單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)驗(yàn)
在下述的內(nèi)容中,小編將會(huì)對單片機(jī)的相關(guān)消息予以報(bào)道,如果單片機(jī)是您想要了解的焦點(diǎn)之一,不妨和小編共同閱讀這篇文章哦。
一、單片機(jī)的原理
單片機(jī)是一種集成電路芯片,它通過超大規(guī)模集成電路技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器、隨機(jī)存儲(chǔ)器、只讀存儲(chǔ)器、多種輸入輸出接口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能集成到一塊硅片上,構(gòu)成一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域,如家電控制、工業(yè)自動(dòng)化、智能儀器、醫(yī)療儀器等。
單片機(jī)的工作原理是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的,在控制系統(tǒng)中,單片機(jī)作為中央處理器,通過輸入輸出端口控制各種外設(shè),如LED燈、蜂鳴器、電機(jī)等,并根據(jù)程序運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行控制。單片機(jī)的程序可以使用匯編語言、高級語言等編寫,在程序中定義各種變量、控制語句、循環(huán)語句等。程序燒錄到單片機(jī)的ROM存儲(chǔ)器中,可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間運(yùn)行,具有較強(qiáng)的可編程性和可靠性。
單片機(jī)自動(dòng)完成賦予它的任務(wù)的過程,也就是單片機(jī)執(zhí)行程序的過程,即一條條執(zhí)行的指令的過程。所謂指令就是把要求單片機(jī)執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來,這是在設(shè)計(jì)人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的,一條指令對應(yīng)著一種基本操作。單片機(jī)所能執(zhí)行的全部指令,就是該單片機(jī)的指令系統(tǒng),不同種類的單片機(jī),其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機(jī)能自動(dòng)完成某一特定任務(wù),必須把要解決的問題編成一系列指令(這些指令必須是選定單片機(jī)能識別和執(zhí)行的指令),這一系列指令的集合就成為程序,程序需要預(yù)先存放在具有存儲(chǔ)功能的部件——存儲(chǔ)器中。
二、單片機(jī)有效應(yīng)用
(1)使用壽命。壽命主要指以下2方面:單片機(jī)開發(fā)產(chǎn)品擁有良好的穩(wěn)定性和較長的使用壽命,可以長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行10年或是20多年;與微處理器相比擁有較長的使用壽命。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷提高,MPU更新?lián)Q代速度的不斷提升,部分已經(jīng)成功上市,同時(shí)年齡較小的CPU核心同樣會(huì)隨著I/O模塊的發(fā)展而不斷豐富,生存周期較長。隨著新型CPU產(chǎn)品的出現(xiàn),單片機(jī)領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展,用戶選擇余地也相繼增加。目前單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢就是32位、16位和8位單片機(jī)的共同進(jìn)步。最初單片機(jī)主要是從8位開始的,隨著多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展,32位單片機(jī)逐漸發(fā)展起來。比如32位的CPU單片機(jī)Mororola68k曾經(jīng)就實(shí)現(xiàn)過八千萬枚的銷量,而16位單片機(jī)的發(fā)展從產(chǎn)量和品種兩種層面上看也有著巨大的進(jìn)步,呈現(xiàn)出增長的態(tài)勢。
(2)運(yùn)行速度。MUP發(fā)展中的主要是不斷提升速度,主要是以時(shí)鐘頻率為主要標(biāo)志,時(shí)鐘頻率逐漸增高。但是單片機(jī)卻和MUP存在一定的差異,為了進(jìn)一步提升單片機(jī)的抗干擾能力,減少噪音影響,單片機(jī)在發(fā)展過程中逐漸開始從降低時(shí)鐘頻率入手,為此不惜降低運(yùn)算效率。從單片機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)入手,改變內(nèi)在時(shí)序,在不提升時(shí)鐘頻率的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步提高了單片機(jī)的運(yùn)算速度。
(3)高可靠性和低噪音技術(shù)。首先是EFT技術(shù)屬于抗干擾技術(shù),主要是振蕩電路中的正弦信號被外部的環(huán)境所影響時(shí),其所發(fā)出的波形就疊加各種毛刺信號,而人們在處理過程中也經(jīng)常利用施密特電路進(jìn)行整形,隨后電路振蕩毛刺就會(huì)變成觸發(fā)信號干擾的時(shí)鐘,交替利用RC濾波電路和施密特電路能夠有效消除毛刺作用,讓影響失效,促進(jìn)系統(tǒng)時(shí)鐘信號的順利傳輸。進(jìn)一步提升單片機(jī)穩(wěn)定性。其次是驅(qū)動(dòng)技術(shù)和低噪音的布線技術(shù),傳統(tǒng)單片機(jī)通常是將地線和電源設(shè)置在電路外殼中的對稱引腳位置,大都是在右上左下、左上右下兩部分對稱位置中,如此讓電源噪音順利穿過整個(gè)芯片,干擾單片機(jī)內(nèi)部電路。大部分單片機(jī)都將電源引腳與地線設(shè)置在兩個(gè)相鄰引腳中,這樣能夠有效減少穿過整個(gè)芯片的電流,同時(shí)還能在印刷電路板中設(shè)置去耦電容,進(jìn)一步減少噪聲影響。
(4)掩膜與OTP。OTP屬于一次性輸入的單機(jī)片,過去將投產(chǎn)掩膜的單片機(jī)當(dāng)作單片機(jī)產(chǎn)品成熟的標(biāo)志,因?yàn)檠谀碛邢鄳?yīng)的生產(chǎn)周期,同時(shí)OTP型號的單片機(jī)價(jià)格也不斷降低,因此通過OTP進(jìn)行產(chǎn)品制造逐漸成為近幾年的發(fā)展趨勢。與掩膜方式比較起來,擁有風(fēng)險(xiǎn)小、生產(chǎn)周期短等優(yōu)勢。在社會(huì)發(fā)現(xiàn)新時(shí)期,OTP型號的單片機(jī)需求量也不斷上漲。
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