Z86E23鍵盤微控制器：特性、功能與編程詳解

在電子設計領域，微控制器是眾多項目的核心組件。今天我們來詳細探討Zilog公司的Z86E23鍵盤微控制器，它具有8K OTP（一次性可編程）功能，在鍵盤控制等應用中有著出色的表現。

文件下載：Z86E2304VSC00TR.pdf

一、產品特性

1. 基本參數

2. 封裝與功耗

采用40引腳DIP或44引腳PLCC封裝，低功耗設計，最大功耗僅165mW。具備兩種待機模式：STOP和HALT，能有效降低能耗。

3. 輸入特性

所有數字輸入為TTL電平，高壓輸入具備高壓保護功能，提高了系統的穩定性和可靠性。

二、功能概述

1. 架構與資源

基于Zilog的8位微控制器核心，擁有靈活的I/O方案、高效的寄存器和地址空間結構。提供8KB的EPROM和256字節的RAM（其中236字節為通用），滿足不同應用的存儲需求。

2. 計數器/定時器

配備兩個可編程的8位計數器/定時器（T0 - T1），每個都有6位可編程預分頻器。T1的預分頻器可由內部或外部時鐘源驅動，而T0的預分頻器僅由內部時鐘驅動。預分頻器可將時鐘源輸入頻率除以1 - 64的任意整數，當計數器和預分頻器計數結束時，會產生定時器中斷請求（IRQ4或IRQ5）。計數器可進行多種模式編程，如單通模式和模n連續模式，且計數器可隨時讀取而不影響其值或計數模式。

3. 中斷系統

具有六個不同來源的可屏蔽和優先級中斷，其中四個來自端口3的P33 - P30，兩個來自計數器/定時器。中斷請求由中斷屏蔽寄存器全局或單獨啟用或禁用，當多個中斷待處理時，由可編程優先級編碼器根據中斷優先級寄存器進行優先級處理。所有中斷通過程序內存中的位置進行向量處理，中斷激活時會保存程序計數器和狀態標志，并跳轉到中斷服務程序的向量位置。

4. 時鐘系統

片上振蕩器可連接晶體、LC、陶瓷諧振器或任何合適的外部時鐘源（XTAL1為輸入，XTAL2為輸出）。晶體建議采用AT切割，最大頻率4MHz，串聯電阻（RS）小于等于100歐姆，需使用推薦電容（10pF < CL < 150pF）連接到地。

5. 低EMI設計

通過移除內部二分頻電路和修改片上振蕩器，降低了EMI發射，減少了對其他設備的干擾。

6. 待機模式

• HALT模式：關閉內部CPU時鐘，但不關閉XTAL振蕩，計數器/定時器和外部中斷IRQ0、IRQ1、IRQ2、IRQ3保持活躍?？赏ㄟ^外部或內部產生的中斷恢復，中斷服務程序執行后，程序從HALT指令后的指令繼續執行。
• STOP模式：關閉內部時鐘和外部晶體振蕩，將待機電流降低到5μA（典型值）或更低。通過復位終止該模式，處理器從地址000CH重新啟動應用程序。進入STOP或HALT模式前，需先執行NOP指令清空指令流水線，避免在指令執行中途暫停。

三、引腳說明

1. 標準模式

• 40引腳DIP封裝：不同引腳具有不同功能，如VCC為電源供應，XTAL1和XTAL2用于連接晶體或時鐘源，RESET為復位引腳等。部分引腳用于測試，客戶需將其作為“浮動引腳”處理，同時為避免系統ESD故障，特定引腳（如Pin 9）必須接地。
• 44引腳PLCC封裝：與40引腳DIP封裝類似，但引腳布局和功能分配有所不同，同樣存在用于測試的“浮動引腳”和需接地的引腳以防止ESD故障。

2. EPROM模式

• 40引腳DIP封裝：引腳功能與標準模式不同，如CE為芯片使能，VPP為編程電壓，EPM為EPROM編程模式等。同樣有測試用的“浮動引腳”和需接地的引腳。
• 44引腳PLCC封裝：引腳功能和布局也相應調整，以適應EPROM編程模式的需求。

四、編程模式

1. 用戶模式

Z86E23提供多種用戶模式，每種模式有不同的AC定時周期。

• EPROM Read1和Read2：可將Z86E23作為標準2764A EPROM進行讀取，通過驅動/EPM引腳到VH并激活/CE和/OE實現。此模式在執行EPROM保護周期后無效。
• Program：采用智能編程算法，VCC為6.0V，VPP為12.5V，編程脈沖以1ms為增量，最多25個脈沖，驗證后發出三倍編程周期時長的脈沖確保編程正確。
• Program Verify：作為智能編程算法的一部分，確保在最壞情況下的數據完整性，與EPROM讀取模式的區別在于VPP激活且VCC必須為6.0V。
• EPROM和RAM Protect：為增強程序安全性，提供EPROM和RAM保護周期。執行EPROM保護周期后，禁止EPROM讀取、驗證和編程周期；執行RAM保護周期可禁用對寄存器內存上128字節（不包括模式和配置寄存器）的訪問，但需先設置IMR（R251）的第6位。

2. 編程波形和流程

編程過程涉及多個參數的設置，如地址建立時間、數據建立時間、VCC建立時間等。編程流程遵循智能編程算法，包括編程脈沖的施加、驗證和最終數據比較等步驟。

五、控制寄存器

Z86E23擁有多個控制寄存器，用于配置和控制微控制器的各種功能，如定時器模式、計數器/定時器值、端口模式、中斷優先級和屏蔽等。每個寄存器的不同位具有不同的功能，通過對這些寄存器的操作，可以靈活地實現各種應用需求。

六、封裝信息與訂購信息

1. 封裝尺寸

提供40引腳DIP和44引腳PLCC封裝，文檔中詳細給出了兩種封裝的尺寸參數，包括毫米和英寸單位的最小、最大值和典型值。

2. 訂購信息

產品編號包含了速度、溫度范圍、封裝類型和環境標準等信息。例如，Z86E2304PSC表示4MHz、40引腳DIP封裝、溫度范圍0°C至 +70°C、塑料標準環境的產品。用戶可聯系Zilog銷售辦公室獲取所需部件。

Z86E23鍵盤微控制器以其豐富的功能、低功耗和靈活的編程模式，為電子工程師在鍵盤控制等應用中提供了一個強大而可靠的解決方案。在實際設計中，我們需要根據具體需求合理配置和使用其各種功能，以實現最佳的性能和穩定性。你在使用類似微控制器時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區分享。