【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用復(fù)雜電子線路或數(shù)字電路構(gòu)成的控制系統(tǒng)，可以軟件控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，并能夠?qū)崿F(xiàn)智能化，現(xiàn)在單片機(jī)控制范疇無(wú)所不在，例如通信產(chǎn)品、家用電器、智能儀器儀表、過(guò)程控制和專用控制裝置等等，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣泛。第二章 10000s 計(jì)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介5 單片機(jī)的特點(diǎn)單片機(jī)與通用微機(jī)相比，在結(jié)構(gòu)，指令設(shè)置上均用獨(dú)到之處，其主要特點(diǎn)如下：?jiǎn)纹瑱C(jī)的存儲(chǔ)器 ROM 和 RAM 是嚴(yán)格區(qū)分的，ROM 稱為程序存儲(chǔ)器，只存放程序，固定常數(shù)以及數(shù)據(jù)表格，RAM 則為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用作工作區(qū)以及存放用戶數(shù)據(jù)，這樣的結(jié)構(gòu)主要是考慮到單片機(jī)用于控制系統(tǒng)中，有較大的程序存儲(chǔ)空間，把開發(fā)成功的程序固化在ROM 中，而把少量的隨機(jī)數(shù)據(jù)存放在 RAM 中，這樣小容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器能以高速 RAM 形成集成在單片機(jī)內(nèi)，以加速單片機(jī)的執(zhí)行速度，但單片機(jī)內(nèi)的 RAM 是作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用，而不是當(dāng)作高速緩沖存儲(chǔ)器（CACHE）使用。采用面向控制的指令系統(tǒng)，為滿足控制的需要，單片機(jī)有更強(qiáng)的邏輯控制能力，特別是具有很強(qiáng)的位處理能力。單片機(jī)的 I/O 引腳通常是多功能的，由于單片機(jī)芯片上引腳數(shù)目有限，為了解決實(shí)際引腳和需要的信號(hào)線的矛盾，采用了引腳功能復(fù)用的方法，引腳處于何種功能，可由指令來(lái)設(shè)置或由機(jī)器狀態(tài)來(lái)區(qū)分。單片機(jī)的外部擴(kuò)展能力強(qiáng)，在內(nèi)部的各種功能部分不能滿足應(yīng)用需求時(shí)，均可在外部進(jìn)行擴(kuò)展（如擴(kuò)展 ROM，RAM，I/O 接口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，中斷系統(tǒng)等），與許多通用的微機(jī)接口芯片兼容，給應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的方便和靈活性。 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過(guò)程控制領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè)范疇：：?jiǎn)纹瑱C(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于儀器儀表中，結(jié)合不同類型的傳感器，可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化，且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備（功率計(jì)、示波器、各種分析儀）。：用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管理、電梯的智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)，與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。第二章 10000s 計(jì)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介6：可以這樣說(shuō)，現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制，從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子稱量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。：現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件，現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制。 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼叫機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 總之，單片機(jī)技術(shù)使用范圍廣，在各種儀器儀表生產(chǎn)單位、石油、化工，紡織、機(jī)械的加工等各個(gè)行業(yè)中都有廣泛的應(yīng)用。 單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展已明顯地朝三個(gè)方向發(fā)展；這三個(gè)方向就是：巨型化，單片化，網(wǎng)絡(luò)化。以解決復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算和高速數(shù)據(jù)處理的仍然是巨型機(jī)在起作用，故而，巨 型機(jī)在目前在朝高速及處理能力的方向努力。單片機(jī)在出現(xiàn)時(shí)，Intel 公司就給其單片機(jī)取名為嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。單片機(jī)的最明顯的優(yōu)勢(shì)，就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中。這一點(diǎn)是巨型機(jī)和網(wǎng)絡(luò)不可能做到的。在本文，介紹單片機(jī)的最新技術(shù)進(jìn)步，包括數(shù)字單片機(jī)的工藝及技術(shù)，模糊單片機(jī)的工藝及技術(shù)，單片機(jī)的可靠性技術(shù)，以及以單片機(jī)為核心的嵌入式系統(tǒng)。數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)發(fā)展數(shù)字單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外部電壓等級(jí)以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說(shuō)明了數(shù)字單片機(jī)的水平。在目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來(lái)越多，但是，要求也越來(lái)越高。下面分別就這四個(gè)方面說(shuō)明單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步狀況： 內(nèi)部結(jié)構(gòu)的進(jìn)步單片機(jī)在內(nèi)部已集成了越來(lái)越多的部件，這些部件包括一般常用的電路，例如：定時(shí)器，比較器，A/D 轉(zhuǎn)換器，D /A 轉(zhuǎn)換器，串行通信接口，Watchdog 電路，LCD 控制器等。有 的單片機(jī)為了構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)或形成局部網(wǎng)，內(nèi)部含有局部網(wǎng)絡(luò)控制模塊 CAN。例如，Infineon 公司的 C 505C，C515C，C167CR，C167CS32FM，81C90；Motorola 公司的68HC08AZ 系列等。特別是在單片機(jī) C167CS32FM 中，內(nèi)部還含有 2 個(gè) CAN。因此，這類單片機(jī)十分容易構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。特別是在控制，系統(tǒng)較為復(fù)雜時(shí)，構(gòu)成一個(gè)控 制網(wǎng)絡(luò)十分有用。為了能在變頻控制中方便使用單片機(jī)，形成最具經(jīng)濟(jì)效益的嵌入式控制系統(tǒng)。有的第二章 10000s 計(jì)時(shí)系統(tǒng)簡(jiǎn)介7單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置了專門用于變頻控制的脈寬 調(diào)制控制電路，這些單片機(jī)有 Fujitsu 公司的 MB89850 系列、MB89860 系列；Motorola 公司的 MC68HC08MR1MR24 等。在這些單片機(jī)中，脈寬調(diào)制電路有 6 個(gè)通道輸出，可產(chǎn)生三相脈寬調(diào)制交流電壓，并內(nèi)部含死區(qū)控制等功能。特 別引人注目的是：現(xiàn)在有的單片機(jī)已采用所謂的三核（TrCore）結(jié)構(gòu)。這是一種建立在系統(tǒng)級(jí)芯片（System on a chip）概念上的結(jié)構(gòu)。這種單片機(jī)由三個(gè)核組成：一個(gè)是微控制器和 DSP 核，一個(gè)是數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器核，最后一個(gè)是外圍專用集成電路（ASIC）。這種 單片機(jī)的最大特點(diǎn)在于把 DSP 和微控制器同時(shí)做在一個(gè)片上。雖然從結(jié)構(gòu)定義上講，DSP 是單片機(jī)的一種類型，但其作用主要反映在高速計(jì)算和特殊處理如快速 傅立葉變換等上面。把它和傳統(tǒng)單片機(jī)結(jié)合集成大大提高了單片機(jī)的功能。這是目前單片機(jī)最大的進(jìn)步之一。這種單片機(jī)最典型的有 Infineon 公司的 TC10GP；Hitachi 公司的 SH7410，SH7612 等。這些單片機(jī)都是高檔單片機(jī)，MCU 都是 32 位的，而 DSP 采用16 或 32 位結(jié)構(gòu)，工作 頻率一般在 60MHz 以上。 功耗、封裝及電源電壓的進(jìn)步現(xiàn)在新的單片機(jī)的功耗越來(lái)越小，特別是很多單片機(jī)都設(shè) 置了多種工作方式，這些工作方式包括等待，暫停，睡眠，空閑，節(jié)電等工作方式。Philips 公司的單片機(jī)P87LPC762 是一個(gè)很典型的例子，在空閑 時(shí)，其功耗為 mA，而在節(jié)電方式中，其功耗只有 。而在功耗上最令人驚嘆的是 TI 公司的單片機(jī) MSP430 系列，它是一個(gè) 16位的系列，有超低功耗工作方式。它的低功耗方式有 LPMLPMLPM4 三種。當(dāng)電源為3V 時(shí)，如果工作于 LMP1 方式，即使外圍電路處于活動(dòng)，由于 CPU 不活動(dòng)，振