微控制器工作原理介紹，微控制器工作條件是什么?

微控制器不再是新興詞匯，對(duì)于微控制器，大家也都有不少了解。本文普及非相關(guān)人員對(duì)微控制器的了解，將對(duì)微控制器的原理以及微控制器的工作條件予以介紹。如果你是微控制器的初學(xué)者，或者是對(duì)微控制器感興趣的朋友，都不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

微控制器的英文縮寫(xiě)是MCU。又稱單片微型計(jì)算機(jī)(Single Chip Microcomputer )或者單片機(jī)，是把中央處理器(Central Process Unit;CPU)的頻率與規(guī)格做適當(dāng)縮減，并將內(nèi)存(memory)、計(jì)數(shù)器(Timer)、USB、A/D轉(zhuǎn)換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅(qū)動(dòng)電路都整合在單一芯片上，形成芯片級(jí)的計(jì)算機(jī)，為不同的應(yīng)用場(chǎng)合做不同組合控制。諸如手機(jī)、PC外圍、遙控器，至汽車(chē)電子、工業(yè)上的步進(jìn)馬達(dá)、機(jī)器手臂的控制等，都可見(jiàn)到MCU的身影。

一、微控制器原理

MCU同溫度傳感器之間通過(guò)I2C總線連接。I2C總線占用2條MCU輸入輸出口線，二者之間的通信完全依靠軟件完成。溫度傳感器的地址可以通過(guò)2根地址引腳設(shè)定，這使得一根I2C總線上可以同時(shí)連接8個(gè)這樣的傳感器。本方案中，傳感器的7位地址已經(jīng)設(shè)定為1001000。MCU需要訪問(wèn)傳感器時(shí)，先要發(fā)出一個(gè)8位的寄存器指針，然后再發(fā)出傳感器的地址(7位地址，低位是WR信號(hào))。傳感器中有3個(gè)寄存器可供MCU使用，8位寄存器指針就是用來(lái)確定MCU究竟要使用哪個(gè)寄存器的。本方案中，主程序會(huì)不斷更新傳感器的配置寄存器，這會(huì)使傳感器工作于單步模式，每更新一次就會(huì)測(cè)量一次溫度。

要讀取傳感器測(cè)量值寄存器的內(nèi)容，MCU必須首先發(fā)送傳感器地址和寄存器指針。MCU發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)信號(hào)，接著發(fā)出傳感器地址，然后將RD/WR管腳設(shè)為高電平，就可以讀取測(cè)量值寄存器。

為了讀出傳感器測(cè)量值寄存器中的16位數(shù)據(jù)，MCU必須與傳感器進(jìn)行兩次8位數(shù)據(jù)通信。當(dāng)傳感器上電工作時(shí)，默認(rèn)的測(cè)量精度為9位，分辨力為0.5 C/LSB(量程為-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默認(rèn)測(cè)量精度，根據(jù)需要，可以重新設(shè)置傳感器，將測(cè)量精度提高到12位。如果只要求作一般的溫度指示，比如自動(dòng)調(diào)溫器，那么分辨力達(dá)到1 C就可以滿足要求了。這種情況下，傳感器的低8位數(shù)據(jù)可以忽略，只用高8位數(shù)據(jù)就可以達(dá)到分辨力1 C的設(shè)計(jì)要求。由于讀取寄存器時(shí)是按先高8位后低8位的順序，所以低8位數(shù)據(jù)既可以讀，也可以不讀。只讀取高8位數(shù)據(jù)的好處有二，第一是可以縮短MCU和傳感器的工作時(shí)間，降低功耗;第二是不影響分辨力指標(biāo)。

MCU讀取傳感器的測(cè)量值后，接下來(lái)就要進(jìn)行換算并將結(jié)果顯示在LCD上。整個(gè)處理過(guò)程包括：判斷顯示結(jié)果的正負(fù)號(hào)，進(jìn)行二進(jìn)制碼到BCD碼的轉(zhuǎn)換，將數(shù)據(jù)傳到LCD的相關(guān)寄存器中。

數(shù)據(jù)處理完畢并顯示結(jié)果之后，MCU會(huì)向傳感器發(fā)出一個(gè)單步指令。單步指令會(huì)讓傳感器啟動(dòng)一次溫度測(cè)試，然后自動(dòng)進(jìn)入等待模式，直到模數(shù)轉(zhuǎn)換完畢。MCU發(fā)出單步指令后，就進(jìn)入LPM3模式，這時(shí)MCU系統(tǒng)時(shí)鐘繼續(xù)工作，產(chǎn)生定時(shí)中斷喚醒CPU。定時(shí)的長(zhǎng)短可以通過(guò)編程調(diào)整，以便適應(yīng)具體應(yīng)用的需要。

二、微控制器工作條件

無(wú)論何種微控制器，要正常穩(wěn)定地工作，必須具備3個(gè)條件：供電電源、復(fù)位電路和時(shí)鐘振蕩脈沖。

(1)供電電源。任何微控制器是在一定電源供電的情況下工作的，工作電源是供電電路提供的，通常微控制器的工作電源為3?5V，5V電壓的微控制器較多。此電壓為不受控電壓，即某些電子設(shè)備進(jìn)人節(jié)能狀態(tài)時(shí)，此供電電壓也不能丟失，否則微控制器將不會(huì)再次喚醒。

(2)復(fù)位電路。微控制器的復(fù)位電平是由復(fù)位電路產(chǎn)生的。復(fù)位電路的作用是使微控制器在獲得供電的瞬間，向微控制器提供復(fù)位電平，使之復(fù)位，從而使微控制器由初始狀態(tài)開(kāi)始工作。

如果微控制器內(nèi)的隨機(jī)存儲(chǔ)器、計(jì)數(shù)器等電路獲得供電后不經(jīng)復(fù)位便開(kāi)始工作，可能會(huì)因某種干擾導(dǎo)致微控制器因程序錯(cuò)亂而不能正常工作，因此微控制器必須設(shè)有復(fù)位電路。此復(fù)位電路可由集成電路或分立元件組成。

有些微控制器是高電平復(fù)位，即通電瞬間給微控制器的復(fù)位端加人一高電平信號(hào)，正常工作時(shí)再轉(zhuǎn)為低電平;有些微控制器是低電平復(fù)位，即在通電瞬間，給微控制器復(fù)位端加人一個(gè)低電平信號(hào)，正常工作時(shí)再轉(zhuǎn)為高電平。這是由微控制器本身的結(jié)構(gòu)決定的。

(3)時(shí)鐘振蕩電路。任何微控制器的正常工作都是在時(shí)鐘脈沖推動(dòng)下工作的，如存/取數(shù)據(jù)、模擬量存儲(chǔ)等操作。只有在時(shí)鐘脈沖的作用下，微控制器的工作才能井然有序，否則微控制器便不能正常工作。

微控制器的振蕩電路由外接晶體、電容和微控制器內(nèi)部電路共同組成。晶體頻率一般在10MHz以上，晶體的兩腳和微控制器的兩個(gè)晶振腳相連，由此產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖信號(hào)經(jīng)微控制器內(nèi)部的分頻器分頻后，作為微控制器正常工作的時(shí)鐘脈沖信號(hào)。

以上便是此次小編帶來(lái)的“微控制器”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)微控制器的工作原理和工作條件具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!