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单片机原理与应用特点及分类《资讯》

发布时间:2020-08-17 11:59:08 阅读: 来源:脚踏阀厂家

2017-12-05 08:50:54来源:贤集网 阿莲

原标题:单片机原理与应用、特点及分类

单片机一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成,嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。下面贤集网小编为您介绍一下单片机原理与应用、特点及分类。

单片机原理与应用

一、原理

单片机的工作原理与计算机CPU的工作原理是一样的,主要是利用片内的半导体存储器存放用户的程序和数据,单片机的核心中央微处理器CPU中有指令寄存器、指令译码器,程序计数器等部件,由程序计数器寻找下一条要执行的指令,找到后,将指令送给指令寄存器,再由指令译码器翻译执行该指令,完成对指令功能的操作。 一句话:单片机的工作就是不断地取指令、分析指令、执行指令的循环过程。按预先编写的程序执行,以达到用户期待的结果。 单片机主要用途是做生产设备的控制器,做智能仪表的核心部件,由于单片机体积微小,可以植入任何一个设备和仪表当中,因此它也是嵌入式技术的核心部件。

二、应用

1、单片机在智能仪器仪表中的应用在各类仪器仪表中引入单片机,使仪器仪表智能化,提高测试的自动化程度和精度,简化仪器仪表的硬件结构,提高其性能价格比;

2、单片机在机电一体化中的应用机电一体化是机械工业发展的方向。机电一体化产品是指集成机械技术、微电子技术、计算机技术于一体,具有智能化特征的机电产品,例如微机控制的车床、钻床等。单片机作为产品中的控制器,能充分发挥它的体积小、可靠性高、功能强等优点;

3、单片机在日常生活及家用电器领域的应用 自从单片机诞生以后,它就步入了人类生活,如洗衣机、电冰箱、空调器、电子玩具、 电饭煲、视听音响设备等家用电器配上单片机后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人们喜爱。单片机将使人类生活更加方便、舒适、丰富多彩;

4、在实时过程控制中的应用 用单片机实时进行数据处理和控制,使系统保持最佳工作状态,提高系统的工作效率和产品的质量;

5、办公自动化设备 现代办公室使用的大量通信和办公设备多数嵌入了单片机,如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等;

6、商业营销设备 在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了单片机控制;

7、在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等;

8、单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等;

9、汽车电子产品现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器(黑匣子)等都离不开单片机;

10、航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域单片机的应用更是不言而喻,综合所述,单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面,另一方面,单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法,从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了,这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。

单片机特点

(1)高集成度,体积小,高可靠性。单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上,集成度很高,体积自然也是最小的,芯片本身是按工业测控环境要求设计的,内部布线很短,其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU,单片机程序指令,常数及表格等固化在ROM中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片内,故可靠性高;

(2)控制功能强。为了满足对对象的控制要求,单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力,I/O口的逻辑操作及位处理能力,非常适用于专门的控制功能;

(3)低电压,低功耗,便于生产便携式产品。为了满足广泛使用于便携式系统,许多单片机内的工作电压仅为1.8V~3.6V,而工作电流仅为数百微安;

(4)易扩展片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚,很容易构成各种规模的计算机应用系统;

(5)优异的性能价格比 单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率,单片机已开始使用RISC流水线和DSP等技术,单片机的寻址能力也已突破64KB的限制,有的已可达到1MB和16MB,片内的ROM容量可达62MB,RAM容量则可达2MB。由于单片机的广泛使用,因而销量极大,各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉,其性能价格比极高。

单片机分类

单片机作为计算机发展的一个重要分支领域,根据发展情况,从不同角度,单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

(1)通用型

这是按单片机适用范围来区分的。例如,80C51式通用型单片机,它不是为某种专门用途设计的;专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的,例如为了满足电子体温计的要求,在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。

(2)总线型

这是按单片机是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、 数据总线、控制总线,这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接,另外,许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内,因此在许多情况下可以不要并行扩展总线,大大减省封装成本和芯片体积,这类单片机称为非总线型单片机。

(3)控制型

这是按照单片机大致应用的领域进行区分的。一般而言,工控型寻址范围大,运算能力强;用于家电的单片机多为专用型,通常是小封装、低价格,外围器件和外设接口集成度高。 显然,上述分类并不是惟一的和严格的。例如,80C51类单片机既是通用型又是总线型,还可以作工控用。

以上是贤集网小编为您介绍的单片机原理与应用、特点及分类。单片机具备集成度高、体积小、较强的控制功能与扩展的灵活性等特点,在智能仪器仪表领域其应用也十分广泛。从某种程度而言,单片机带动了传统测量、控制仪器仪表技术的一项革命,通过单片机技术实现了仪器仪表技术的数字化、智能化、综合化以及多功能化,与传统的电子电路或者数字电路相比,其功能更强大,综合性更突出。

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