【正文】 經(jīng)常改變的情況下才能認(rèn)為 ROM型的單片機(jī)裝置是最廉價(jià)的。另一種方法來存儲程序的記憶是用電動(dòng),電可擦除只讀存儲器(EEPROM)或可擦可編程只讀存儲器(EPROM),通過紫外光來消除存儲記憶。EPROM 型單片機(jī)通常有一個(gè)清晰窗口,覆蓋著一個(gè)不透明的標(biāo)簽來防止來自比較弱的紫外線的光源(如陽光或者其他的光源)意外擦除。EEPROM 單片機(jī)程序允許快速修正并且既適合原機(jī)型也適合小規(guī)格機(jī)型的產(chǎn)品。對于 EEPROM 的一個(gè)設(shè)計(jì)變化是一種閃光內(nèi)存。這種類型的存儲器在操作過程中可以通過通電來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫。無論是閃存型的還是 EEPROM 型的費(fèi)用都將超過只讀存儲器由于內(nèi)部的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。當(dāng)面臨一些程序修正時(shí)無論是閃存還是 EEPROM 型都不需要額外的大量的費(fèi)用。一些單片機(jī)裝置將兩者集合起來了(例如 68HC908AT32 8 位單片機(jī) 16 位單片機(jī)或產(chǎn)于摩托羅拉公司的 68HC912B32)。這類裝置允許單片機(jī)快速的改變閃存中的數(shù)據(jù)并且可以存儲在操作過程中的數(shù)據(jù)在其 EEPROM 斷電情況下。在單片機(jī)中應(yīng)用的另一種結(jié)構(gòu),稱為隨機(jī)讀取存儲器(RAM),存儲它的操作值并且通常是用戶對其記性設(shè)置。如果在電源中斷的時(shí)候申請必須操作的話,RAM 必須存儲這個(gè)值。這可以通過使用 EEPROM 型的裝置或由單片機(jī)在停止模式與一個(gè)獨(dú)立的電源連接使 RAM 繼孫作斌：基于數(shù)字 PID 的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)30續(xù)工作。 輸入/輸出裝置不同于微處理器的幾種方法。在單片機(jī)的內(nèi)存有特殊的功能，就像輸入輸出口一樣。輸入和輸出口通常是一組的八口的線路。輸入和輸出線是 0 或 1 的邏輯信號。單片機(jī)的許多 I/O 口既可以作為輸入也可以作為輸出。通常情況下初始化 I/O 口既可以輸入也可以輸出，通過一些程序可以把輸入口改成輸出口也可以相反。許多類型的外部元件被用于單片機(jī)中。一些更流行的元件包括各式各樣的定時(shí)器、通訊、模擬數(shù)字的變換器,鎖相環(huán),數(shù)模轉(zhuǎn)換器,大電流輸出和特殊顯示驅(qū)動(dòng)程序。電機(jī)控制單片機(jī)應(yīng)包含一個(gè)定時(shí)器能供應(yīng)至少來自于 CPU 的最小干擾的 PWM 調(diào)制信號。模擬數(shù)字的輸入也需要測量電動(dòng)機(jī)電流、溫度和其它模擬信號。 時(shí)鐘和總線控制結(jié)構(gòu)一個(gè)單片機(jī)需要一個(gè)時(shí)鐘震蕩起來觸發(fā)單片機(jī)的邏輯單元。時(shí)鐘的振蕩器可以由水晶,陶瓷諧振器、或一個(gè)電抗耦合組成，或者可以由外部電源提供。單片機(jī)振蕩器的頻率可能會誤導(dǎo)人們單片機(jī)的性能的判斷。這是因?yàn)榇蠖鄶?shù)單片機(jī)有兩個(gè)或更多的振蕩器。例如,一個(gè)典型的電機(jī)控制單片機(jī)(例如一個(gè) 8 位單片機(jī) MC68HC05MC4 產(chǎn)于摩托羅拉。)使用 6MHz 水晶頻率被分為兩部分,導(dǎo)致 3MHz 內(nèi)部總線的時(shí)鐘頻率或 333 ns 周期時(shí)間。這是程序代碼可以被內(nèi)部總線執(zhí)行的速度。有些 MCU 設(shè)計(jì)使用低頻震蕩器,舉個(gè)例子,一個(gè) 32kHz 振蕩器,內(nèi)部倍頻電問題最小化的振蕩器。還有很重要的一點(diǎn)是,單片機(jī)的振蕩器的操作的直接影響單片機(jī)的操作速度。如果該振蕩器損壞或變得不穩(wěn),單片機(jī)將停止運(yùn)作。有些單片機(jī)包含的內(nèi)在邏輯單元,可以檢查時(shí)鐘振蕩器的損壞并可以反饋一個(gè)內(nèi)部 RCtype振蕩器的運(yùn)作模式,以確保該程序可以進(jìn)入一個(gè)受控停止或跳轉(zhuǎn)狀態(tài)。 ”控制系統(tǒng)的輸出線路控制電機(jī)并且可以當(dāng)振蕩器損壞時(shí)候繼續(xù)工作是很重要的。另外的一種重要的單片機(jī)元素是它的內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在一些單片機(jī)的總線可以調(diào)制。這就意味著許多外部設(shè)備，例如LCD顯示設(shè)備可以被加到單片機(jī)中。大規(guī)格的設(shè)計(jì)，舉例來說，可能需要不是標(biāo)準(zhǔn)但是能不需要完全地重新設(shè)計(jì) MCU 就被適應(yīng)的一個(gè)功能的組合。這一項(xiàng)觀念與個(gè)人計(jì)算機(jī)的即插即用理念類似。遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）312 電機(jī)控制單片機(jī)有三個(gè)普通的電機(jī)控制單片機(jī)的團(tuán)體第一組包括基本電刷直流電機(jī)的速度(和/或方向)控制,而且只需要低成本 8 位單片機(jī)帶有 A/ D 轉(zhuǎn)換和定時(shí)器。第二個(gè)電機(jī)控制組由直刷電機(jī)控制系統(tǒng),需要更強(qiáng)的性能比一個(gè)簡單的調(diào)速的設(shè)計(jì)。例如,單片機(jī)可能需要控制多個(gè)電機(jī)和有一個(gè)很大的控制面板的界面。電機(jī)控制需要一個(gè)單片機(jī),可以控制 6 或更多的與脈寬調(diào)制信號的階段。第二組的電機(jī)控制要求功能含有特單片機(jī) 8 位電機(jī)控制結(jié)構(gòu),如脈寬調(diào)制信號輸出 A / D 轉(zhuǎn)換、定時(shí)器輸入信號。第三個(gè)電機(jī)控制系統(tǒng),包括精密電機(jī)組機(jī)床及工業(yè)自動(dòng)化。這個(gè)組織以 16 位單片機(jī)與 32 位高速中央處理器和復(fù)雜的定時(shí)器結(jié)構(gòu)。新的為電機(jī)控制單片機(jī)每隔幾個(gè)月被介紹。(如表。對于網(wǎng)站上市的 C 語言的單片機(jī)制造商。)在比較各種為電機(jī)控制單片機(jī)產(chǎn)品時(shí),應(yīng)注意到幾個(gè)項(xiàng)目:指令周期時(shí)間、內(nèi)存大小、記憶型、PWM 型號、PWM 時(shí)間周期 ,A / D 點(diǎn),A / D 轉(zhuǎn)換時(shí)間、斷層輸入、發(fā)展工具支持等。單片機(jī)的成本是主要取決于其硅模具尺寸和包裝類型。面臨的挑戰(zhàn)是減少單片機(jī)的生產(chǎn)成本,同時(shí)增加了單片機(jī)性能。這是由縮減單片機(jī)的模具尺寸通過使用更精確的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)設(shè)備,并利用處理器架構(gòu) ,是最佳的實(shí)時(shí)控制中的應(yīng)用。一個(gè)有趣的方面是 ,其內(nèi)部單片機(jī)設(shè)計(jì)的操作電壓正在減少適應(yīng)總線間距。單片機(jī)的外部線條,然而,還必須能夠在一個(gè)電子嘈雜的環(huán)境,這是 MPU 完全不同的環(huán)境 (微單元 )。 廉價(jià)電機(jī)控制例子是一種廉價(jià)的單片機(jī)定義是一個(gè)少于 2 美元并且通常是 4 位或 8 位裝置。這種類型單片機(jī)的兩個(gè)例子一個(gè) 68HC705JJ7 20pin 單片機(jī),摩托羅拉公司 PIC12C672 8 位單片機(jī)芯片技術(shù)有限公司(8 針)。這些裝置具有一些獨(dú)特的特征:有 16 個(gè) 68HC705JJ7 編程定時(shí)器,加上單獨(dú)的 A / D 轉(zhuǎn)換器。PIC12C672 是一個(gè)非常小的 8 位裝置,卻仍然提供 8 位 A / D 轉(zhuǎn)換。68HC705JJ7 型號的 8 位單片機(jī),如圖 ,利用 CISCtype HC05 基礎(chǔ)架構(gòu)的核心。這個(gè)單片機(jī)采用諾依曼結(jié)構(gòu)和負(fù)荷值指示的代碼和數(shù)據(jù)都來自同一存儲器總線。它的指令集由 62 指令和 8 位尋址模式。8 位尋址模式提供了靈活的存取數(shù)據(jù)來執(zhí)行一條指令。需孫作斌：基于數(shù)字 PID 的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)32要 2 到 10 鐘指令周期大多數(shù)情況下需要 3 到 5 個(gè)周期。最快的周期時(shí)間是 476 納秒的一個(gè) 振蕩器。本設(shè)備適用于 20pin 包裝和被認(rèn)為是一種運(yùn)行環(huán)境為 0 到+ 85℃。這種 MC68HC705JJ7 6144 位型號可編程只讀存儲器,16 個(gè)字節(jié),和 224 位的 RAM。單片機(jī)也有一個(gè)特殊的 64 位只讀存儲器。這種特殊的 64 位單片機(jī)允許每個(gè)人身上被保留一些獨(dú)特的編號或值(一個(gè)序列號,例如),不能抹去,除了通過紫外光源照射。這個(gè) MC68HC705JJ7 是通用的 I / O 接額定電流為 毫安到 毫安。有六支大電流(I / O)線范圍為 15 到 5 毫安?？傤~定電壓大電流的 6 個(gè) I / O 范圍為 40 到 15 毫安。這個(gè) 15mA 范圍足以控制發(fā)光二極管。設(shè)計(jì)師必須小心不要超過 40mA 總范圍規(guī)范。一個(gè)獨(dú)特的特征是 MC68HC705JJ7 的 A / D 轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)。這個(gè) A / D 轉(zhuǎn)換器是基于內(nèi)部比較器和一個(gè)電流充放電功能,如圖 。一個(gè)內(nèi)部溫控二極管可以選為 A / D 轉(zhuǎn)換的輸入進(jìn)行研究,來跟蹤當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度。這種類型的 A / D 轉(zhuǎn)換器需要更多抗干擾措施,但較低成本和可解決 12 或更多位使用比率法。這種方法需要一個(gè)參考標(biāo)準(zhǔn),是由一個(gè)已知的來源,例如單片機(jī)的電源電壓值,然后比較,對未知的價(jià)值。這需要軟件指令。A / D 轉(zhuǎn)換時(shí)間是由外部脈沖大多電容器的價(jià)值決定,未知的電壓、單片機(jī)內(nèi)部電流(100μA)。例如,如果一個(gè)外部 脈沖,負(fù)責(zé)電容器將 ms 對未知的電壓為 v 設(shè)置該振蕩器的時(shí)鐘頻率, 兆赫和定時(shí)器分頻器,除以 8 得出 A / D 轉(zhuǎn)換的 12位或一部分時(shí)間改編為 毫秒。[注:在使用這種 A / D 轉(zhuǎn)換的最大分辨率(16 位)、電噪聲水平的 A / D 轉(zhuǎn)換控制邏輯可能導(dǎo)致錯(cuò)誤。這是因?yàn)橐粋€(gè) 16 位的決議是 65,536 個(gè)中的一個(gè),換句話說, 模擬信號,在理論上,可以解決 。)時(shí)間的改變?nèi)Q于單片機(jī)內(nèi)部的 16 個(gè)定時(shí)器,表明有一定的關(guān)系在 A / D 轉(zhuǎn)換和改變時(shí)鐘計(jì)數(shù)器之間。增加時(shí)鐘頻率會讓更多電容器數(shù)起,允許定時(shí)器更精確的 a / D 轉(zhuǎn)換的決議。外部的脈沖,電容器的范圍可以從 至 2μF。電容器大于 2μF 不應(yīng)使用,因?yàn)樗麄儗?chuàng)造高流量能量在單片機(jī)和也會受到更高的內(nèi)部漏抗。最快的 8 位的 A / D 轉(zhuǎn)換的時(shí)間是在 500μs 范圍,檢測短路和關(guān)閉電源,但對測量的緩慢的變量,如溫度或直流供電電源電壓,這種類型的 A / D 是足夠的。數(shù)據(jù)表 (見 MC68HC705JJ7 更詳細(xì)描述的 A / D。)遼寧工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33在 PIC12C671 單片機(jī)芯片技術(shù)有限公司, 使用 RISC 類型的處理器。中央處理器擁有獨(dú)立總線的指令和數(shù)據(jù)(哈佛結(jié)構(gòu))。該單片機(jī)的使用 35 個(gè)單獨(dú)的文檔說明并且可以執(zhí)行大多數(shù)的指令在四個(gè)時(shí)鐘周期或一個(gè)執(zhí)行周期即在 1μs 內(nèi)。PIC12C671 單片機(jī)的一個(gè)有趣的特點(diǎn)是其 8 針的結(jié)構(gòu)。這些小數(shù)量的針腳例如外部時(shí)鐘等特殊功能。當(dāng)空出兩個(gè)管腳并且有五個(gè) I/O 口和一個(gè)輸入口時(shí)內(nèi)部時(shí)鐘電路將被使用。剩下的兩根管腳是用于電源和普通。該設(shè)備可以在在攝氏零下 40 到 125 度之間操作,并且可以在任何一個(gè) I/O 口輸入 25 毫安電流。最大 I/O 口總輸入電流不能超過 100 毫安。兩個(gè)并行接口并行輸入 50毫安的電流,這足以直接驅(qū)動(dòng)微電子元件。這個(gè) 25 毫安的范圍可以直接驅(qū)動(dòng) LED 顯示，二極管等元件。四線可以配置為 A / D 操作。這個(gè) PIC12C671 的 A / D 轉(zhuǎn)換器是一個(gè) 8 位單元,可以分辨 256 分之 1 或 輸出 5v 的最大的 A / D 轉(zhuǎn)換速度是 （Vref= 3V)。這種轉(zhuǎn)換的速度是足夠遠(yuǎn)程控制測量,例如溫度、平均電流。它不足以保護(hù)采用 IGBT 階段死區(qū)效應(yīng),因?yàn)榇蠖鄶?shù) IGBTs 額定電流短路電路來維持,只有 10μs。A / D 的源阻抗不得高于 10 kΩ 否則會可能發(fā)生 A / D 轉(zhuǎn)換內(nèi)部泄漏電流。廣泛使用的 14bit 程序代碼指令被儲存在一個(gè) 1024 x 2048 x 14 的只讀存儲器單元。RAM 的容量是 128 x8。這可擦可編程只讀存儲器和隨機(jī)存儲器的內(nèi)存的大小適用于控制一些簡單或者有一點(diǎn)復(fù)雜的應(yīng)用程序。RAM 的內(nèi)容可以保存在少于 10μA 電流供應(yīng)的單片機(jī)待機(jī)模式下。在一定的條件下,可以進(jìn)一步降低到低于 1μA。 中等消耗電機(jī)控制例子：一個(gè)中等消耗電機(jī)控制的單片機(jī)被定義為一個(gè)通常賣到 2 美元至 5 美元之間擁有 RAM 的裝置。這些單片機(jī)通常 8 位,但是,這取決于他們的死區(qū)的大小和復(fù)雜性,也可以是 16 位。(注:價(jià)格也會改變每個(gè)單片機(jī)的記憶,OTP 型 ,ROM 型,EEPROM 型閃存型 EPROM型。)有成百上千的單片機(jī)的類型,可以被看作是一種中型,但只有少數(shù)人有專門設(shè)計(jì)用于電機(jī)的控制。其中兩個(gè) MC68HC705MC4 theMC68HC708MP16 電機(jī)控制單片機(jī)——已經(jīng)證明,在這本書中應(yīng)用實(shí)例,并且將會覆蓋更多的細(xì)節(jié)。這個(gè) MC68HC705P9A 也是一種很流行的8 位單片機(jī)和 A / D 轉(zhuǎn)換為控制程序,可用于復(fù)雜電機(jī)的控制。這個(gè) MC68HC05MC4 是專為孫作斌：基于數(shù)字 PID 的溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)34基礎(chǔ)的無刷直流電機(jī)控制程序,而 MC68HC08MP16 更強(qiáng)大,可用于一些異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序。這兩個(gè)單片機(jī)類型和使用是普林斯頓結(jié)構(gòu)。8 位 MCU 28 針 MC68HC705MC4 的定時(shí)器模塊型有和一個(gè)交換器為無刷電機(jī)控制。它也有一個(gè) 6 輸入通道 8 位串行通信的 A / D,SCI、176 個(gè)字節(jié)的內(nèi)存,和 3584 字節(jié)的只讀存儲器。高速的關(guān)鍵元素是 PWM 子系統(tǒng),使該單片機(jī)為電機(jī)控制應(yīng)用尤其有效,產(chǎn)生 PWM 信號的六無刷電機(jī)控制。這個(gè) 64 腳 高性能 MC68HC708MP16 使用 8 位處理器(摩托羅拉設(shè)計(jì)者稱之比MC68HC705MC4 CPU08 酷睿。這個(gè)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的 08 系列是一個(gè)模塊的概念,它允許新的模塊增加 PWM 單元和 MUK 單元,以滿足不同的需求。這樣的模塊化設(shè)計(jì)方法,使每個(gè)模塊式是進(jìn)一步優(yōu)化或修改而設(shè)計(jì)的整個(gè)單片機(jī)。注意每個(gè)模塊的接口與內(nèi)部總線如何用來執(zhí)行一個(gè)特定的任務(wù)。這種單片機(jī)有幾個(gè)特點(diǎn):16,384 字節(jié)編程只讀存儲器,512 字節(jié)的 RAM,連續(xù)型 12 位 6通道 PWM 單元、串行通訊裝置(SCI),一個(gè) 2 通道 16 位定時(shí)器,一個(gè) 4 通道 16 位定時(shí)器,一個(gè) 4 通道 16 位定時(shí)器，一個(gè)四通道輸入和一個(gè) 8 位 10 通道 A / D 轉(zhuǎn)換器。該設(shè)備采用一個(gè) 8MHz 內(nèi)部總線的頻率。它的軟件和 MC68HC705MC4 兼容。再說一次,這是在這個(gè)MCU PWM 子系統(tǒng),使它成為一個(gè)電機(jī)控制裝置。設(shè)計(jì)的主要驅(qū)動(dòng) MC68HC708MP16 三相異步電動(dòng)機(jī)控制策略。它可以支持 30176。PWM 和某些類型的空間矢量調(diào)制。當(dāng)用來控制無刷直流電機(jī)、MC68HC708MP16 允許快速軸位置和它的輸入定時(shí)器捕捉線計(jì)算。電流限制和階段推進(jìn)能夠完成為 BLM 控制。這個(gè)階段可以增強(qiáng) BLM 高速控制的性能。這個(gè) MC68HCO8MP16 PWM 單元還包括截止時(shí)間的規(guī)定,以確保最小電流在半橋擊穿的特點(diǎn)著重介紹了電機(jī)電流畸變。 高成本電機(jī)控制單片機(jī)例子：一種高成本的電機(jī)控制單片機(jī)被定義為一個(gè)通常售價(jià)為超過 5 美元一些甚至達(dá)到 30 美元。這些從事精密馬達(dá)控制系統(tǒng)和應(yīng)用程