單片機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用系統(tǒng)

單片機(jī)是在計(jì)算機(jī)的概念基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種特殊的微型計(jì)算機(jī)，它正以?xún)?yōu)越的性能出現(xiàn)在控制系統(tǒng)的各個(gè)角落。

那么，今天就給大家介紹一下單片機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)及其應(yīng)用系統(tǒng)。

單片機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)

單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：

⑴長(zhǎng)壽命

長(zhǎng)壽命一方面是指用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指與通用微處理器相比，具有相當(dāng)長(zhǎng)的生存周期。

⑵不同檔次的單片機(jī)共同發(fā)展

8位、16位、32位單片機(jī)共同發(fā)展。一方面，隨著移動(dòng)通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進(jìn)入家庭，不斷出現(xiàn)性能更高、功能更多的16位單片機(jī)和32位單片機(jī);另一方面，8位單片機(jī)也在不斷地采用新技術(shù)，以取得更高的性能價(jià)格比，在目前的實(shí)際應(yīng)用中，還是以8位單片機(jī)居多。

⑶單片機(jī)速度越來(lái)越快

一些廠商改善了單片機(jī)的內(nèi)部時(shí)序，在不斷提高時(shí)鐘頻率的條件下，使運(yùn)算速度提供了許多。例如，STC15F2K60S2單片機(jī)采用增強(qiáng)型8051內(nèi)核，單時(shí)鐘機(jī)器周期，速度比傳統(tǒng)8051內(nèi)核單片機(jī)快8~12倍。

⑷低噪聲與高可靠性技術(shù)

為提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境，滿(mǎn)足電磁兼容性方面更高標(biāo)準(zhǔn)的要求，各單片機(jī)商家在單片機(jī)內(nèi)部電路中那個(gè)采取了一些新的技術(shù)措施。例如，STC15F2K60S2單片機(jī)內(nèi)部集成了高可靠上電復(fù)位電路和硬件看門(mén)狗電路，具有超強(qiáng)的抗靜電和抗干擾能力。

⑸集成度更高、功能更強(qiáng)

許多單片機(jī)不僅集成了CPU、存儲(chǔ)器、I/O接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器等傳統(tǒng)功能單元，而且還集成了A/D轉(zhuǎn)換模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、脈寬調(diào)制器(PWM)、看門(mén)狗定時(shí)器和多種通信接口(如UART、CAN、SPI、I2C等)，一個(gè)單片機(jī)就相當(dāng)于一個(gè)片上系統(tǒng)(System on chip, Soc)。

⑹使用更加方便

許多單片機(jī)內(nèi)部集成程序存儲(chǔ)器(EPROM、FLASH)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)，在實(shí)際應(yīng)用中一般不再需要外部擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，從而不再需要外部擴(kuò)展總線。構(gòu)成系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積減小，穩(wěn)定性高。

STC15F2K60S2單片機(jī)內(nèi)部集成了Flash程序存儲(chǔ)器可擦寫(xiě)10萬(wàn)次，利用在系統(tǒng)可編程(ISP，In System Programming)技術(shù)進(jìn)行編程，不再需要專(zhuān)門(mén)的編程器。

⑺低電壓、低功耗

幾乎所有的單片機(jī)都有等待(Wait)、停止(Stop)等省點(diǎn)運(yùn)行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來(lái)越寬。一般單片機(jī)都能在3~6V范圍內(nèi)工作，對(duì)電池供電的單片機(jī)不再需要對(duì)電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機(jī)電源下限已由2.7V 降至2.2V、1.8V。低電壓、低功耗的單片機(jī)可以滿(mǎn)足便攜式或電池供電等儀器儀表應(yīng)用的需求。

⑻價(jià)格更低

隨著微電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，許多公司陸續(xù)推出了價(jià)格更低的單片機(jī)。低廉的成本使得單片機(jī)的應(yīng)用易于產(chǎn)品化。在以單片機(jī)為核心的嵌入式產(chǎn)品中，單片機(jī)的硬件成本已經(jīng)占很小的比例，更多的是系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軟件開(kāi)發(fā)與維護(hù)成本。

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)

一個(gè)典型的基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如下所示：

在基于單片機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)中，單片機(jī)作為整個(gè)系統(tǒng)的處理核心，外圍配以開(kāi)關(guān)量的檢測(cè)和控制、模擬量的檢測(cè)和控制以及人際接口等。

模擬量檢測(cè)輸入部分包括模擬電信號(hào)的檢測(cè)和非電信號(hào)的檢測(cè)。對(duì)于模擬電信號(hào)的檢測(cè)，首先對(duì)模擬電信號(hào)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，將模擬電信號(hào)調(diào)整到放大電路能夠接受的信號(hào)格式;對(duì)于非電信號(hào)，則首先通過(guò)傳感器，將非電信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，傳感器轉(zhuǎn)換輸出的電信號(hào)幅度一般較小，不能直接進(jìn)行模擬量的轉(zhuǎn)換，也必須將傳感器的輸出信號(hào)輸入到放大電路進(jìn)行放大。模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路放大后，接入到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后輸入到單片機(jī)中。

STC15F2K60S2單片機(jī)內(nèi)部集成了8路10位高速ADC，能夠滿(mǎn)足一般的工業(yè)應(yīng)用，使用時(shí)可以省去外部ADC。

輸入開(kāi)關(guān)量信號(hào)時(shí)，如果開(kāi)關(guān)量信號(hào)不能滿(mǎn)足單片機(jī)的輸入信號(hào)要求，則需要進(jìn)行信號(hào)調(diào)理(電平轉(zhuǎn)換)。

如果需要開(kāi)關(guān)量輸出，一般情況下，需要對(duì)開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)放大，然后再進(jìn)行輸出，以驅(qū)動(dòng)繼電器等大功率器件。

進(jìn)行模擬量輸出時(shí)，首先要將單片機(jī)運(yùn)算處理后的數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥M轉(zhuǎn)換器(DAC)，將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，然后對(duì)轉(zhuǎn)換后的模擬量進(jìn)行放大輸出，以驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)閥等器件。

人機(jī)接口部分主要是為完成信息的輸入和顯示而設(shè)計(jì)的。通過(guò)鍵盤(pán)輸入，可以設(shè)置系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)，如報(bào)警值的設(shè)置等。通過(guò)數(shù)碼LED或者液晶屏顯示器(LCD)顯示設(shè)置參數(shù)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)等。

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