單片機的技術特點及應用系統(tǒng)
單片機是在計算機的概念基礎上發(fā)展起來的一種特殊的微型計算機，它正以優(yōu)越的性能出現(xiàn)在控制系統(tǒng)的各個角落。
那么，今天就給大家介紹一下單片機的技術特點及其應用系統(tǒng)。
單片機技術的特點
單片機技術發(fā)展的特點有以下幾個方面：
⑴長壽命
長壽命一方面是指用單片機開發(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，具有相當長的生存周期。
⑵不同檔次的單片機共同發(fā)展
8位、16位、32位單片機共同發(fā)展。一方面，隨著移動通信、網(wǎng)絡技術、多媒體技術等高科技產(chǎn)品進入家庭，不斷出現(xiàn)性能更高、功能更多的16位單片機和32位單片機;另一方面，8位單片機也在不斷地采用新技術，以取得更高的性能價格比，在目前的實際應用中，還是以8位單片機居多。
⑶單片機速度越來越快
一些廠商改善了單片機的內(nèi)部時序，在不斷提高時鐘頻率的條件下，使運算速度提供了許多。例如，STC15F2K60S2單片機采用增強型8051內(nèi)核，單時鐘機器周期，速度比傳統(tǒng)8051內(nèi)核單片機快8~12倍。
⑷低噪聲與高可靠性技術
為提高單片機系統(tǒng)的抗電磁干擾能力，使產(chǎn)品能適應惡劣的工作環(huán)境，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片機商家在單片機內(nèi)部電路中那個采取了一些新的技術措施。例如，STC15F2K60S2單片機內(nèi)部集成了高可靠上電復位電路和硬件看門狗電路，具有超強的抗靜電和抗干擾能力。
⑸集成度更高、功能更強
許多單片機不僅集成了CPU、存儲器、I/O接口、定時/計數(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)、看門狗定時器和多種通信接口(如UART、CAN、SPI、I2C等)，一個單片機就相當于一個片上系統(tǒng)(System on chip, Soc)。
⑹使用更加方便
許多單片機內(nèi)部集成程序存儲器(EPROM、FLASH)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，在實際應用中一般不再需要外部擴展程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器，從而不再需要外部擴展總線。構成系統(tǒng)的電路結構簡單，體積減小，穩(wěn)定性高。
STC15F2K60S2單片機內(nèi)部集成了Flash程序存儲器可擦寫10萬次，利用在系統(tǒng)可編程(ISP，In System Programming)技術進行編程，不再需要專門的編程器。
⑺低電壓、低功耗
幾乎所有的單片機都有等待(Wait)、停止(Stop)等省點運行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來越寬。一般單片機都能在3~6V范圍內(nèi)工作，對電池供電的單片機不再需要對電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機電源下限已由2.7V 降至2.2V、1.8V。低電壓、低功耗的單片機可以滿足便攜式或電池供電等儀器儀表應用的需求。
⑻價格更低
隨著微電子技術的不斷進步，許多公司陸續(xù)推出了價格更低的單片機。低廉的成本使得單片機的應用易于產(chǎn)品化。在以單片機為核心的嵌入式產(chǎn)品中，單片機的硬件成本已經(jīng)占很小的比例，更多的是系統(tǒng)設計、軟件開發(fā)與維護成本。
單片機應用系統(tǒng)
一個典型的基于單片機的測控系統(tǒng)結構框圖如下所示：
在基于單片機的測控系統(tǒng)中，單片機作為整個系統(tǒng)的處理核心，外圍配以開關量的檢測和控制、模擬量的檢測和控制以及人際接口等。
模擬量檢測輸入部分包括模擬電信號的檢測和非電信號的檢測。對于模擬電信號的檢測，首先對模擬電信號進行信號調(diào)理，將模擬電信號調(diào)整到放大電路能夠接受的信號格式;對于非電信號，則首先通過傳感器，將非電信號轉(zhuǎn)換為電信號，傳感器轉(zhuǎn)換輸出的電信號幅度一般較小，不能直接進行模擬量的轉(zhuǎn)換，也必須將傳感器的輸出信號輸入到放大電路進行放大。模擬信號經(jīng)過放大電路放大后，接入到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(ADC)，模數(shù)轉(zhuǎn)換器將模擬量信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后輸入到單片機中。
STC15F2K60S2單片機內(nèi)部集成了8路10位高速ADC，能夠滿足一般的工業(yè)應用，使用時可以省去外部ADC。
輸入開關量信號時，如果開關量信號不能滿足單片機的輸入信號要求，則需要進行信號調(diào)理(電平轉(zhuǎn)換)。
如果需要開關量輸出，一般情況下，需要對開關量信號進行驅(qū)動放大，然后再進行輸出，以驅(qū)動繼電器等大功率器件。
進行模擬量輸出時，首先要將單片機運算處理后的數(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，然后對轉(zhuǎn)換后的模擬量進行放大輸出，以驅(qū)動調(diào)節(jié)閥等器件。
人機接口部分主要是為完成信息的輸入和顯示而設計的。通過鍵盤輸入，可以設置系統(tǒng)運行的參數(shù)，如報警值的設置等。通過數(shù)碼LED或者液晶屏顯示器(LCD)顯示設置參數(shù)、實時數(shù)據(jù)等。
擴展閱讀：Proteus20個應用技巧
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-22
