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PIC16F18013/14/23/24微控制器技术解析与应用指南

科技观察员 2025-10-09 13:43 次阅读
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Microchip Technology PIC16F18013/14/23/24全功能8/14引脚微控制器 (MCU) 具有一整套数字和模拟外设,可实现成本敏感型传感器和实时控制应用。该产品系列采用8引脚至44引脚封装,内存范围为3.5KB至28KB,速度高达32MHz。PIC16F18013/14/23/24 MCU包括一个具有计算功能的10位模数转换器 (ADCC)、用于高级电容式触摸感应的自动电容分压器 (CVD) 技术、一个8位数模转换器 (DAC) 模块以及许多波形控制和通信外设。这些小尺寸、功能丰富的器件非常适合用于低成本传感器和控制应用。

数据手册:*附件:Microchip Technology PIC16F18013,14,23,24全功能8,14引脚MCU数据手册.pdf

特性

  • 内核
    • C编译器优化RISC架构
    • 运行速度
      • 直流至32MHz时钟输入操作速度
      • 最小指令时间:125ns
    • 16级深度硬件堆栈
    • 小电流上电复位 (POR)
    • 可配置上电延时定时器 (PWRT)
    • 欠压复位 (BOR)
    • 看门狗定时器 (WDT)
  • 存储器
    • 高达28KB程序闪存
    • 高达2 KB数据SRAM存储器
    • 高达256字节数据EEPROM存储器
    • 内存访问分区 (MAP),程序闪存分为:
      • 应用方框
      • 启动块
      • 存储区域闪存 (SAF) 块
    • 编程代码和写保护
    • 器件信息区 (DIA) 存储
      • 固定参考电压 (FVR) 测量数据
      • Microchip唯一标识符 (MUI)
    • 器件特性信息 (DCI) 存储
      • 编程/擦除行尺寸
      • 引脚数详情
    • 直接、间接和相对寻址模式
  • 工作电压范围:1.8 V至5.5 V
  • 工作温度范围
    • -40 °C至+85 °C - 工业级
    • -40 °C至+125 °C(扩展)
  • 节能功能
    • 睡眠
      • 降低器件功耗
      • 在执行ADC转换的同时降低系统电气噪声
    • 低功率模式
      • 3V/25°C时典型睡眠电流<900nA(启用WDT)
      • 3V/25°C时典型睡眠电流<600nA(禁用WDT)
      • 工作电流:48µA(典型值,32kHz、3V/25°C时)
      • 4MHz、5V/25°C时典型值<1mA
  • 模拟外设
    • 带计算功能的模数转换器 (ADCC)
      • 10位分辨率
      • 多达35个外部输入通道
      • 4个内部输入通道
      • 内部ADC振荡器 (ADCRC)
      • 在睡眠模式下工作
      • 可选的自动转换触发器源
    • 电荷泵模块可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
    • 2个固定电压基准 (FVR)
      • 可选1.024 V、2.048 V和4.096 V输出电平
      • 前房容积率内部连接至ADC
      • FVR2内部连接至比较器和DAC
  • 数字外设
    • 2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
    • 具有10位分辨率的3个脉宽调制器 (PWM)
    • 4个可配置逻辑单元 (CLC),集成组合和顺序逻辑
    • 1个可配置8/16位定时器 (TMR0)
    • 2个16位定时器 (TMR1/3),带栅极控制
    • 3个8位定时器 (TMR2/4/6),带硬件限制定时器 (HLT)
    • 1个数控振荡器 (NCO)
      • 生成真正的线性频率控制和更高的频率分辨率
      • 输入时钟高达64 MHz
    • 多达2个增强型通用同步异步接收器发射器 (EUSART)
      • RS-232、RS-485和LIN兼容
      • 启动时自动唤醒
    • 多达2个主机同步串行端口 (MSSP)
      • 串行外设接口 (SPI) 模式,具有客户端选择同步功能
      • 集成电路总线 (I^2^C) 模式,具有7/10位寻址模式
    • 外设引脚选择 (PPS) 支持数字I/O的引脚映射
    • 器件I/O端口
      • 多达35个I/O引脚
      • 1个仅输入引脚
      • 独立I/O方向、开漏、输入阈值、转换率和弱上拉控制
      • 多达25个引脚上的变化中断 (IOC)
      • 1个外部中断引脚
  • 时钟结构
    • 高精度内部振荡器块 (HFINTOSC)
      • 可选频率高达32 MHz
      • 校准时±2%
    • 内部31kHz振荡器 (LFINTOSC)
    • 外部高频时钟输入,具有2个外部时钟 (EC) 功率模式
    • 辅助振荡器 (SOSC)
  • 编程/调试
    • 经由2个引脚实现在线串行编程™ (ICSP™)
    • 经由2个引脚通过3个断点进行在线调试 (ICD)
    • 片上集成调试
  • 8引脚PDIP、8引脚SOIC、8引脚DFN、14引脚PDIP、14引脚SOIC、14引脚TSSOP和16引脚QFN封装选项

框图

1.png

内核数据路径图

2.png

PIC16F18013/14/23/24微控制器技术解析与应用指南

一、产品概述

Microchip Technology公司的PIC16F18013/14/23/24系列是8位/14引脚全功能微控制器,属于PIC16F18076产品家族。该系列专为成本敏感型传感器和实时控制应用设计,具有丰富的外设组合和低功耗特性。

主要特性

  • 内核架构‌:优化的RISC架构,最高32MHz时钟输入,125ns最小指令周期
  • 内存配置‌:
    • 程序闪存:3.5KB至7KB(不同型号)
    • 数据SRAM:128-512字节
    • 数据EEPROM:128字节
  • 工作特性‌:
    • 宽电压范围:1.8V至5.5V
    • 工业级温度范围:-40°C至85°C
    • 扩展温度范围:-40°C至125°C(可选)

二、关键外设功能

1. 模拟外设

  • 10位ADC带计算功能(ADCC) ‌:
    • 支持自动电容分压器(CVD)技术,用于高级电容式触摸传感
    • 最多35个外部输入通道和4个内部输入通道
    • 可在睡眠模式下工作
  • 8位DAC模块‌:
    • 输出可用于ADC和比较器的参考
  • 比较器模块‌:
    • 可配置输出极性
    • 通过外设引脚选择(PPS)实现外部输出

2. 数字外设

  • PWM模块‌:
    • 多达5个10位PWM输出
    • 支持硬件限制定时器(HLT)
  • 通信接口‌:
    • 增强型USART(支持RS-232/485/LIN)
    • MSSP模块(支持SPI/I2C模式)
  • 可配置逻辑单元(CLC) ‌:
    • 4个集成组合和时序逻辑单元

三、低功耗特性

该系列微控制器提供了出色的低功耗性能:

  • 睡眠模式电流‌:
    • WDT使能时<900nA @3V/25°C
    • WDT禁用时<600nA @3V/25°C
  • 工作模式电流‌:
    • 32kHz时48μA @3V/25°C
    • 4MHz时<1mA @5V/25°C

低功耗模式特性包括多种省电功能,如通过睡眠模式降低功耗,以及在执行ADC转换时减少系统电气噪声。

四、封装与引脚配置

该系列提供多种封装选项:

器件型号8-Pin PDIP8-Pin SOIC8-Pin DFN14-Pin PDIP14-Pin SOIC14-Pin TSSOP16-Pin QFN
PIC16F18013
PIC16F18014
PIC16F18023
PIC16F18024

五、开发建议

1. 最小系统连接

  • 所有VDD和VSS引脚必须连接,建议每个电源引脚对添加去耦电容(0.1μF陶瓷电容)
  • MCLR引脚需要连接,典型配置为10kΩ上拉电阻和100-470Ω限流电阻
  • ICSP编程引脚(PGC/PGD)应保持短走线

2. 时钟配置

器件支持多种时钟源:

  • 外部时钟(EC模式)
  • 内部高精度振荡器(HFINTOSC,最高32MHz)
  • 内部低频振荡器(LFINTOSC,31kHz)
  • 次级振荡器(SOSC,32.768kHz)

通过RSTOSC配置位可选择上电后的默认时钟源。

六、典型应用

PIC16F18013/14/23/24系列非常适合以下应用场景:

  1. 低成本传感器接口
  2. 实时控制系统
  3. 电容式触摸控制
  4. 低功耗物联网节点
  5. 小型电机控制
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