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了解下单片机专业知识

活动时间:2018-08-22

单片微型计算机简称单片机,由于它的结构及功能均按工业控制要求设计,所以又称单片微控制器。

它是将组成微型计算机所必须的部件(由中央处理器CPU、程序存储器(ROM)、数据存储器(RAM)、输入输出(I/O)接口、定时/计数器、串行口、系统总线等)集成在一个超大规模集成电路芯片上。

只要外加少许电子零件便可以构成一套简易的计算机控制系统,所以又被成为单片微型计算机。

【单片机的特点】

1. 体积小、重量轻、功耗低、功能强、性价比高。可嵌入各种设备中组成以之为核心的嵌入式系统。

2. 数据大都在单片机内部传送,运行速度快,抗干扰能力强,可靠性高。

3. 结构灵活,易于组成各种微机应用系统。

4. 应用广泛,既可用于工业自动化控制等场合,又可用于测量仪器、医疗仪器及家用电器等领域。

【单片机的分类】

按用途可分为通用型和专用型两大类。

1. 通用型

内部可开发资源(如存储器、I/O等各种外围功能部件等)可全部提供给用户。

2. 专用型

专门针对某些产品的特定用途而制作的。

单片机学习:一文让你读懂单片机专业知识

【单片机的应用】

1. 工业检测与控制

主要应用:工业过程控制、智能控制、设备控制、数据采集和传输、测试、测量、监控等。在工业自动化的领域中,机电一体化技术将发挥越来越重要的作用,在这种集机械、微电子和计算机技术为一体的综合技术(如机器人技术)中,单片机发挥着非常重要的作用。

2. 仪器仪表

目前对仪器仪表的自动化和智能化要求越来越高。单片机的使用有助于提高仪器仪表的精度和准确度,简化结构,减少体积而易于携带和使用,加速仪器仪表向数字化、智能化、多功能化方向发展。

3. 消费类电子产品

例如:洗衣机、电冰箱、空调机、电风扇、电视机、微波炉、加湿机等,嵌入单片机后,功能和性能大大提高,并实现智能化、最优化控制。

4. 通信

在调制解调器、各类手机、传真机、程控电话交换机、信息网络及各种通讯设备中,单片机也已经得到广泛应用。

5. 武器装备

在现代化的武器装备中,如飞机、军舰、坦克、导弹、鱼雷、制导、智能武器装备、航天飞机导航系统,都有单片机嵌入其中。

6、各种终端及计算机外部设备

计算机网络终端(如银行终端)以及计算机外部设备(如良仆扫描枪、打印机、HJP高拍仪等)中都使用了单片机作为控制器。

7. 分布式多机系统

在较复杂多节点的测控系统中,常采用分布式多机系统。一般由若干台功能各异的单片机组成,各自完成特定的任务,它们通过串行通信相互联系、协调工作。在这种系统中,单片机往往作为一个终端机,安装在系统的某些节点上,对现场信息进行实时的测量和控制。

单片机学习:一文让你读懂单片机专业知识

【单片机的发展趋势】

单片机的发展趋势是向大容量、高性能化、外围电路内装化等方面发展。为满足不同用户的要求,各公司竞相推出能满足不同需要的产品。

1. CPU的改进

增加CPU数据总线宽度。例如:各种16位单片机和32位单片机,数据处理能力要优于8位单片机。另外8位单片机内部采用16位数据总线,其数据处理能力明显优于一般8位单片机。

采用双CPU结构,以提高数据处理能力。

2. 存储器的发展

片内程序存储器普遍采用闪烁(flash)存储器。可不用外扩展程序存储器,简化系统结构。

加大片内数据存储容量,以满足动态存储的需要。

3. 片内I/O的改进

增加并行口驱动能力,以减少外部驱动芯片。有的单片机可以直接输出大电流和高压电,以便能直接驱动LED和VFD(荧光显示器)。

有些单片机设置了一些特殊的串行I/O功能,为构成分布式、网络化系统提供方便条件。

引入数字交叉开关,改变了以往片内外设与外部I/O引脚的固定对应关系。交叉开关是一个大的数字开光网络,可通过编程设置交叉开关控制寄存器,将片内的计数器/定时器、串行口、中断系统、A/D转换器等片内外设灵活配置出现在端口I/O引脚。这就允许用户根据自己的特定应用,将内部外设资源分配给端口I/O引脚。

4. 低功耗化

CMOS化,功耗小,配置有等待状态、睡眠状态、关闭状态等工作方式,适用于电池供电的便捷式、手持式的仪器仪表以及其他消费类电子产品。

5. 编程及仿真的简单化

目前大多数的单片机都支持程序的在线编程,也称在系统编程(ISP),只需一条ISP并口下载线,就可以把仿真调试通过的程序从PC写入单片机的flash存储器内,省去编程器。某些机型还支持在线应用编程(IAP),可在线升级或销毁单片机的应用程序,省去了仿真器。单片机正在向多功能、高性能、高速度、低电压、低功耗、低价格(几元钱)、外设电路内装化以及片内程序存储器、数据存储器容量不断增大的方向发展。

【微型计算机的基本结构】

微型计算机——由微处理器(CPU)、存储器、输入输出接口(I/O接口)三部分组成,各部分用总线相连。

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1. 总线(BUS)

总线是连接CPU与各功能部件并进行信息传递的公共通道。总线通常分为三种:数据总线(DB)、地址总线(AB)和控制总线(CB)。

2. 输入输出(I/O接口)

由于I/O设备种类繁多,他们在速度、电平、功率、信息形式等很多方面有很大的差别,不能直接与CPU连接,必须经过I/O接口电路解决他们之前的匹配问题。

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