用低成本微控制器取代固定功能IC

用低成本微控制器取代固定功能IC

约1.5元,您可以将许多简单的模拟和数字功能用于从脉宽调制到秒表的各种应用。

大多数工程师多年来一直认为微控制器是构建新数字产品的最佳选择。传统的TTL和CMOS功能逻辑器件多年前已经让位于单芯片MCU。然而,一些操作仍然使用固定功能的设备来实现,因为在某些情况下,MCU看起来像是过分昂贵的。不过,现在不行了。当微型MCU的价格降到1.5元时,现在是重新考虑使用固定功能电路的时候了。这里有一些想法可以帮助你朝这个方向前进。

设计实例

一个便宜的MCU可以取代比您想象的更多的分立逻辑和混合信号器件。一个例子是能够替代仍然流行的555定时器IC的两位8位微控制器。但那不是全部。廉价的MCU可以替代固定功能器件有四个基本领域:通信,系统管理,脉宽调制(PWM)和定时。下面的例子说明了它是如何完成的。

通信

在通信方面,一个例子涉及需要两个设备相互通话。一个器件使用UART进行外部串行通信,另一个器件使用串行外设接口(SPI)。所需要的是一个桥梁,作为两个设备的翻译器(图1)。 MCU代码将一种串行方法的协议转换为另一种,并提供数据缓冲和半双工数据传输。设备编程的能力使您可以更改设计,以针对您的应用对其进行优化。

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1.这里,MCU充当UART到SPI的桥接器。

另一个通信应用示例涉及使用单个双向线路在MCU和主设备之间传输数据。通常被称为1线或SDQ单线串行接口,该通信外设减少了所需物理硬件连接的数量,同时坚持使用简单MCU轻松实现的协议。这个简单的接口与外部EEPROM,SHA-1认证器,温度传感器,数字开关和电池系统监视器一起使用。

脉宽调制

大多数低成本MCU包含PWM功能。 PWM产生可变的脉冲持续时间和占空比。这些输出脉冲可以很容易地与外部低通RC滤波器平均为一个比例直流。 PWM功能也可以用作简单的数模转换器(DAC)。众多应用中有LED调光或颜色变化,伺服或步进电机控制,查找表生成信号或其他模拟相关功能。图2显示了大多数用途所需的外部RC滤波器。

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2.外部低通滤波器从PWM信号创建模拟和直流输出。

系统管理

系统和管理功能存在许多可能性。这里只是一些例子:

  • 使用MCU的非易失性存储器进行EEPROM仿真
  • 低功率六角键盘
  • 多功能复位控制器
  • 单斜率模数转换
  • ADC门槛上的唤醒和传输
  • 滞后比较器
  • 可编程频率锁定环路
  • 可编程时钟源

图3显示了廉价MCU中的非易失性铁电RAM如何取代某些应用中经常需要的EEPROM。 EEPROM用于存储启动信息,识别代码,备份数据,校准数据以及断电时必须保留的其他数据。廉价的FRAM MCU通过SPI接口与传统的控制信号相连。

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3.具有FRAM的MCU在仿真所需的外部EEPROM方面做得很好。

定时

定时功能提供了许多其他可能性。例如简单的厨房定时器,秒表,看门狗定时器或实时时钟。一个内部32kHz参考振荡器(如果有的话)可以提供定时器精度,并且可以使用外部晶体时钟来满足高精度要求。内部定时器计数器累加时钟脉冲。

图4显示了一个秒表示例。停止启动和重置按钮提供外部控制。一个7段LED显示屏显示输出。 MCU上的通用数字I / O引脚接受输入并产生输出。需要外部晶体管来控制多路复用LED显示器。

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4.便宜的MCU使秒表简单而便宜。

以上讨论的内容仅代表便宜的MCU如何解决一些接口问题的少数例子。您知道可编程性的价值,现在您可以将其应用于简单的功能,当成本合适时。

某家仪器公司曾经制作了一本电子书,阐述了低成本MCU的许多应用可能性。电子书包括简短的应用报告和代码示例的链接,以帮助您入门,并提供代码优化技巧(需要请关注公众号芯联天下回复MCU获取)。


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