Z86C02/E02/L02微控制器：高性价比的512字节ROM CMOS解决方案

在电子设计领域，寻找一款既经济实惠又功能强大的微控制器是许多工程师的追求。Zilog的Z86C02/E02/L02微控制器（MCUs）就是这样一款值得关注的产品，它属于Z8®单芯片MCU家族，为软件/硬件系统扩展提供了便利。

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一、产品特性

1.1 多样化的ROM选项

Z86C02/E02/L02提供ROM Mask/OTP选项，其中Z86C02/E02具备低噪声特性，还拥有ROM保护和自动锁存功能。同时，它们都配备了永久看门狗定时器（WDT），为系统的稳定性提供保障。此外，Z86C02/L02还具备RC振荡器和32 KHz操作能力。

1.2 统一的基本参数

三款微控制器的ROM均为512 KB，RAM为61字节，速度可达8 MHz，自动锁存和永久WDT功能均为可选。

1.3 丰富的功能特性

• 计数器/定时器：拥有一个可编程的8位计数器/定时器，配备6位可编程预分频器，可满足多种计数和定时需求。
• 工作温度与电压范围：标准温度范围为 -40 °C至105 °C，不同型号的工作电压范围有所不同，Z86C02为3.0V至5.5V，Z86E02为4.5V至5.5V，Z86L02为2.0V至3.9V。
• 振荡器：Z86C02/L02的片上振荡器可接受RC、晶体、陶瓷谐振器、LC或外部时钟驱动；Z86E02 SL1903的片上振荡器可接受RC或外部时钟驱动，而Z86E02则可接受晶体、陶瓷谐振器、LC或外部时钟驱动。
• 中断系统：具备五个向量、优先级中断，来自五个不同的源，可灵活处理各种中断请求。
• 比较器：板载两个比较器，可处理模拟信号，为模拟信号处理提供了便利。
• 低功耗：功耗仅为50mw，适合对功耗要求较高的应用场景。
• 可编程中断极性：可根据实际需求对中断极性进行编程，提高系统的灵活性。
• 快速指令指针：在8 MHz时钟下，指令指针速度可达1.5 µs，提高了系统的运行效率。
• 待机模式：提供STOP和HALT两种待机模式，可有效降低功耗。
• 数字输入：具备十四个CMOS电平的数字输入，采用施密特触发，提高了输入信号的抗干扰能力。
• 低电压保护：具备低电压保护功能，可防止系统在低电压下出现异常。

二、引脚描述

2.1 18引脚封装

Z86C02/E02/L02采用18引脚DIP和SOIC封装，不同模式下引脚功能有所不同。

• 标准模式：各引脚具有明确的功能，如VCC为电源供应，XTAL1和XTAL2用于晶体振荡器时钟输入和输出，P0、P2和P3端口用于输入/输出等。
• EPROM模式：引脚功能发生变化，如XTAL2无功能，XTAL1作为/CE，P31作为/OE等，用于对EPROM进行编程和操作。

2.2 引脚功能说明

• 数据总线：D7 - D0为数据总线，可用于读写EPROM数据。
• 电源引脚：VCC为电源供应，不同模式下电压有所不同，如EPROM读取模式为5V，其他模式为6.4V。
• 控制引脚：/CE为芯片使能（低电平有效），/OE为输出使能（低电平有效），EPM用于控制EPROM编程模式，VPP为编程电压，Clear用于复位内部地址计数器，Clock为地址时钟，/PGM为编程模式（低电平有效）。

三、电气特性

3.1 绝对最大额定值

规定了器件在各种参数下的最大承受范围，如环境温度、存储温度、引脚电压、功耗、电流等，使用时需严格遵守，以免造成器件损坏。

3.2 电容特性

在特定测试条件下，输入电容最大为15 pF，输出电容最大为20 pF，I/O电容最大为25 pF。

3.3 DC电气特性

不同型号在不同温度和电压下的直流电气特性有所差异，如时钟输入高/低电压、输入高/低电压、输出高/低电压、比较器输入偏移电压、电源电流、待机电流等，这些参数为电路设计提供了重要参考。

3.4 AC电气特性

在标准模式和低噪声模式下，对时钟周期、上升/下降时间、脉冲宽度等参数都有明确规定，确保系统的时序准确性。

四、功能描述

4.1 复位功能

通过上电复位（POR）或看门狗定时器复位实现。POR由片上RC振荡器驱动的定时器电路实现，确保VCC和振荡器电路稳定后开始执行指令。看门狗定时器（WDT）是一个可重触发的单稳态定时器，若达到终端计数将复位Z8。

4.2 程序内存

Z8可寻址512字节的内部程序内存，前12字节用于中断向量，其余为片上一次性可编程ROM。

4.3 寄存器文件

由三个I/O端口寄存器、61个通用寄存器和12个控制与状态寄存器组成，指令可直接或间接访问寄存器，通过寄存器指针可实现4位寄存器寻址。

4.4 堆栈指针

Z8拥有8位堆栈指针，复位后设置为00Hex。

4.5 通用寄存器

上电后寄存器未定义，在VCC电压指定的工作范围内复位时，寄存器保持最后值，但R254复位后设置为00Hex。

4.6 计数器/定时器

有一个8位可编程计数器/定时器（T1），由6位可编程预分频器驱动，可选择内部或外部时钟源。计数器可设置多种工作模式，如单通模式和模N连续模式。

4.7 中断系统

有五个来自四个不同源的中断，可屏蔽和优先级排序，通过中断屏蔽寄存器和优先级编码器进行控制。

4.8 时钟

片上振荡器可连接晶体、陶瓷谐振器或外部时钟源，晶体应选用AT切割、8 MHz最大、串联电阻小于等于100 Ohms的类型。

4.9 待机模式

• HALT模式：关闭内部CPU时钟，但晶体振荡不停，计数器/定时器和外部中断IRQ0 - IRQ3保持活跃，通过中断恢复。
• STOP模式：关闭内部时钟和外部晶体振荡，待机电流降至10 µA，通过P27引脚的低电平输入释放，程序从000C(Hex)开始执行。

4.10 看门狗定时器

通过WDT指令启用，启用后无法停止，需在每个Twdt周期内刷新，否则控制器将复位。WDT指令会影响标志位，WDT不运行在停止模式，除非选择永久WDT启用选项；在暂停模式下，需执行WDH指令或选择永久WDT启用选项才能运行。

4.11 自动复位电压

Z8内置自动复位电路，当检测到VCC低于VLV时复位。

五、选项与编程

5.1 可选功能

提供ROM保护、低噪声、自动锁存禁用、RC振荡器和永久WDT启用等功能选项。Z86E02编程后需电源循环以完全实现所选选项。

5.2 低噪声模式

选择低噪声选项可使Z8工作在低EMI发射模式，降低驱动转换速率，限制内部时钟频率，消除振荡器二分频电路。

5.3 EPROM模式

在EPROM模式下，Z8的引脚功能发生变化，需注意防止意外进入OTP模式，可通过二极管和电容进行电压钳位。

5.4 编程算法

Z86E02的编程算法包括初始化、编程、验证等步骤，通过特定的编程波形和时序实现。

六、控制寄存器

Z8的控制寄存器包括定时器模式寄存器、计数器定时器1寄存器、预分频器寄存器、端口模式寄存器、中断优先级寄存器、中断请求寄存器、中断屏蔽寄存器、标志寄存器、寄存器指针和堆栈指针等，用于配置和控制微控制器的各种功能。

七、封装与订购信息

7.1 封装信息

提供18引脚DIP和SOIC封装，详细给出了封装的尺寸参数。

7.2 订购信息

根据不同的温度范围（标准温度和扩展温度）和封装类型（DIP和SOIC），提供了相应的产品型号，方便用户选择。

Z86C02/E02/L02微控制器以其丰富的功能、多样的选项和合理的价格，为电子工程师提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，工程师可根据具体需求选择合适的型号和配置，充分发挥其性能优势。你在使用这类微控制器时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验。