Z86E15 OTP CMOS Z8 8位OTP键盘控制器：特性、参数与应用解析

在电子设备不断发展的今天，微控制器作为核心组件，其性能和功能直接影响着整个系统的运行。Z86E15 OTP CMOS Z8 8位OTP键盘控制器就是这样一款具有独特优势的产品。下面，我们将从它的特性、参数以及编程使用等方面进行详细介绍。

文件下载：Z86E1505PSC.pdf

一、产品特性

1. 基本参数

Z86E15属于单芯片Z8 MCU家族，拥有4 KB的EPROM和188字节的通用RAM。它的工作电压范围为4.5V - 5.5V，工作温度范围是0°C到 +70°C，低功耗特性显著，在5 MHz时功耗仅为60 mW。此外，它还具备五个来自不同源的向量优先级中断。

2. 功能特点

• 高效的计数器/定时器：提供一个8位可编程计数器/定时器（TO），由6位可编程预分频器驱动。预分频器可将时钟源输入频率除以1到64之间的任意整数，当计数器和预分频器达到计数终点时，会产生定时器中断请求IRQ4。计数器可灵活编程，支持多种工作模式，如单通模式和模n连续模式，且可随时读取计数器值而不影响其计数模式。
• 强大的中断管理：具有五个不同的中断源，这些中断可屏蔽且有优先级之分。通过可编程优先级编码器解决多个中断待处理时的优先级问题，所有中断都通过程序内存中的位置进行向量处理。
• 低EMI设计：通过对设备输出驱动器和时钟电路进行多项修改，实现了低电磁干扰（EMI）。
• 内部RC振荡器：内部提供电容以支持RC振荡器配置，使用1%精度的电阻可实现±10%的精确频率振荡，同时也可接受来自RCIN的外部时钟。
• 看门狗定时器（WDT）：若在掩码选项中启用，上电时会自动激活。它是一个可重触发的单稳态定时器，由系统时钟驱动，达到终端计数时会复位Z8。WDT必须在每个时间周期内至少刷新一次，可通过掩码选项启用。
• 上电复位（POR）：由系统振荡器触发的定时器电路，用于实现上电复位功能。POR时间可使Vcc和振荡器电路在指令执行前稳定，其周期定义为(POR(ms)=frac{589824}{f_{(Hz)}})，在4 MHz时，停止模式恢复后POR定时器会被旁路。

二、引脚描述

1. 40 - 引脚DIP配置

包含P30 - P33、P20 - P27、P00 - P07等引脚，不同引脚具有不同的功能，如输入、输出、电源等。部分引脚在正常操作时有特定的使用要求，例如引脚5和6在正常操作时用于测试接地，连接方式不同会有不同的输出情况。

2. 44 - 引脚PLCC配置

同样有多种功能引脚，如测试引脚、电源引脚、输入输出引脚等，并且引脚43和44在正常操作时用于测试接地，连接方式会影响CLKOUT的输出。

3. 44 - 引脚QFP配置

引脚功能丰富，包括输入、输出、电源、未连接等不同类型的引脚，引脚43和44也用于测试接地，连接方式与输出相关。

三、电气参数

1. 绝对最大额定值

• 电源电压（Vcc）范围为 - 0.3V到 +7.0V。
• 存储温度（TSTG）范围是 - 65°C到 +150°C。
• 工作环境温度（T）范围为0°C到 +105°C。

2. 电容参数

在(T{A}=25^{circ} C)、(V{CC}=GND=0 ~V)、(f=1.0 MHz)且未测量引脚接地的条件下，输入电容、输出电容和I/O电容的最大值均为12pF，频率公差为±10%。

3. DC特性

涵盖时钟输入高/低电压、输入高/低电压、输出高/低电压、输出泄漏电流、电源电流等参数，不同端口和条件下有不同的数值要求。例如，时钟输入高电压在由外部时钟发生器驱动时，范围为(0.7V{CC})到(V{cc}+0.3 ~V)，典型值为2.5V。

4. AC电气特性

包含输入时钟周期、时钟输入上升和下降时间、输入时钟宽度等多个参数，这些参数在不同的电压和条件下有相应的数值规定，如输入时钟周期在5.0V时为200 - 250 ns。

四、引脚功能

1. RCIN

连接精密电阻与电源，形成精密RC振荡器。

2. CLKOUT

系统时钟，运行频率与RC振荡器相同，仅用于测试。

3. 端口功能

• 端口0（P07 - P00）：8位、CMOS兼容的开漏输出端口。
• 端口1（P17 - P10）：同样是8位、CMOS兼容的开漏输出端口。
• 端口2（P27 - P20）：8位、CMOS兼容端口，具有4位输入和4位可编程I/O功能，不同引脚的上拉电阻值不同。
• 端口3（P37 - P30）：8位、CMOS兼容的I/O端口，有四个固定输入（P33 - P30）和四个固定输出（P37 - P34），输入具有10.4 Kohm上拉电阻，输出可直接驱动LED，还可通过软件控制提供四个外部中断请求信号。

4. 程序内存

16位程序计数器可寻址4 KB的程序内存空间，前12个字节用于中断向量，12到4095字节为片上掩膜编程ROM，4096及以上地址保留。

5. 寄存器文件

由四个I/O端口寄存器、188个通用寄存器（不包括P00 - P03）和11个控制与状态寄存器组成，指令可通过8位地址字段直接或间接访问寄存器，在4位模式下，寄存器文件分为九个工作寄存器组。

五、编程使用

1. EPROM编程信号

• TEST1（Vpp）：高电压引脚，所有EPROM操作都需要该引脚处于高电压，为EPROM编程提供高电压。
• P33（Mode Latch）：当(V_{pph})激活且该引脚为高电平时，用于锁存模式。
• P32（Oeb - Output Enable）：控制数据总线方向，信号作为预充电信号输入到EPROM，低电平时数据从EPROM输出，高电平时数据输入到EPROM。
• P31（EPMH）：在EPROM受保护时用于读取选项位，高电平时在POR期间可从EPROM读取选项位。
• P30（Volt_Clamp）：用于禁用电压钳位电路，低电平时电路启用，高电平时禁用并可进行裕度测试。
• P20（CEb）：EPROM的芯片使能信号，(V_{pph})为高电平时输入到EPROM，为低电平有效信号。
• P21（PGMb - Program Mode）：信号为逻辑低且(V_{pph})为高电平时，允许对EPROM进行编程，数据总线上的数据将被编程到EPROM内部计数器生成地址的位置。
• P22（epadr_clk）和P23（epadr_rst）：地址由内部地址计数器生成，通过epadr_clk信号时钟驱动，每个时钟使计数器加1，epadr_rst信号可将计数器复位为零，epadr_rst为高电平有效信号。

2. 选项位编程

使用模式3进行选项位编程，具体步骤为：将(V_{cc})引脚设置为高电压（驱动设备引脚TEST1为高电压）；驱动epadr_rst信号高电平一个周期以复位地址计数器（设备引脚P23）；在epadr_clk引脚（P22）上提供三个时钟，使计数器计数到3；驱动模式锁存信号（P33）高电平一个周期，将数据锁存到模式寄存器；再次复位地址计数器，并将所需数据编程到位置0，以编程选项位的8个位置。

六、封装信息与订购信息

1. 封装信息

提供40 - 引脚DIP、44 - 引脚PLCC和44 - 引脚QFP三种封装形式，并给出了每种封装的详细尺寸参数。

2. 订购信息

根据不同的速度、封装和环境温度要求，有不同的产品编号可供选择，如Z86E1505PSC（5 MHz，40 - 引脚DIP，0°C到 +70°C，塑料标准）。

Z86E15 OTP CMOS Z8 8位OTP键盘控制器以其丰富的功能、良好的性能和灵活的编程特性，在电子设备中具有广泛的应用前景。电子工程师们在设计相关系统时，可根据其特点进行合理选择和使用。大家在实际应用中遇到过哪些与该控制器相关的问题呢？欢迎在评论区分享交流。