AVR單片機(jī)在生活中具體的應(yīng)用
本文就單片機(jī)在生活中具體的應(yīng)用,娓娓道來單片機(jī)的發(fā)展歷程跟特性,并對(duì)單片機(jī)的前景進(jìn)行了展望。
隨著城市公交事業(yè)的不斷發(fā)展,無人售票公共汽車已經(jīng)越來越多地出現(xiàn)在各大城市的公交系統(tǒng)中,在這種情況下,傳統(tǒng)的依靠售票員共報(bào)站的方式不再適用,取而代之的是高自動(dòng)化、高集成度、高智能化得語音報(bào)站系統(tǒng)。
公交車語音報(bào)站系統(tǒng)的使用,為乘客提供了更加人性化的服務(wù),它不但能夠播報(bào)當(dāng)前的到站站名,還能預(yù)報(bào)下一站的站名,有的報(bào)音系統(tǒng)還增加了許多附加功能,如轉(zhuǎn)乘提示、安全提示等等,使乘客能夠方便、安全地到達(dá)目的地。語音報(bào)站系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)普通話報(bào)站,語音清晰流暢,并將相關(guān)信息通過屏顯示出來,滿足了不同類型乘客的需要。
模擬人聲進(jìn)行報(bào)站和預(yù)報(bào)站,對(duì)所報(bào)站名進(jìn)行漢字顯示,到站狀態(tài)顯示,站名語音信息的錄入,錄音、放音以及站名的選擇控制,這都是因?yàn)檎Z音報(bào)站那樣一個(gè)系統(tǒng),來實(shí)現(xiàn)這樣的基本功能。這只是AVR單片機(jī)的一個(gè)簡單的應(yīng)用。
那么簡單的說說AVR單片機(jī)吧。
單片機(jī)又稱單片微控制器,它是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上,概括的講:一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。單片機(jī)技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)分支,是簡易機(jī)器人的核心元件。可以說,二十世紀(jì)跨越了三個(gè)“電”的時(shí)代,即電氣時(shí)代、電子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。不過,這種電腦,通常是指個(gè)人計(jì)算機(jī),簡稱PC機(jī)。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。還有一類計(jì)算機(jī),大多數(shù)人卻不怎么熟悉。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)(亦稱微控制器)。顧名思義,這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路,即可進(jìn)行簡單運(yùn)算和控制。因?yàn)樗w積小,通常都藏在被控機(jī)械的“肚子”里。它在整個(gè)裝置中,起著有如人類頭腦的作用,它出了毛病,整個(gè)裝置就癱瘓了?,F(xiàn)在,這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛,如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī),就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效,常在產(chǎn)品名稱前冠以形容詞--“智能型”,如智能型洗衣機(jī)等。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品,不是電路太復(fù)雜,就是功能太簡單且極易被仿制。究其原因,可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。
1997年,由ATMEL公司挪威設(shè)計(jì)中心的A先生與V先生利用ATMEL公司的Flash新技術(shù),共同研發(fā)出RISC精簡指令集的高速8位單片機(jī),簡稱AVR。
AVR單片機(jī)的優(yōu)勢特征
單片機(jī)已廣泛地應(yīng)用于軍事、工業(yè)、家用電器、智能玩具、便攜式智能儀表和機(jī)器人制作等領(lǐng)域,使產(chǎn)品功能、精度和質(zhì)量大幅度提升,且電路簡單,故障率低,可靠性高,成本低廉。單片機(jī)種類很多,在簡易機(jī)器人制作和創(chuàng)新中,為什么選用AVR單片機(jī)呢?
一、簡便易學(xué),費(fèi)用低廉
首先,對(duì)于非專業(yè)人員來說,選擇AVR單片機(jī)的最主要原因,是進(jìn)入AVR單片機(jī)開發(fā)的門檻非常低,只要會(huì)操作電腦就可以學(xué)習(xí)AVR單片機(jī)的開發(fā)。單片機(jī)初學(xué)者只需一條ISP下載線,把編輯、調(diào)試通過的軟件程序直接在線寫入AVR單片機(jī),即可以開發(fā)AVR單片機(jī)系列中的各種封裝的器件。AVR單片機(jī)因此在業(yè)界號(hào)稱“一線打天下”。
其次,AVR單片機(jī)便于升級(jí)。AVR程序?qū)懭胧侵苯釉陔娐钒迳线M(jìn)行程序修改、燒錄等操作,這樣便于產(chǎn)品升級(jí)。
再次,AVR單片機(jī)費(fèi)用低廉。學(xué)習(xí)AVR單片機(jī)可使用ISP在線下載編程方式(即把PC機(jī)上編譯好的程序?qū)懙絾纹瑱C(jī)的程序存儲(chǔ)器中),不需購買仿真器、編程器、擦抹器和芯片適配器等,即可進(jìn)行所有AVR單片機(jī)的開發(fā)應(yīng)用,這可節(jié)省很多開發(fā)費(fèi)用。程序存儲(chǔ)器擦寫可達(dá)10000次以上,不會(huì)產(chǎn)生報(bào)廢品。
二、高速、低耗、保密
首先,AVR單片機(jī)是高速嵌入式單片機(jī):
1、AVR單片機(jī)具有預(yù)取指令功能,即在執(zhí)行一條指令時(shí),預(yù)先把下一條指令取進(jìn)來,使得指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行。
2、多累加器型,數(shù)據(jù)處理速度快。AVR單片機(jī)具有32個(gè)通用工作寄存器,相當(dāng)于有32條立交橋,可以快速通行。
3、中斷響應(yīng)速度快。AVR單片機(jī)有多個(gè)固定中斷向量入口地址,可快速響應(yīng)中斷。
其次,AVR單片機(jī)耗能低。對(duì)于典型功耗情況,WDT關(guān)閉時(shí)為100nA,更適用于電池供電的應(yīng)用設(shè)備。有的器件最低1.8V即可工作。
再次,AVR單片機(jī)保密性能好。它具有不可破解的位加密鎖LOCkBit技術(shù),保密位單元深藏于芯片內(nèi)部,無法用電子顯微鏡看到。
三、I/O口功能強(qiáng),具有A/D轉(zhuǎn)換等電路
1.AVR單片機(jī)的I/O口是真正的I/O口,能正確反映I/O口輸入/輸出的真實(shí)情況。工業(yè)級(jí)產(chǎn)品,具有大電流(灌電流)10~40mA,可直接驅(qū)動(dòng)可控硅SSR或繼電器,節(jié)省了外圍驅(qū)動(dòng)器件。
2.AVR單片機(jī)內(nèi)帶模擬比較器,I/O口可用作A/D轉(zhuǎn)換,可組成廉價(jià)的A/D轉(zhuǎn)換器。ATmega48/8/16等器件具有8路10位A/D。
3.部分AVR單片機(jī)可組成零外設(shè)元件單片機(jī)系統(tǒng),使該類單片機(jī)無外加元器件即可工作,簡單方便,成本又低。
4.AVR單片機(jī)可重設(shè)啟動(dòng)復(fù)位,以提高單片機(jī)工作的可靠性。有看門狗定時(shí)器實(shí)行安全保護(hù),可防止程序走亂(飛),提高了產(chǎn)品的抗干擾能力。
四、有功能強(qiáng)大的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及通訊接口
定時(shí)/計(jì)數(shù)器T/C有8位和16位,可用作比較器。計(jì)數(shù)器外部中斷和PWM(也可用作D/A)用于控制輸出,某些型號(hào)的AVR單片機(jī)有3~4個(gè)PWM,是作電機(jī)無級(jí)調(diào)速的理想器件。
AVR單片機(jī)有串行異步通訊UART接口,不占用定時(shí)器和SPI同步傳輸功能,因其具有高速特性,故可以工作在一般標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)頻率下,而波特率可達(dá)576K。
還有IAP功能,方便升級(jí)或銷毀應(yīng)用程序。
從市場角度看AVR單片機(jī)
·性價(jià)比:AVR大部分型號(hào)的性價(jià)比較高,性價(jià)比表現(xiàn)突出的型號(hào)有:atmega48、atmega8、atmega16、atmega169P
·供貨方面:通用型號(hào)的AVR供貨較為穩(wěn)定,非常規(guī)型號(hào)的AVR樣品及供貨仍存在問題。
·市場占有率:目前,AVR的市場占有率還是不如PIC與51,但,AVR的優(yōu)點(diǎn)使得AVR的市場占有一直在擴(kuò)展,AVR的年用量也一直在上漲。
從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,到飛機(jī)上種儀表的控制;從計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,到工業(yè)自動(dòng)化過程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理;以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等,這些都不離不開單片機(jī)。以前沒有單片機(jī)時(shí),這些東西也能做,但是只能使用復(fù)雜的模擬電路,然而這樣做出來的產(chǎn)品不僅體積大,而且成本高,并且由于長期使用,元器件不斷老化,控制的精度自然也會(huì)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)。在單片機(jī)產(chǎn)生后,我們就將控制這些東西變?yōu)橹悄芑?,我們只需要在單片機(jī)外圍接一點(diǎn)簡單的接口電路,核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了,成本也降低了,長期使用也不會(huì)擔(dān)心精度達(dá)不到了。所以單片機(jī)的魔力不僅是在現(xiàn)在,在將來也會(huì)有更多的人來接受它、使用它。據(jù)深圳贛冠培訓(xùn)中心單片機(jī)研究室主任黃老師介紹:根據(jù)國家權(quán)威統(tǒng)計(jì)顯示目前我國的單片機(jī)容量達(dá)3億片,且每年以大約20%的速度增長,但相對(duì)于世界市場我國的占有率還不到1%。特別是沿海地區(qū)尤其像深圳這樣電子產(chǎn)品高度發(fā)達(dá)的地區(qū)構(gòu)大部分都用到單片機(jī),而且這種發(fā)展趨勢也不斷地向內(nèi)地輻射。所以,學(xué)習(xí)單片機(jī)在我國有具有廣闊前景.