【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ，單片機(jī)又可分為無(wú) ROM型 ,ROM型和 EPROM 型三類。近年來(lái)又出現(xiàn)了 E39。PROM 和 Flash 型 ROM 存儲(chǔ)器。 無(wú) ROM 型單片機(jī)特點(diǎn)是片內(nèi)不集成 ROM 存儲(chǔ)器，故應(yīng)用程序必須卿化到外接的 ROM 存儲(chǔ)器芯片中才能構(gòu)成有完整功能的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。 ROM 型單片機(jī)內(nèi)部，其程序存儲(chǔ)器是采用掩膜工 藝制成的，程序一河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 15 旦固化進(jìn)去便永遠(yuǎn)不能修改。 EPROM 型單片機(jī)內(nèi) 部的程序存儲(chǔ)器是采用特殊 FAMOS 管構(gòu)成的，程序一旦寫入，也可通過(guò)特殊手段加以修改。 IS ZPROM(Electrically EPROM)是 EPROM 的一種，它是利用電脈沖擦除所存信息的 EPROM. E39。PROM 在擦除信息時(shí)無(wú)需從所用系統(tǒng)上拆卸下來(lái)，可以通過(guò)長(zhǎng)途通訊線路對(duì)它進(jìn)行遠(yuǎn)距離擦除和再編程。其可以分為字節(jié)擦除和片擦除兩種方式 :字節(jié)擦除時(shí)可以一次 (50ms 單脈沖 )擦除一個(gè)字節(jié)，片擦除時(shí)可以一次擦除芯片上的所有存儲(chǔ)信息?？觳列痛鎯?chǔ)器 (Flash型 ROM)具有 EPROM 的特點(diǎn)，又可在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行擦除和編程 ，它的讀取時(shí)間與DRAM 相似，而寫時(shí)間與磁盤驅(qū)動(dòng)器相當(dāng)。 2) RAM 存儲(chǔ)器 通常，單片機(jī)片內(nèi) RAM 存儲(chǔ)器容量為 64256 字節(jié)，最多可達(dá) 48K字節(jié)。 RAM 存儲(chǔ)器主要用來(lái)存放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或作為通用寄存器、數(shù)據(jù)堆棧和數(shù)據(jù)緩沖器之用。 I/O 接口和特殊功能部件 1/O 接口電路有串行和并行兩種。串行 1/O 用于串行通信，它可以把單片機(jī)內(nèi)部的并行 8 位數(shù)據(jù) (8 位機(jī) )變成串行數(shù)據(jù)向外傳送，也可以串行接收外部送來(lái)的數(shù)據(jù)并把它們變成并行數(shù)據(jù)送給 CPU 處理。并行 I/O 口電路可以使單片機(jī)和存儲(chǔ)器或外設(shè)之間并行地傳送 8 位數(shù)據(jù) (8 位機(jī) )。通常，特殊功能部件包括 。定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、 A/D. D/A. DMA 通道和系統(tǒng)時(shí)鐘等電路。定時(shí)器、計(jì)數(shù)器用于產(chǎn)生定時(shí)脈沖，以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的定時(shí)控制 。A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換器用于模擬量和數(shù)字量之間的相互轉(zhuǎn)換，以完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集和控制， DMA 通道可以使單片機(jī)和外設(shè)之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳送。 總之，某一單片機(jī)內(nèi)部究竟包括哪些特殊功能部件以及特殊功能部件的數(shù)量是和它的型號(hào)有關(guān)的。 單片機(jī)的性能特點(diǎn) ，質(zhì)量輕 單片機(jī)的集成度很高，這是單片機(jī)家族最顯著的特點(diǎn)之一，這是任何河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 16 其他微型機(jī)都無(wú)法比擬的。 ，價(jià)格低 性能價(jià)格比是衡量一個(gè)電子系統(tǒng)的一項(xiàng)主要技術(shù)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，單片機(jī)集 CPU、存儲(chǔ)器和 I/0 功能于一身，像一塊集成電路一樣嵌入到系統(tǒng)中起著智能控制作用，但其價(jià)格像普通 IC 一樣低廉，電子產(chǎn)品和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員通常都把單片機(jī)定為首選部件作為控制核心。單片機(jī)優(yōu)異的性能和低廉的價(jià)格，極大地推動(dòng)了單片機(jī)市場(chǎng)的迅速發(fā)展。它為傳統(tǒng)電子產(chǎn)品的智能化改造和新產(chǎn)品的研發(fā)提供了有力支持和保障。 ，低功耗 單片機(jī)應(yīng)用于測(cè)控領(lǐng)域，往往要接受惡劣環(huán)境的挑戰(zhàn)。單片機(jī)在體系結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)方面都進(jìn)行了針對(duì)性設(shè)計(jì)。它集成了存 儲(chǔ)器和 1/O 接口，極大地減少了外圍引線和外接器件，大大降低了外界干擾對(duì)系統(tǒng)的侵入。在運(yùn)行方式上增加了掉電保護(hù)和程序運(yùn)行監(jiān)視系統(tǒng) (WATCHDOG)功能，大大提高了用單片機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)工作的可靠性。自 20世紀(jì) 80年代中期以來(lái)，NMOS 工藝單片機(jī)逐漸被 CMOS 工藝代替，功耗也大幅度下降。 ，各得其所 單片機(jī)另一顯著特點(diǎn)是，高低檔并存，各得其所。這是由單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的廣泛性和多樣性所決定的。單片機(jī)作為測(cè)控領(lǐng)域中的一個(gè)主要機(jī)種，可靠的控制功能是其主要特點(diǎn)所在。而控制領(lǐng)域面對(duì)的對(duì)象多種多樣，4 位、 8 位、 16 位 、 32 位機(jī)各有其不同的應(yīng)用對(duì)象，因此，在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，多檔并存的局面是必然的。 為了滿足工業(yè)控制要求，一般單片機(jī)的指令系統(tǒng)中具有極豐富的條件分支轉(zhuǎn)移指令、 I/0 口的邏輯操作以及位處理功能。一般說(shuō)來(lái)，單片機(jī)的邏輯控制功能及運(yùn)行速度均高于同一檔次的微處理器。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、電磁兼容技術(shù)、傳感器技術(shù)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展和普及，數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)也越來(lái)越得到了廣泛的應(yīng)用。例如 :在生產(chǎn)河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 17 過(guò)程中，應(yīng)用這一系統(tǒng)可對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)視和記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本提 供信息和手段 :在科學(xué)研究中，應(yīng)用這一系統(tǒng)可獲得大量的動(dòng)態(tài)信號(hào)，是研究瞬間物理過(guò)程的有力工具，也是獲得科學(xué)奧秘的重要手段之一?？傊?，不論在哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，數(shù)據(jù)采集與處理越及時(shí)，工作效率、性能價(jià)格比就越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益就越好。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的工作現(xiàn)場(chǎng)一般較惡劣，彌漫著各種干擾 (來(lái)自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的 )，這些干擾通常稱之為噪聲。當(dāng)被測(cè)信號(hào)很微弱時(shí)，就會(huì)被噪聲“淹沒(méi)”掉，導(dǎo)致很大的數(shù)據(jù)采集與處理誤差，可靠性降低，還可能造成系統(tǒng)失靈，甚至釀成重大事故。因此，噪聲是數(shù)據(jù)采集與處理的主要障礙之一，為了能精確地采集與處理數(shù)據(jù)，必須考慮到存在的各種干擾對(duì)系統(tǒng)的影響，把抗千擾問(wèn)題作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)至關(guān)重要的內(nèi)容，從軟、硬件設(shè)計(jì)以及 EDA 仿真技術(shù)三個(gè)方面采取相應(yīng)的措施以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。 單片機(jī)問(wèn)世 30 多年來(lái)，從體系結(jié)構(gòu)、運(yùn)行速度、存儲(chǔ)形式、接口功能等方面都有了長(zhǎng)足的發(fā)展。單片機(jī)和同期微處理器一樣都是高技術(shù)計(jì)算機(jī)產(chǎn)品 。由于單片機(jī)特點(diǎn)顯著、功能突出，故在眾多領(lǐng)域中獲得廣泛應(yīng)用。 2． 4 單片機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀 單片機(jī)是為了實(shí)現(xiàn)控制功能而設(shè)計(jì)的一種微型計(jì)算機(jī)，它的應(yīng)用首先是控制功能，即實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制。其實(shí)現(xiàn)手段采用嵌入方式，即嵌入到對(duì)象環(huán)境中作為一個(gè)智能控制單元。由于被控對(duì)象種類繁多，其應(yīng)用也非常廣泛。 由于單片機(jī)的集成度很高，它又具有體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、耗電少等突出特點(diǎn)，尤其耗電少，又可使供電電源體積小，質(zhì)量輕。所以它的應(yīng)用己深入到工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、科研、教育以及日常生活用品等各種領(lǐng)域。單片機(jī)特別適合于將其做到產(chǎn)品的內(nèi)部 ，取代部分老式機(jī)械、電子零件或元器件。可使產(chǎn)品縮小體積，增強(qiáng)功能，實(shí)現(xiàn)不同程度的智能化，這是其他任何計(jì)算機(jī)機(jī)種無(wú)法比擬的。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 18 單片機(jī)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，與單片機(jī)所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的特點(diǎn)有關(guān) : (1) 單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)有較大的可靠性。 (2) 系統(tǒng)擴(kuò)展和系統(tǒng)配置比較典型和規(guī)范，容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。 (3) 由于構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，相當(dāng)多的測(cè)控功能由軟件實(shí)現(xiàn)，故具有柔性特點(diǎn)。 (4) 有優(yōu)異的性能價(jià)格比。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，以及設(shè)備向小型化、智能化發(fā)展 ，作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、使用靈活等優(yōu)勢(shì)，顯示出很強(qiáng)的生命力。它和一般的集成電路相比有較好的抗干擾能力，對(duì)環(huán)境的溫度和濕度都有較好的適應(yīng)性，可以在工業(yè)條件下穩(wěn)定工作。且單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，提高它們的測(cè)量速度和測(cè)量精度，加強(qiáng)控制功能。如 Mcs51 系列單片機(jī)控制的“船舶航行狀態(tài)自動(dòng)記錄儀”、“煙葉水分測(cè)試儀”、“智能超聲波測(cè)厚儀”等。單片機(jī)也廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，例如對(duì)下SID 卜各種窯爐的溫度、酸度、化學(xué)成分的測(cè)量和控制。將測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技 術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理功能和實(shí)時(shí)控制功能，使系統(tǒng)工作處于最佳狀態(tài)，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。從航空航天、地質(zhì)石油、冶金采礦、機(jī)械電子、輕工紡織等行業(yè)的分布系統(tǒng)與智能控制以及機(jī)電一體化設(shè)備和產(chǎn)品，到郵電通信、日用設(shè)備和器械，單片機(jī)都發(fā)揮了巨大作用。其應(yīng)用 內(nèi)容 大致可分為以下兒方面 : (1)機(jī)電一體化設(shè)備的控制核心 機(jī)電一體化是機(jī)械設(shè)備發(fā)展的方向。單片機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展，它作為機(jī)電產(chǎn)品的控制器，充分發(fā)揮其自身優(yōu)點(diǎn)，大大強(qiáng)化了機(jī)器的功能，提高了機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。最典型的 機(jī)電產(chǎn)品機(jī)器人，每個(gè)關(guān)節(jié)或動(dòng)作部位都是個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng) (2)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)采集單元 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 19 大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，要求數(shù)據(jù)采集的同步性和實(shí)時(shí)性要好。使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的前端采集單元，由主控計(jì)算機(jī)發(fā)出采集命令，再將采集到的數(shù)據(jù)逐一送到主計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。如有些氣象部門、油田采油部門以及電廠等均可采用這樣的系統(tǒng)。 (3)分布控制系統(tǒng)的前端控制器 在直接控制級(jí)的計(jì)算機(jī)分布控制系統(tǒng) (DCS)中，單片機(jī)作為過(guò)程控制中每一分部操作或控制的控制器，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、反饋計(jì)算、控制輸出，并在上位機(jī)命令的指揮下進(jìn)行相應(yīng)協(xié)調(diào)工作。 (4)智能化儀表的機(jī)芯 自動(dòng)化儀表的智能化程度越來(lái)越高。采用單片機(jī)的智能化儀表可具有自整定、自校正、自動(dòng)補(bǔ)償和自適應(yīng)功能，還可進(jìn)行數(shù)字 PID 調(diào)節(jié)，軟件消除電流熱噪聲等等，解決傳統(tǒng)儀表所不能解決的難題。單片機(jī)的應(yīng)用使這種性能如虎添翼，如自動(dòng)計(jì)費(fèi)電度表、燃?xì)獗碇屑河羞@方面的應(yīng)用。許多工業(yè)儀表中的智能流量計(jì)，氣體分析儀、成分分析僅等也采用了這項(xiàng)技基于單片機(jī)的烘爐溫度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)術(shù)。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機(jī)控制。 (5)消費(fèi)類電子產(chǎn)品控制 該應(yīng)用主要反映在家電領(lǐng)域，如洗衣機(jī)、空調(diào)器、保安系統(tǒng)、 VCD視盤機(jī)、電子秤、 IC 卡、手機(jī)、 BP 機(jī)等。這些設(shè)備中使用了單片機(jī)機(jī)芯后，大大提高了其控制功能和性能，并實(shí)現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制。 (6)終端及外圍設(shè)備控制 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備，如銀行終端、商業(yè) POS(自動(dòng)收款機(jī) )以及計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備如打印機(jī)、通信終端和智能化 UPS 等。在這些設(shè)備中使用單片機(jī)，使其具有計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示、輸入等功能，具有和計(jì)算機(jī)連接的接口，使計(jì)算機(jī)的能力及應(yīng)用范圍大大提高。 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)程控制等領(lǐng)域，大致可分如下幾個(gè) 范疇 ： (1) 在智能儀器儀表上的應(yīng)用 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書 20 單片機(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、濕度、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)控制使得儀器儀表數(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）。 (2) 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 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。 (3) 在家用電器中的應(yīng)用 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，從電飯褒、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備，五花八門，無(wú)所不在。 (4) 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用 現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行