Z86C83/C84/E83 CMOS Z8? MCU：嵌入式控制的理想之選

在嵌入式控制領域，一款性能卓越、功能豐富的微控制器（MCU）對于實現各種復雜應用至關重要。Z86C83/C84/E83 CMOS Z8? MCU便是這樣一款值得關注的產品，它以其獨特的架構和強大的功能，為工程師們提供了廣闊的設計空間。

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一、產品概述

Z86C83/C84/E83隸屬于Z8? MCU家族，具備獨特的寄存器到寄存器架構，有效避免了累加器瓶頸問題，相較于RISC處理器，顯著提升了代碼效率。該系列MCU適用于眾多嵌入式控制應用場景，如家電、過程控制、鍵盤、安全系統、電池充電器以及汽車模塊等。

產品特性

此外，它還具有以下特性：

1. 封裝形式多樣：提供28 - Pin DIP、SOIC和PLCC封裝，方便不同應用場景的需求。
2. 時鐘速度：時鐘速度可達16 MHz，滿足高速處理需求。
3. 擴展寄存器組：擁有三個擴展寄存器組，增強了系統的控制能力。
4. A/D和D/A轉換器：8通道、8位A/D轉換器，具備跟蹤和保持功能以及獨特的R - Ladder (A GND) 偏移控制；Z86C84還配備兩個8位D/A轉換器，具有可編程增益級，建立時間僅3 μs。

二、引腳說明

不同型號的Z86C83/C84/E83在引腳配置上存在一定差異，下面為大家詳細介紹：

Z86C83和標準模式Z86E83

Z86C84

Z86E83（EPROM 編程模式）

三、電氣特性

絕對最大額定值

標準測試條件

該系列 MCU 的特性在標準測試條件下適用，所有電壓均參考接地。例如，電容參數在 (T{A}=25^{circ} C) ，(V{CC}=GND = 0 ~V) ，(f = 1.0 MHz) ，未測量引腳返回 GND 的條件下測量，輸入電容、輸出電容和 I/O 電容的最大值均為 15 pF。

DC 電氣特性

不同型號在不同電壓和溫度條件下的 DC 電氣特性有所不同，如時鐘輸入高電壓、低電壓，輸入高電壓、低電壓，輸出高電壓、低電壓等參數。以 Z86C83/C84 為例，在 (V{CC}=3.0V) ，溫度范圍為 0°C 至 +70°C 時，時鐘輸入高電壓范圍為 0.7 (V{CC}) 至 (V_{CC}+0.3) ，典型值為 1.3V。

AC 電氣特性

同樣，AC 電氣特性也與電壓、溫度和時鐘頻率等因素相關。例如，輸入時鐘周期在不同電壓和溫度下有不同的要求，在 (V_{CC}=3.0V) ，溫度范圍為 0°C 至 +70°C 時，輸入時鐘周期最小值為 250 ns。

四、功能描述

復位功能

復位引腳 /RESET 用于初始化 MCU，可通過上電復位（POR）、看門狗定時器（WDT）復位或外部復位實現。在 POR 和 WDT 復位期間，內部生成的復位信號會將復位引腳拉低，持續 POR 時間。復位檢測后，內部 RST 信號會被鎖存并保持一段時間，程序執行將在 RST 釋放后的 5 - 10 個 TpC 周期后從地址 000C（十六進制）開始。

程序存儲器

C83/C84/E83/E84 可尋址高達 4 KB 的內部程序存儲器，前 12 個字節用于存儲中斷向量，其余部分為片上掩膜編程 ROM。同時，ROM 保護功能可防止外部程序讀取 ROM 內容。

擴展寄存器文件

寄存器文件得到擴展，允許更多的系統控制寄存器和外設設備及輸入/輸出端口映射到寄存器地址區域。Z8 寄存器地址空間 R0 至 R15 被實現為 16 組，每組 16 個寄存器，這些寄存器組被稱為擴展寄存器文件（ERF）。

計數器/定時器

該系列 MCU 配備兩個 8 位可編程計數器/定時器（T0 - T1），每個由一個 6 位可編程預分頻器驅動。T1 預分頻器可由內部或外部時鐘源驅動，而 T0 預分頻器僅由內部時鐘驅動。計數器可進行多種模式的編程，如啟動、停止、重啟等，還可實現級聯功能。

中斷

Z8 具有六個不同來源的中斷，這些中斷可屏蔽、可優先級排序。中斷源分為兩類：四個來自端口 3 的 P33 - P30 線，兩個來自計數器/定時器。中斷請求可通過中斷屏蔽寄存器進行全局或單獨的啟用或禁用。當多個中斷同時發生時，可編程優先級編碼器會根據中斷優先級寄存器的設置來解決優先級問題。

時鐘

片上振蕩器具有高增益、并聯諧振放大器，可連接晶體、LC、陶瓷諧振器或任何合適的外部時鐘源。晶體應采用 AT 切割，最大頻率為 16 MHz，串聯電阻（RS）小于或等于 100 Ohms。為減少接地噪聲注入到振蕩器，晶體應通過推薦的電容值連接到 XTAL1 和 XTAL2 引腳，并直接連接到設備接地引腳。

模數轉換器（ADC）

ADC 是一個 8 位半閃存轉換器，使用兩個參考電阻梯進行上 4 位（MSBs）和下 4 位（LSBs）的轉換。在采樣期間，轉換器會自動調零，轉換時間取決于內部時鐘頻率，最小轉換時間為 35 x SCLK。ADC 由 Z8 控制，其三個寄存器（兩個控制寄存器和一個結果寄存器）映射到擴展寄存器文件中。通過配置控制寄存器并寫入啟動命令，可啟動轉換過程。同時，ADC 還支持校準偏移功能，可通過選擇性啟用特殊匹配電阻來調整 (A GND) 的偏移，從而提高在特定電壓范圍內的分辨率。

數模轉換器（DAC）

Z86C84 配備兩個數模轉換器（DAC），每個 DAC 是一個 8 位電阻串，具有可編程的 0.25X、0.5X 或 1X 增益輸出緩沖器。DAC 輸出電壓在內部數據鎖存到 DAC 數據寄存器后穩定。DAC 的參考電壓可選擇模擬電源軌 (AV_{CC}) 和 (A GND) ，或外部提供的參考電壓 VDHI 和 VDLO。通過寫入相應的數據寄存器和控制寄存器，可實現 D/A 轉換，并設置增益和啟用/禁用 DAC。

電源管理

上電復位（POR）

POR 定時器功能由板載 RC 振蕩器或 XTAL 振蕩器驅動的定時器電路實現。POR 時間用于使 (V_{CC}) 和振蕩器電路穩定，然后開始執行指令。POR 定時器可由三種條件觸發：電源故障到電源正常狀態、停止模式恢復（如果 SMR 寄存器的 D5 = 1）、WDT 超時（包括從停止模式）。

HALT 模式

HALT 模式會關閉內部 CPU 時鐘，但不影響 XTAL 振蕩。計數器/定時器和外部中斷 IRQ0、IRQ1 和 IRQ2 保持活動狀態。設備可通過外部或內部產生的中斷（如 POR 或 WDT 超時）恢復，中斷請求必須被執行才能退出 HALT 模式。中斷服務程序執行后，程序將從 HALT 指令后的指令繼續執行。

STOP 模式

STOP 模式會關閉內部時鐘和外部晶體振蕩，將待機電流降低到 10 μA（典型值）或更低。STOP 模式可通過 WDT 超時、POR 或停止模式恢復來終止，處理器將從地址 000CH 重新啟動應用程序。為避免在執行睡眠指令時暫停執行中間指令，進入 STOP 或 HALT 模式前，需要先執行 NOP 指令來清空指令流水線。

停止模式恢復寄存器（SMR）

SMR 寄存器用于選擇時鐘分頻值和確定停止模式恢復的模式。該寄存器的所有位除 D7 外均為只寫位，D7 為只讀標志位，在停止模式恢復時由硬件設置，在電源上電周期時復位。SMR 寄存器的不同位控制著時鐘分頻、停止模式恢復源、停止延遲、恢復電平以及 WDT 的超時周期等功能。

看門狗定時器模式寄存器（WDTMR）

WDT 是一個可重觸發的單穩態定時器，如果達到終端計數，將復位 Z8。WDT 最初通過執行 WDT 指令啟用，并在后續執行 WDT 指令時刷新。WDT 電路由板載 RC 振蕩器或 XTAL1 引腳的外部振蕩器驅動。WDTMR 寄存器的不同位控制著 WDT 的時鐘源、超時周期、在 HALT 和 STOP 模式下的活動狀態等。

五、端口配置

端口 0

端口 0 是一個 7 位、雙向、CMOS 兼容的 I/O 端口，其中 P03 - P06 在 Z86C84 中不可用。這些 I/O 線可分別進行半字節編程，作為輸入/輸出使用。所有輸入緩沖器采用施密特觸發器，輸出驅動器為推挽式。同時，P03 - P06 具有自動鎖存功能，可在未外部驅動時提供有效的 CMOS 電平，避免輸入浮動導致的過大電流。

端口 2

端口 2 是一個 8 位、雙向、CMOS 兼容的 I/O 端口，也是 8 通道多路復用輸入到 8 位 ADC 的端口。通過編程 Port2 模式寄存器，可將端口 2 配置為數字輸入，讀取數字數據；或配置 ADC 控制寄存器，讀取 ADC 結果寄存器以評估模擬信號。端口 2 的每個 I/O 線方向可單獨配置，并且所有版本的設備都支持為每個端口 2 I/O 線單獨連接 10K（±20%）上拉電阻，通過軟件控制 P2RES 寄存器實現。

端口 3

端口 3 是一個 6 位、CMOS 兼容的端口，具有三個固定輸入（P33 - P31）和三個固定輸出（P34 - P36），可通過軟件控制進行輸入/輸出、計數器/定時器、中斷和