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在对嵌入式系统的体积、耗电、集成度等指标要求越来越高的今天，仅仅有带AD变换电路的MCU已经越来越难以处理外围的其他模拟电路。据此，相继有一些MCU制造商推出了混合了模拟电路的MCU，为设计者提供了新的选择。微芯(MICROCHIP)公司的 PICl6C78X系列即为其中的一种8位MCU，该电路集成了通用运算放大器、8位DAC变换器、8位ADC变换器、可编程开关模式控制器 (PSMC)、比较器和精密参考电压于20脚的芯片内。同时具有用户可编程的低电压检测、内部振荡器、节电睡眠模式和在线编程的功能。
集成了上述模拟电路的混合式芯片具有广泛的应用，特别适合需要作闭环控制的场合。例如在电源开关控制系统的设计中，PSMC可以作开关的切换控制，DAC作电压指示，ADC、运放和比较器则用作系统监测和稳定性和动态特性的控制。 
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本文对PICl6C78系列电路的内部模拟电路资源和所用的指令等做一介绍，同时给出典型的应用实例。
1 PICl6C78系列芯片的内部结构 PICl6C78系列芯片有781和782两种。两者均有128b的用户RAM，最高可在20MHZ振荡频率下工作，有16个I／O口，4MHz内部振荡器，1个16位定时器和1个8位定时器／看门狗定时器。所不同的是16C781有1024X14位的 OTP程序存储器，而16C782有2048X14位。图1为781和782的内部结构和引脚定义，两者均有PDIP，SOIC和SSOP等多种封装形式，并有OTP和MTP编程芯片供选择。 1．1 MICROCONTROLLER 一 微控制器 他是一个8位的控制器。除了有通常PIC系列单机所有的功能外，他还具有RESET和监视功能。RESET又包括主复位和掉电复位。其中主复位又包括内部和外部(RA5)复位；掉电复位有4个电压设置点。监视功能包括看门狗定时器和EPROM代码保护。 |
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1．2 Votage Refference 一 参考电压(VR)
在25℃，5V条件下，他可以精确到3．072V±0．7％，内部连接到ADC和DAC。也可在引脚RB0输出(具有5mV拉电流／灌电流能力)。 1．3 ADC一 模数转换器 ADC具有8位分辨率，8个外部输入通道(AN7：0)，2个内部输入通道(来自VR和数模输出电压VDAC)，参考电压可以来自片脚AVDD，V，VR或VDAC。转换完成后自动触发中断服务。本模块即使在SLEEP模式下也可实现转换。 1．4 OSCILLATOR一 振荡器 可以使用标准的LP，XT，HS和RC振荡器，其中内部INTRC振荡器可以选择4MHz或37kHz两种频率中的一种。 1．5 PAMP一运算放大器 此模块的漏电流输入仅为50nA，有3 MHz和30kHz两种增益带宽乘积供选择，偏置电压校准有两种模式Vos~200μV或选择到DAC调节输出电压。他还可以选择为比较器模式。 |
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1．6 COMPARATOR一 比较器
PICl6C78X中集成了2个模拟比较器C1和C2，具有四通道输人选择、低输入偏置电压和2个速度设置属性。C1的参考源可选择为VDAC和VREFl(RA3)，C2可选为VDAC和VREF2(RA2)。比较器具有单极性和双极性两种可编程输出极性，输出到寄存器。可以对比较器单独进行中断设置，其中C2输出可同步到TIMERl时钟。 1．7 PSMC一 可编程开关模式控制器 PSMC具有PWM(脉冲宽度调制)和PSM(脉冲间隔调制)两种脉冲模式(可编程的开关频率32． 5～250kHz)供选择。在PWM模式下，模拟反馈决定脉冲宽度。在PSM模式下，可以提供模拟反馈门控脉冲；脉冲频率是可编程的；输出可以选择单输出或互补双输出，也可选斜率补偿输出。 1．8 DAC一 数模转换器 DAC具有8位分辨率，其输出可以通过编程在内部连接到比较器和ADC。当选择外部输出时VDAC在RBl输出(1mA输出／吸收能力)，他的参考源可以来自AVDD，VREFl或VR，转换时间为10μs，转换误差(INL／DNL)小于1／2LSB。 除了上述内部资源，本系列芯片内还包括标准的TIMER0，增强的TIMERl模块，可编程低电压检测。标准的TIMER0可读写8位定时器／计数器，可选8位预分频(和WDT共享)，在RA4上的可选外部时钟输入，可以进行定时器溢出中断。增强的 TIMERl模块带4位预分频的16位定时器／计数器，可选择同步和异步时钟模式，外部时钟输入在RA6上的T1CKl，外部时钟控制，在RB7上的 T1G，当CPU在INTRC模式下可选CPU LP振荡器，可设定定时器溢出中断。可编程低电压检测具有11个电压等级(2．5～4．5V)，可使用中断或查询方式得到电压等级值。 |
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2 PICl6C78X的应用
2．1 指令、仿真和编程下载 和其他PIC的MCU一样，该系列芯片采用精简指令系统RISC，共使用35条单字指令。除了程序分支需要两个周期外，其余的指令均为单周期，每条指令的执行时间最快可达200ns。 该系列单片机可以用MPLAB编程和仿真。MPLAB是廉价的PIC系列单片机开发工具。开发环境可以用MPLAB(r)IDE，仿真系统可以用MPLAB(r)ICD2000，他的程序生成器可以用MPLAB(r)C18，在线调试器可以用MPLAB (r)ICD，可以用PICSTART(r)PLUS烧写器来烧写这种系列的芯片。这种芯片还有一种更方便的编译软件PICDEM(r)MSCl图形化用户接口(GUI)，可以对各周边功能模块进行自动设定，无需编写程序代码即可验证用户电路，还可以生成汇编头文件，有助于用户代码的开发。要提醒用户注意的是一些推出较早的PIC仿真器和编程器并不支持本系列芯片。本系列芯片具有在线下载和离线下载功能。 2．2 在DC／DC中的应用例 DC／DC的作用是将一个已有的直流电压转换成设备需要的其他直流电压。16C782实现的DC／DC如图2所示。 PSMC采用了PWM脉冲模式。当场效应管被打开时，能量被储存在电感L中。由电感的电气特性可知，电流将线性上升直到场效应管被关闭。由于电感中的电流不能立即改变，当场效应管的状态切换时，L中的电流继续流过二极管并在电容C储能。这样就会使得 Vout和Vin具有一定的关系，此电路最大可达到Vout=2Vin。DAC模块提供了比较器的参考电压源，数字信号来自微控制器，在参考电压确定的情况下，R1和R2组成的模拟反馈决定了比较器另一端的输入电压，该电压又决定了PSMC在PWM方式下的脉冲信号占空比；当R1上的电压和参考电压相同时，比较器触发可编程开关模式控制器，通过缓冲器控制场效应管。微控制器中的定时器TIMERl可提供决定PWM周期的时钟信号。整个电路形成一个闭环控制。从图2可以看出，整个电路使用了很少的外围器件，而传统的DC／DC电路设计则比此电路复杂得多 |
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