‌PIC16F180XX微控制器技术解析与应用指南

科技观察员 2025-10-10 391

描述

Microchip Technology PIC16F180微控制器具有一系列数字和模拟外设，可满足成本敏感型传感器和实时控制需求。Microchip Technology PIC16F180的内存范围为3.5KB至28KB，速度高达32MHz，采用8至44引脚封装。微控制器有一个带计算功能的10位模数转换器、自动电容式电压分频器技术和一个8位数模转换器模块。各种波形控制和通信外设使这些设备成为低成本传感器和控制应用的理想选择。

数据手册：*附件：Microchip Technology PIC16F180微控制器数据手册.pdf

特性

芯体功能
- C编译器优化RISC架构
- 运行速度
  - 时钟输入：DC 32MHz
  - 最小指令时间：125ns
- 16级深度硬件堆栈
- 低电流上电复位（POR）
- 可配置上电定时器（PWRT）
- 断电重置（BOR）
存储器
- 高达28KB程序闪存
- 高达2KB数据SRAM存储器
- 多达256B的数据电可擦除可编程只读存储器
- 存储器访问分区（MAP），程序将闪存分区为
  - 应用方框
  - 启动模块
  - 存储区闪存（SAF）块
- 可编程代码保护和写入保护
- 设备信息区（DIA）存储
  - 固定电压基准（FVR）测量数据
  - Microchip唯一标识符（MUI）
- 设备特性区（DCI）存储
  - 编程/擦除行大小
  - 引脚数详情
- 直接、间接和相对寻址模式
数字外设
- 两个捕获/比较/PWM（CCP）模块
  - 用于捕获/比较模式的16位分辨率
  - 用于脉宽调制器（PWM）模式的10位分辨率
- 三个PWM
  - 10位分辨率
- 四个可配置逻辑单元（CLC）
  - 集成组合和时序逻辑
- 一个免费波形生成器（CWG）
  - 上升和下降边缘死区控制
  - 全桥、半桥和1通道驱动
  - 多个信号源
  - 可编程死区
  - 故障关断输入
- 一个可配置8/16位定时器（TMR0）
- 两个16位定时器（TMR1/3），具有栅极控制
- 三个8位定时器（TMR2/4/6），带硬件限制定时器（HLT）
- 一个数控振荡器（NCO）
  - 生成真正的线性频率控制和提高频率分辨率
  - 输入时钟高达64MHz
- 最多两个增强型通用同步异步接收器发射器 (EUSART)：
  - 与RS-232、RS-485和LIN兼容
  - 启动时自动唤醒
- 最多两个主机同步串行端口（MSSP）
  - 串行外设接口 (SPI) 模式
- 客户端选择同步
  - 综合间电路 (I^2^C) 模式
- 7/10位寻址模式
- 外设引脚选择（PPS）
  - 支持对数字I/O的引脚映射
- 设备I/O端口特性
  - 多达35个I/O引脚
  - 一个仅输入引脚
  - 单独的I/O方向、开漏、输入阈值、转换速度和弱上拉控制
  - 多达25个引脚上的电平变化中断（IOC）
  - 一个外部中断引脚
运行特性
- 工作电压范围
  - 1.8V至5.5V
- 温度范围
  - 工业温度范围：-40°C至85°C
  - 扩展温度范围：-40°C至125°C
节电功能
- 睡眠
  - 降低设备功耗
  - 在执行ADC转换的同时降低系统电气噪声
- 低功耗模式特性
  - 睡眠
    - < 900nA典型值（3V/25°C时）（启用WDT）
    - < 600nA典型值（3V/25°C）（禁用WDT）
  - 工作电流
    - 48µA典型值（32kHz、3V/25°C时）
    - <1mA典型值（4MHz、5V/25°C时）
模拟外设
- 带计算功能的模拟数字转换器（ADCC）
  - 10位计时器分辨率
  - 多达35个外部输入通道
  - 四个内部输入通道
  - 内部ADC振荡器（ADCRC）
  - 在睡眠模式下工作
  - 可选自动转换触发器源
- 电荷泵模块
  - 在低电压下提高模拟模块的精度
- 8位数模转换器（dac）
  - 可在一个I/O引脚上提供输出
  - 与ADC和比较器的内部连接
- 一个比较器（CMP）
  - 最多4个外部输入
  - 可配置输出极性
  - 通过外设引脚选择外部输出
- 零交叉检测（ZCD）
  - 检测引脚上的交流信号何时接地
两个固定电压基准（FVR）
- 可选1.024V、2.048V和4.096V输出水平
  - FVR1内部连接至ADC
  - FVR2内部连接到比较器
时钟结构
- 高精度内部振荡器块（HFINTOSC）
  - 可选频率高达32MHz
  - 校准时为±2%
- 内部31kHz振荡器（LFINTOSC）
- 外部高频时钟输入
  - 两种外部时钟 (EC) 功率模式
- 二级振荡器 (SOSC)
编程/调试特性
- 通过两个引脚实现在线串行编程™（ICSP™)
- 经由两个引脚通过三个断点进行在线调试（ICD）
- 片上集成调试

引脚图

传感器

PIC16F180XX微控制器技术解析与应用指南‌

‌一、核心特性概述‌

PIC16F180XX系列是Microchip推出的低成本传感器与控制专用MCU，具有以下核心优势：

‌高性能RISC架构‌：32MHz主频（125ns指令周期），16级硬件栈
‌丰富存储资源‌：最大28KB Flash/2KB SRAM/256B EEPROM，支持分区保护
‌宽工作范围‌：1.8V-5.5V供电，-40℃至125℃温度适应
‌超低功耗‌：睡眠模式电流<900nA@3V，运行模式48μA@32kHz

‌二、关键外设模块详解‌

‌1. 模拟子系统‌

‌10位ADCC‌：支持35外部+4内部通道，Sleep模式下工作
‌8位DAC‌：可连接ADC/比较器，输出精度±1LSB
‌电容式触摸传感‌：集成CVD技术，无需外部元件
‌双路FVR‌：提供1.024V/2.048V/4.096V基准电压

‌2. 数字外设‌

‌波形控制‌：
- 2x16位CCP模块（PWM分辨率10位）
- 3x独立PWM，支持硬件限时器(HLT)
- 互补波形发生器(CWG)带死区控制
‌通信接口‌：
- 2xEUSART（支持LIN/RS-485）
- 2xMSSP（SPI/I²C模式，7/10位地址）
‌可编程逻辑‌：4xCLC单元实现硬件级组合逻辑

‌三、典型应用场景‌

‌1. 电容触摸控制‌

利用CVD模块实现按钮检测：

初始化CVDCON寄存器设置采样周期
通过ADCC读取电容值变化
采用滑动窗口滤波算法去抖

‌2. 电机驱动方案‌

基于CWG的H桥控制：

配置PWM占空比通过CCP1/CCP2输出
使用CLC模块实现硬件互锁保护
通过TMR1测量转速反馈

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