【正文】 對應著一種基本操作；單片機所能執(zhí)行的全部指令，就是該單片機的指令系統(tǒng)，不同種類的單片機，其指令系統(tǒng)亦不同。為使單片機能自動完成某一特定任務，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，程序需要預先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元（最小的存儲單位）組成，就像大樓房有許多房間組成一樣，指令就存放在這些單元里，單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣，每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號，該地址號稱為存儲單元的地址，這樣只要知道了存儲單元的地址，就可以找到這個存儲單元，其中存儲的指令就可以被取出，然后再被執(zhí)行。 　　程序通常是順序執(zhí)行的，所以程序中的指令也是一條條順序存放的，單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行，必須有一個部件能追蹤指令所在的地址，這一部件就是程序計數(shù)器PC（包含在CPU中），在開始執(zhí)行程序時，給PC賦以程序中第一條指令所在的地址，然后取得每一條要執(zhí)行的命令，在PC中的內(nèi)容就會自動增加，增加量由本條指令長度決定，可能是2或3，以指向下一條指令的起始地址，保證指令順序執(zhí)行。 單片機及應用系統(tǒng)有以下特點：1． 單片機具有獨立的指令系統(tǒng)，可以將我們的設計思想充分體現(xiàn)出來。2． 系統(tǒng)配置以滿足控制對象的要求為出發(fā)點，使得系統(tǒng)具有較高的性能價格比。3． 由于系統(tǒng)規(guī)模較小，其本身不具有自我開發(fā)能力，一般須借助專用的開發(fā)工具進行系統(tǒng)開發(fā)和調(diào)試，而實際應用系統(tǒng)簡單實用，成本低，效益好。4． 應用系統(tǒng)通常講程序駐留在片內(nèi)（外）ROM中，抗干擾能力強，可靠性高，使用方便。5． 應用系統(tǒng)所用存儲器芯片可選用EPROM、OTP芯片或利用掩膜形式生產(chǎn)，便于批量開發(fā)和應用。許多單片機（如80C51系列）的開發(fā)芯片和擴展應用芯片相互配套，降低了系統(tǒng)成本。由于系統(tǒng)小巧玲瓏，控制功能強、體積小，便于嵌入被控設備之內(nèi)，大大推動了產(chǎn)品的智能化。如數(shù)控機床、機器人、智能儀器儀表、洗衣機、電冰箱、電視機等都是典型的機電一體化設備和產(chǎn)品。單片機是隨著微型計算機、單扳機的發(fā)展及其在智能測控系統(tǒng)中的應用而發(fā)展起來的。以8位單片機為例，其發(fā)展過程大致可歸納為四個階段。第一階段：低性能單片機階段（1976～1980年）。該階段是以較簡單的8位低檔單片機為主，將原有的單片機功能集成在一塊芯片上，是該芯片具有原來單片機的功能。第二階段：高性能單片機階段（1980～1983年）。該階段仍以8位機為主，主要增加了串行口、多級中斷處理系統(tǒng)和16位定時器/計數(shù)器，除片內(nèi)RAM、ROM容量增大外，片外尋址可達64KB，有的片內(nèi)還集成有A/D、D/A轉(zhuǎn)換器。第三階段：高性能的16位單片機（1983～80年代末）。該單片機性能更加完善，主頻速率提高，運算速度加快，具有很強的實時處理能力，更加適用于速度快、精度高、響應及時的應用場合。第四階段：該階段（90年代初）單片機在集成度、速率、功能、可靠性、應用領域等全方位向更高水平發(fā)展。該階段CPU數(shù)據(jù)線有8位、16位、32位，采用雙CPU結(jié)構(gòu)或內(nèi)部流水結(jié)構(gòu)，以提高數(shù)據(jù)處理能力和運算速度；采用內(nèi)部鎖相環(huán)技術，時鐘頻率已高達50MHz，指令執(zhí)行加快；提供了運算能力較強的乘法指令和內(nèi)積運算指令，具有較強的數(shù)據(jù)處理能力；設置了新型的串行總線結(jié)構(gòu)，為系統(tǒng)擴展提供了方便；增加了常用的特殊功能部件（如系統(tǒng)看門狗WDT、通信控制器、調(diào)制解調(diào)器、脈寬調(diào)制輸出PWM等）。隨著微電子技術的發(fā)展和半導體工藝的不斷改進，芯片正向著高集成化、低功耗的方向發(fā)展。隨著應用范圍的不斷擴大，一些專用單片機也迅速發(fā)展壯大。由于單片機體積小、價格低、可靠性高、適用范圍大以及有其本身的指令系統(tǒng)等諸多優(yōu)勢，在各個領域、各個行業(yè)都得到了廣泛應用。目前不僅有常用的8位單片機，而且16位機已得到了廣泛的應用。1． 機電一體化機電一體化是機械設備發(fā)展的方向。用單片機代替常規(guī)的邏輯順序控制，簡化了結(jié)構(gòu)設計，提高了控制性能。當前的許多產(chǎn)品，如數(shù)控車床等都是采用這種方式。最典型的機電產(chǎn)品是機器人，每個關節(jié)活動作部位都是由一個單片機系統(tǒng)控制。2． 集散數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在實時控制系統(tǒng)中，要求數(shù)據(jù)采集具有較好的同步性和實時性，若采用單個計算機順序采集，存在不能同時采集、實時性不強等缺點，以致會造成計算、處理上的誤差而引起分析困難。使用單片機作為系統(tǒng)的前端采集單元，由主控計算機發(fā)出同時采集命令，當采集完成后，將采集到的數(shù)據(jù)在逐一傳到主機中進行處理，保證了同步數(shù)據(jù)采集。如氣象部門、供電系統(tǒng)、自來水管網(wǎng)、過程控制等均可采用集散數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。3． 分布式控制系統(tǒng)通常分部式控制系統(tǒng)采用模塊化設計，而單片機正是某些模塊的控制中心。如生產(chǎn)線、過程控制、遙測控制系統(tǒng)等等。4． 智能儀器儀表單片機的應用使用自動化儀器儀表的智能化程度越來越高，如自動計費電度表、燃氣表，許多工業(yè)儀表中的智能流量計、氣體分析儀、成分分析儀等，各種檢測儀器儀表中的多功能信好發(fā)生器、智能電壓電流測試儀、醫(yī)療器械、監(jiān)測儀器等都使用了單片機。5. 家用電器在洗衣機、空調(diào)器、汽車控制系統(tǒng)、保安系統(tǒng)、電視機、錄象機、VCD機、音響設備、電子秤、IC卡、手機、智能玩具等系統(tǒng)及設備中使用了大量各種各樣的單片機，使其性能大大提高，實現(xiàn)了智能化和最優(yōu)化控制。6. 終端及外部設備控制在計算機網(wǎng)絡終端設備（如銀行終端、商業(yè)POS自動收款機、GPS電子地圖、復印機等）和計算機外部設備（如打印機、繪圖儀、鍵盤和通信終端等）中都使用了單片機。單片機的使用這些設備既具有計算、存儲、顯示和數(shù)據(jù)處理等功能，又具有和計算機連接的端口，使計算機的應用能力和范圍大大提高，更好地發(fā)揮了計算機的性能。 凌陽SPCE061A單片機的特點概述隨著單片機功能集成化的發(fā)展，其應用領域也逐漸地由傳統(tǒng)的控制，擴展為控制處理、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)字信號處理（DSP，Digital Signal Processing）等領域。凌陽的16位單片機就是為適應這種發(fā)展而設計的。它的CPU內(nèi)核采用凌陽最新推出的μ’nSP?（Microcontroller and Signal Processor）16位微處理器芯片（以下簡稱μ’nSP?）。圍繞μ’nSP?所形成的16位μ’nSP?系列單片機采用的是模塊式集成結(jié)構(gòu)，它以μ’nSP?內(nèi)核為中心集成不同規(guī)模的ROM、RAM和功能豐富的各種外設接口部件。 μ’nSP?內(nèi)核是一個通用的核結(jié)構(gòu)。除此之外的其它功能模塊均為可選結(jié)構(gòu)，亦即這種結(jié)構(gòu)可大可小或可有可無。借助這種通用結(jié)構(gòu)附加可選結(jié)構(gòu)的積木式的構(gòu)成，便可形成各種不同系列派生產(chǎn)品，以適合不同的應用場合。這樣做無疑會使每一種派生產(chǎn)品具有更強的功能和更低的成本。 μ’nSP?家族有以下特點: u 體積小、集成度高、可靠性好且易于擴展 μ’nSP?家族把各功能部件模塊化地集成在一個芯片里，內(nèi)部采用總線結(jié)構(gòu)，因而減少了各功能部件之間的連線，提高了其可靠性和抗干擾能力。另外，模塊化的結(jié)構(gòu)易于系統(tǒng)擴展，以適應不同用戶的需求。 u 具有較強的中斷處理能力 μ’nSP?家族的中斷系統(tǒng)支持10個中斷向量及10余個中斷源，適合實時應用領域u 高性能價格比 μ’nSP?家族片內(nèi)帶有高尋址能力的ROM、靜態(tài)RAM和多功能的I/O口。另外，μ’nSP?的指令系統(tǒng)提供具有較高運算速度的16位16位的乘法運算指令和內(nèi)積運算指令，為其應用增添了DSP功能，使得μ’nSP?家族運用在復雜的數(shù)字信號處理方面既很便利，又比專用的DSP芯片廉價。 u 功能強、效率高的指令系統(tǒng) μ’nSP?指令系統(tǒng)的指令格式緊湊，執(zhí)行迅速,并且其指令結(jié)構(gòu)提供了對高級語言的支持,這可以大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間。 u 低功耗、低電壓 μ’nSP?家族采用CMOS制造工藝，同時增加了軟件激發(fā)的弱振方式、空閑方式和掉電方式，極大地降低了其功耗。另外，μ’nSP?家族的工作電壓范圍大，能在低電壓供電時正常工作，且能用電池供電。這對于其在野外作業(yè)等領域中的應用具有特殊的意義。 SPCE061A單片機功能強大，其片內(nèi)含有八路十位A/D轉(zhuǎn)換器和兩路D/A轉(zhuǎn)換器，該波形發(fā)生器運用單片機技術，通過巧妙的軟件設計和簡易的硬件電路，產(chǎn)生數(shù)字式的正弦波、方波、斜波等幅值可調(diào)的信號。信號頻率，可通過鍵盤輸入調(diào)整，并顯示。與現(xiàn)有各類型波形發(fā)生器比較而言，它產(chǎn)生的數(shù)字信號干擾小，輸出穩(wěn)定，可靠性高，特別是操作簡單方便，人機界面友好，成本低，非常適合于教學與實驗使用。凌陽單片機在本次設計上的應用優(yōu)點是全面采用數(shù)字電路方案，因而工作穩(wěn)定可靠。利用單片機控制管理，使頻率設置和占空比調(diào)整等操作可用鍵盤輸入，十分方便。 相近研究課題的特點和分析MSP430單片機:本方案利用MSP430單片機作為核心控制器，通過兩個DSl8B20器件實現(xiàn)兩路溫度的實時采集和顯示，且可以設置報警溫度值，實現(xiàn)超溫報警功能。其中溫度信號由智能型溫度傳感器DSl8B20采集，DSl8B20在其內(nèi)部直接完成A／D轉(zhuǎn)換，通過單線總線，輸出數(shù)字信號送入單片機進行數(shù)據(jù)處理。單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理，采用高級語言和匯編結(jié)合的方法完成軟件設計。數(shù)據(jù)輸出部分完成溫度的實時顯示及語音超溫報警功能等，從而構(gòu)成一個數(shù)字式多路溫度采集系統(tǒng)。系統(tǒng)運行后首先初始化系統(tǒng)變量、按鍵顯示用到的I／O以及中斷等：之后初始化兩路DSl8B20以確認器件的存在；初始化完成之后，將進行溫度的采樣，并執(zhí)行溫度比較，如果溫度高于系統(tǒng)初始設置報警值，將進行超溫語音提示。主程序循環(huán)過程中不斷的掃描按鍵，如果有按鍵觸發(fā)將會調(diào)用鍵值處理函數(shù)。 MSP430是一款性價比很高的十六位單片機，使用它可以非常方便靈活的實現(xiàn)語音的錄放，該芯片擁有8路10位精度的ADC，其電一路為音頻轉(zhuǎn)換通道，并且內(nèi)置有自動增益電路。這為實現(xiàn)語音錄入提供了方便的硬件條件。兩路10位精度的DAC，只需要外接功放(SPY0030A)即可完成語音的播放。該單片機具有一套易學易用的指令系統(tǒng)和集成開發(fā)環(huán)境，在此環(huán)境中，它支持標準C語言編程，也支持C語言與匯編語言的互相調(diào)用。另外還提供了語音錄放的庫函數(shù)，只要了解庫函數(shù)的使用，就可以很容易的完成語音的錄放、識別等功能，這些都為軟件開發(fā)提供了方便的條件。 程序的控制思想：系統(tǒng)運行后首先初始化系統(tǒng)變量、按鍵顯示用到的I／O以及中斷等；之后初始化兩路DSl8B20以確認器件的存在；初始化完成之后，將進行溫度的采樣，并執(zhí)行溫度比較，如果溫度大于溫度報警初始值(初始值為30)，將進行超溫語音提示。主程序循環(huán)過程中不斷的掃描按鍵，如果有按鍵觸發(fā)將會調(diào)用鍵值處理程序。主程序是整個軟件設計的主干線，完成底層的溫度傳感器，音頻輸出和LED的顯示等硬件的接口驅(qū)動工作，主程序開始先對I／O，DSl8B20，數(shù)碼管，鍵盤進行初始化，啟動中斷，輔助程序，取鍵值，進入鍵值處理子程序，若是處于溫度確定狀態(tài)，則進入測量溫度處理子程序，顯示測量溫度，若有超過限值，則進行語音播報處理。數(shù)據(jù)采集流程：DSl8B20簡單的硬件接口是以相對復雜的接口編程為代價。由于DSl8B20通過單總線與外部進行通訊，所以其通信功能是分時完成的，它與單片機的接口協(xié)議是通過嚴格的時序來實現(xiàn)的，DSl8B20數(shù)據(jù)的寫入和讀出都是由主控MCU讀寫特定的時間片來完成的。系統(tǒng)對DSl8B20的各種操作必須按協(xié)議進行。操作協(xié)議為：初始化DSl8B20(發(fā)復位脈沖)一發(fā)ROM功能命令一發(fā)存儲器操作令一處理數(shù)據(jù)。要讀出DSl8B20的轉(zhuǎn)換溫度，主控MCU必須先通過單口線發(fā)出初始化脈沖后，接著給DSl8B20發(fā)ROM命令，然后發(fā)6個存儲器命令中的一個命令去控制DSl8B20的工作狀態(tài)，來完成溫度的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)的讀出。根據(jù)DSl8B