROM輸出，高電平時數(shù)據(jù)輸入到EPROM。
• P31（EPMH）：在EPROM受保護時用于讀取選項位，高電平時在POR期間可從EPROM讀取選項位。
• P30（Volt_Clamp）：用于禁用電壓鉗位電路，低電平時電路啟用，高電平時禁用并可進行裕度測試。
• P20（CEb）：EPROM的芯片使能信號，(V_{pph})為高電平時輸入到EPROM，為低電平有效信號。
• P21（PGMb - Program Mode）：信號為邏輯低且(V_{pph})為高電平時，允許對EPROM進行編程，數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)將被編程到EPROM內(nèi)部計數(shù)器生成地址的位置。
• P22（epadr_clk）和P23（epadr_rst）：地址由內(nèi)部地址計數(shù)器生成，通過epadr_clk信號時鐘驅(qū)動，每個時鐘使計數(shù)器加1，epadr_rst信號可將計數(shù)器復(fù)位為零，epadr_rst為高電平有效信號。

2. 選項位編程

使用模式3進行選項位編程，具體步驟為：將(V_{cc})引腳設(shè)置為高電壓（驅(qū)動設(shè)備引腳TEST1為高電壓）；驅(qū)動epadr_rst信號高電平一個周期以復(fù)位地址計數(shù)器（設(shè)備引腳P23）；在epadr_clk引腳（P22）上提供三個時鐘，使計數(shù)器計數(shù)到3；驅(qū)動模式鎖存信號（P33）高電平一個周期，將數(shù)據(jù)鎖存到模式寄存器；再次復(fù)位地址計數(shù)器，并將所需數(shù)據(jù)編程到位置0，以編程選項位的8個位置。

六、封裝信息與訂購信息

1. 封裝信息

提供40 - 引腳DIP、44 - 引腳PLCC和44 - 引腳QFP三種封裝形式，并給出了每種封裝的詳細(xì)尺寸參數(shù)。

2. 訂購信息

根據(jù)不同的速度、封裝和環(huán)境溫度要求，有不同的產(chǎn)品編號可供選擇，如Z86E1505PSC（5 MHz，40 - 引腳DIP，0°C到 +70°C，塑料標(biāo)準(zhǔn)）。

Z86E15 OTP CMOS Z8 8位OTP鍵盤控制器以其豐富的功能、良好的性能和靈活的編程特性，在電子設(shè)備中具有廣泛的應(yīng)用前景。電子工程師們在設(shè)計相關(guān)系統(tǒng)時，可根據(jù)其特點進行合理選擇和使用。大家在實際應(yīng)用中遇到過哪些與該控制器相關(guān)的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。