簡介
Microchip最近在其LCD PIC微控制器家族新添一款快閃型微控制器--PIC16F946的新成員。此款64腳PIC微控制器內部整合LCD驅動模組，同時具有PIC微控制器常見的週邊介面，如EEPROM，A/D轉換器，以及下文將討論到的一些其他功能。整合型LCD驅動模組與整合高階週邊的組合，將使得許多消費性應用的整體系統成本得以降低且設計更加簡化。
PIC16F946較之先前的LCD型微控制器PIC16F913/914/916/917擴展了介面功能，提供了最大數目的I/O管腳﹑LCD區段驅動數和Flash程式記憶體。如圖1所示，LCD型PIC微控制器的I/O管腳﹑外部介面﹑封裝類型和LCD區段驅動數呈現不同組合，為最終產品設計拓寬了微控制器應用選擇面。PIC16F946包括多工I/O管腳以及LCD驅動模組等一系列介面功能，滿足了絕大多數應用系統的資源需求。
LCD驅動模組
PIC16F946保留了Microchip微控制器應用中常見的中等容量Flash程式記憶體，而且程式記憶體獨立於內部整合的LCD驅動模組。PIC16F946的LCD驅動模組提供了LCD區段驅動數的多種配置，能直接驅動最多168區段數的LCD模組，多時鐘源﹑多工/波形和偏置電壓等功能參數也是可配置的。LCD驅動模組中的特殊功能暫存器可以處理特定的顯示類型和應用。LCD驅動模組完成LCD區段數定義和特殊功能暫存器參數設定，LCD模組的正常顯示只需很少的微控制器資源。
其實控制LCD顯示模組上的區段和像素與配置LCD顯示模組一樣簡單。LCD資料暫存器內各個位元與LCD顯示模組的區段一一對應，因此簡單的設置或者清除資料暫存器中各位元即可顯示或者關閉LCD顯示模組上相應的區段。產生偏置電壓的排阻是LCD驅動模組驅動LCD顯示模組所需的唯一外部硬體(依配置而定）。
微控制器內部整合的週邊為強化LCD顯示模組的運作提供各種工具，例如，利用捕捉器/比較器/脈寬調變器(CCP)和比較器模組以控制LCD偏置電壓腳位上的電壓，來實現對比度控制。透過使用低於或者高於VDD的LCD驅動電壓做為LCD驅動的比較器與CCP，升壓與降壓穩壓器也可以因此實現。
除了LCD驅動模組中可選擇的許多選項外，該模組還有幾項其他值得一提的特性。這些特性可以在低功耗睡眠模式下驅動LCD。除了可以在各種中斷事件下具喚醒功能外，此一特性為低功耗和電池供電環境下應用提供了一種強大的工具。
週邊
LCD驅動模組為用戶的顯示應用提供了快捷的設計方式，同時PIC16F946微控制器豐富的週邊使它非常適用於廣泛的各種開發任務上。
藉由最基本的基本輸入/輸出埠，PIC16F946有幾種控制其他硬體裝置的方式。PIC16F946微控制器具有53支數位I/O腳，部分管腳可被配置成觸發電位變化的中斷管腳，剩餘管腳內部具有施密特觸發器輸入，少數管腳內嵌有上拉電阻。每個管腳提供高達25mA的汲取/吸入限制電流，可以直接驅動LED或者電晶體，甚至於驅動其他元件。
PIC16F946內建兩個專用的CCP(捕捉器/比較器/脈寬調變器)模組，可用來捕捉外部事件時序，產生定時輸出和更重要的PWM(脈寬調變)信號。PWM功能使PIC16F946得以作為馬達/風扇控制，交換式電源供應器(SMPS)控制器，乃至於LED背光源亮度甚或控制自身的顯示器對比度。所產生PWM信號的頻率和工作周期都是由軟體所控制。
PIC16F946有數個類比功能區塊。其中最重要的一項週邊是A/D轉換器，它讓PIC微控制器以每秒超過30k取樣數的10位元解析度，可量測最高八個類比通道。此特性能讓PIC16F946得以量測電池電壓，感測器，聲音以及其他類比電壓。
具有兩個電壓比較器與一個電壓參考器的模組也包含在PIC16F946中。這些模組有多個操作模式，讓比較器應用在廣泛的各種配置中。同時，透過從輸入端以多工傳輸方式傳到比較器，使用單顆比較器就可以做到多種量測方式。此模組也具有一個內部的可編程電壓參考器，能允許由軟體控制啟動電壓(trip voltage)，省卻外接參考器的需要。
PIC16F946的兩個週邊可以通過RS232，SPI和I2C(tm)等標準工業協定與外界進行通信。PIC微控制器也可以和很多外部裝置進行通信，包括高解析度A/D轉換器，乙太網介面裝置等等。微控制器的通信模組不但可以通信控制多個外部設備，而且允許外部裝置控制它。因此在大型系統中， PIC16F946可以作為智慧型顯示器週邊。
最後對PIC16F946中完成應用系統監控功能的週邊和特性進行分類歸納：
1．看門狗計時器（WDT）-WDI模組確保程式計數器一旦被破壞，PIC微控制器立即重置。WDT模組的預設比例(pre-scaler)和致能(enable)功能都由軟體控制。
2．可編程低電壓檢測（PLVD）-此模組專門用於中斷PIC微控制器，確保其內部供應電壓降至可編程邊限電壓以下。此特性對更新電池狀態電池量相當有用，而且該邊限可在任何時間加以改變或更新。
3．欠壓掉電復位（BOR）-此特點即時預測PIC16F946的電源電壓值，保證此值不低於所需的VDD值，同時電源電壓下降到VDD以下，PIC微控制器能夠保持重設模式直到VDD恢復為止。
4．時鐘失效時脈監控器（FSCM）- FSCM能夠在外部石英晶體失效後，保證PIC微控制器正常連續工作。
5．上電計時器和振盪器啟動計時器(OST)提供啟動期間所需的延時。OST可以保證微控制器軟體執行之前，外部石英晶體和陶瓷振盪器穩定工作。當電源電壓加上PIC微控制器後，上電計時器可以確保微控制器在一固定時間內保持重設模式，等待電源電壓穩定後再執行程式。
設計範例
為了測試PIC16F946 LCD的微控制器(見插圖4)的特徵和性能，專門開發了一個設計模擬板。PIC16F946介接一個I2C溫度感測器，32.768 kHz振盪器， 2.5V參考電壓，採用專門從Varitronix國際有限公司定制的112區段LCD。 (本模擬板中所採用的軟體和硬體可在以下網站中找到：http://www.microchip.com/lcd.)
低功耗的即時時鐘，溫度、以及電池電壓顯示均在該模擬板上開發，LCD驅動模組最突出的一點是，該微控制器採用nanoWatt技術的低功耗功能並整合了週邊。
低功耗即時時鐘/溫度/電池電壓顯示
所有設計範例的軟硬體均經過低功耗技術最佳化。一個頻率為32.768 kHz的外置振盪器不僅為即時時鐘提供準確的計時基準，而且在低功率休眠模式下為驅動LCD顯示器提供外部的時脈來源。外部的週邊有：1個I2C溫度感測器、2.5V參考電壓模組、1個外部的運算放大器、均由一個單獨的I/O匯流排進行供電。利用大電流電源限制，只有在需要的時候才開啟。
除了硬體配置外，也採用了軟體技術對電流消耗進行了限制。透過關閉不用的週邊以節省電能。為此，專門設計了觸覺開關電路以產生中斷來喚醒處在休眠狀態的微控制器。按鍵陣列技術允許PIC微控制器實現在休眠模式下操作的最大化，最重要的是，當允許立即處理外部事件時，休眠和低耗能模式對用戶來說必須是透明的，就像是LCD在一如既往地運行一樣。經由軟硬體的低耗能技術的相互配合，多功能的即時時鐘、溫度感測器、電壓指示器等在3V電壓時平均耗電僅為16 uA。
結論
PIC16F946和整個LCD PIC微控制器家族為所有需要使用LCD顯示系統的環境提供了一個完整的系統解決方案。PIC16F946擁有一個14KBYTE的FLASH記憶體用以存放程式，足以驅動168區段的LCD，還整合有為數眾多的通訊和控制週邊，這些特性使得PIC16F946成為在自動化和工業化應用領域的相當消費者的理想選擇。它的nanoWatt技術操作(可低至100 nA)的節能技術和為數眾多的中斷源(包括低電壓檢測），使得它成為基於電池供電的應用系統的理想選擇，如想獲得更多的關於PIC16F946和微晶片技術的完整資訊，請瀏覽以下網站：www.microchip.com/lcd
Microchip最近在其LCD PIC微控制器家族新添一款快閃型微控制器--PIC16F946的新成員。此款64腳PIC微控制器內部整合LCD驅動模組，同時具有PIC微控制器常見的週邊介面，如EEPROM，A/D轉換器，以及下文將討論到的一些其他功能。整合型LCD驅動模組與整合高階週邊的組合，將使得許多消費性應用的整體系統成本得以降低且設計更加簡化。
PIC16F946較之先前的LCD型微控制器PIC16F913/914/916/917擴展了介面功能，提供了最大數目的I/O管腳﹑LCD區段驅動數和Flash程式記憶體。如圖1所示，LCD型PIC微控制器的I/O管腳﹑外部介面﹑封裝類型和LCD區段驅動數呈現不同組合，為最終產品設計拓寬了微控制器應用選擇面。PIC16F946包括多工I/O管腳以及LCD驅動模組等一系列介面功能，滿足了絕大多數應用系統的資源需求。
LCD驅動模組
PIC16F946保留了Microchip微控制器應用中常見的中等容量Flash程式記憶體，而且程式記憶體獨立於內部整合的LCD驅動模組。PIC16F946的LCD驅動模組提供了LCD區段驅動數的多種配置，能直接驅動最多168區段數的LCD模組，多時鐘源﹑多工/波形和偏置電壓等功能參數也是可配置的。LCD驅動模組中的特殊功能暫存器可以處理特定的顯示類型和應用。LCD驅動模組完成LCD區段數定義和特殊功能暫存器參數設定，LCD模組的正常顯示只需很少的微控制器資源。
其實控制LCD顯示模組上的區段和像素與配置LCD顯示模組一樣簡單。LCD資料暫存器內各個位元與LCD顯示模組的區段一一對應，因此簡單的設置或者清除資料暫存器中各位元即可顯示或者關閉LCD顯示模組上相應的區段。產生偏置電壓的排阻是LCD驅動模組驅動LCD顯示模組所需的唯一外部硬體(依配置而定）。
微控制器內部整合的週邊為強化LCD顯示模組的運作提供各種工具，例如，利用捕捉器/比較器/脈寬調變器(CCP)和比較器模組以控制LCD偏置電壓腳位上的電壓，來實現對比度控制。透過使用低於或者高於VDD的LCD驅動電壓做為LCD驅動的比較器與CCP，升壓與降壓穩壓器也可以因此實現。
除了LCD驅動模組中可選擇的許多選項外，該模組還有幾項其他值得一提的特性。這些特性可以在低功耗睡眠模式下驅動LCD。除了可以在各種中斷事件下具喚醒功能外，此一特性為低功耗和電池供電環境下應用提供了一種強大的工具。
週邊
LCD驅動模組為用戶的顯示應用提供了快捷的設計方式，同時PIC16F946微控制器豐富的週邊使它非常適用於廣泛的各種開發任務上。
藉由最基本的基本輸入/輸出埠，PIC16F946有幾種控制其他硬體裝置的方式。PIC16F946微控制器具有53支數位I/O腳，部分管腳可被配置成觸發電位變化的中斷管腳，剩餘管腳內部具有施密特觸發器輸入，少數管腳內嵌有上拉電阻。每個管腳提供高達25mA的汲取/吸入限制電流，可以直接驅動LED或者電晶體，甚至於驅動其他元件。
PIC16F946內建兩個專用的CCP(捕捉器/比較器/脈寬調變器)模組，可用來捕捉外部事件時序，產生定時輸出和更重要的PWM(脈寬調變)信號。PWM功能使PIC16F946得以作為馬達/風扇控制，交換式電源供應器(SMPS)控制器，乃至於LED背光源亮度甚或控制自身的顯示器對比度。所產生PWM信號的頻率和工作周期都是由軟體所控制。
PIC16F946有數個類比功能區塊。其中最重要的一項週邊是A/D轉換器，它讓PIC微控制器以每秒超過30k取樣數的10位元解析度，可量測最高八個類比通道。此特性能讓PIC16F946得以量測電池電壓，感測器，聲音以及其他類比電壓。
具有兩個電壓比較器與一個電壓參考器的模組也包含在PIC16F946中。這些模組有多個操作模式，讓比較器應用在廣泛的各種配置中。同時，透過從輸入端以多工傳輸方式傳到比較器，使用單顆比較器就可以做到多種量測方式。此模組也具有一個內部的可編程電壓參考器，能允許由軟體控制啟動電壓(trip voltage)，省卻外接參考器的需要。
PIC16F946的兩個週邊可以通過RS232，SPI和I2C(tm)等標準工業協定與外界進行通信。PIC微控制器也可以和很多外部裝置進行通信，包括高解析度A/D轉換器，乙太網介面裝置等等。微控制器的通信模組不但可以通信控制多個外部設備，而且允許外部裝置控制它。因此在大型系統中， PIC16F946可以作為智慧型顯示器週邊。
最後對PIC16F946中完成應用系統監控功能的週邊和特性進行分類歸納：
1．看門狗計時器（WDT）-WDI模組確保程式計數器一旦被破壞，PIC微控制器立即重置。WDT模組的預設比例(pre-scaler)和致能(enable)功能都由軟體控制。
2．可編程低電壓檢測（PLVD）-此模組專門用於中斷PIC微控制器，確保其內部供應電壓降至可編程邊限電壓以下。此特性對更新電池狀態電池量相當有用，而且該邊限可在任何時間加以改變或更新。
3．欠壓掉電復位（BOR）-此特點即時預測PIC16F946的電源電壓值，保證此值不低於所需的VDD值，同時電源電壓下降到VDD以下，PIC微控制器能夠保持重設模式直到VDD恢復為止。
4．時鐘失效時脈監控器（FSCM）- FSCM能夠在外部石英晶體失效後，保證PIC微控制器正常連續工作。
5．上電計時器和振盪器啟動計時器(OST)提供啟動期間所需的延時。OST可以保證微控制器軟體執行之前，外部石英晶體和陶瓷振盪器穩定工作。當電源電壓加上PIC微控制器後，上電計時器可以確保微控制器在一固定時間內保持重設模式，等待電源電壓穩定後再執行程式。
設計範例
為了測試PIC16F946 LCD的微控制器(見插圖4)的特徵和性能，專門開發了一個設計模擬板。PIC16F946介接一個I2C溫度感測器，32.768 kHz振盪器， 2.5V參考電壓，採用專門從Varitronix國際有限公司定制的112區段LCD。 (本模擬板中所採用的軟體和硬體可在以下網站中找到：http://www.microchip.com/lcd.)
低功耗的即時時鐘，溫度、以及電池電壓顯示均在該模擬板上開發，LCD驅動模組最突出的一點是，該微控制器採用nanoWatt技術的低功耗功能並整合了週邊。
低功耗即時時鐘/溫度/電池電壓顯示
所有設計範例的軟硬體均經過低功耗技術最佳化。一個頻率為32.768 kHz的外置振盪器不僅為即時時鐘提供準確的計時基準，而且在低功率休眠模式下為驅動LCD顯示器提供外部的時脈來源。外部的週邊有：1個I2C溫度感測器、2.5V參考電壓模組、1個外部的運算放大器、均由一個單獨的I/O匯流排進行供電。利用大電流電源限制，只有在需要的時候才開啟。
除了硬體配置外，也採用了軟體技術對電流消耗進行了限制。透過關閉不用的週邊以節省電能。為此，專門設計了觸覺開關電路以產生中斷來喚醒處在休眠狀態的微控制器。按鍵陣列技術允許PIC微控制器實現在休眠模式下操作的最大化，最重要的是，當允許立即處理外部事件時，休眠和低耗能模式對用戶來說必須是透明的，就像是LCD在一如既往地運行一樣。經由軟硬體的低耗能技術的相互配合，多功能的即時時鐘、溫度感測器、電壓指示器等在3V電壓時平均耗電僅為16 uA。
結論
PIC16F946和整個LCD PIC微控制器家族為所有需要使用LCD顯示系統的環境提供了一個完整的系統解決方案。PIC16F946擁有一個14KBYTE的FLASH記憶體用以存放程式，足以驅動168區段的LCD，還整合有為數眾多的通訊和控制週邊，這些特性使得PIC16F946成為在自動化和工業化應用領域的相當消費者的理想選擇。它的nanoWatt技術操作(可低至100 nA)的節能技術和為數眾多的中斷源(包括低電壓檢測），使得它成為基於電池供電的應用系統的理想選擇，如想獲得更多的關於PIC16F946和微晶片技術的完整資訊，請瀏覽以下網站：www.microchip.com/lcd
