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單片機(jī)外文文獻(xiàn)及翻譯-單片機(jī)-文庫(kù)吧資料

2025-01-27 07:54本頁(yè)面
  

【正文】 )MCU即微控制器( Micro Controller Unit)階段,主要的技術(shù)發(fā)展方向是:不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí),對(duì)象系統(tǒng)要求的 各種外圍電路與接口電路,突顯其對(duì)象的智能化控制能力。 “創(chuàng)新模式 ”獲得成功,奠定了 SCM 與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。 2 單片機(jī)歷史 單片機(jī)誕生于 20 世紀(jì) 70 年代末,經(jīng)歷了 SCM、 MCU、 SOC 三大階段。現(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開(kāi)發(fā)者搞出來(lái)的某些產(chǎn)品,不是電路太復(fù)雜,就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制?,F(xiàn)在,這種單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛,如 智能儀表 、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。因?yàn)樗w積小,通常都藏在被控機(jī)械的 “肚子 ”里。這種計(jì)算機(jī)就是把智能賦予各種機(jī)械的單片機(jī)(亦稱(chēng)微控制器)。它由主機(jī)、鍵盤(pán)、顯示器等組成。 可以說(shuō),二十世紀(jì)跨越了三個(gè) “電 ”的時(shí)代,即電氣時(shí)代、電 子時(shí)代和現(xiàn)已進(jìn)入的電腦時(shí)代。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行,所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美 國(guó) 50年代開(kāi)發(fā)的 74系列,或者 60年代的 CD4000系列這些純硬件來(lái)搞定的話(huà),電路一定是一塊大 PCB 板!但是如果要是用美國(guó) 70 年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī),結(jié)果就會(huì)有天壤之別!只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過(guò)你編寫(xiě)的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能,高效率,以及高可靠性! 由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的,所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級(jí) 匯編 語(yǔ)言,它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語(yǔ)言了,既然這么低級(jí)為什么還要 用呢?很多高級(jí)的語(yǔ)言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢?原因很簡(jiǎn)單,就是單片機(jī)沒(méi)有家用計(jì)算機(jī)那樣的 CPU,也沒(méi)有像硬盤(pán)那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。 1 單片機(jī)芯片 單片機(jī)是靠程序運(yùn)行的,并且可以修改。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、 VCD等等的家電里面都可以看到它的身影 ! 它主要是作為控制部分的核心部件。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類(lèi)似的模塊,比如 CPU,內(nèi)存,并行總線(xiàn),還有和硬盤(pán)作用相同的 存儲(chǔ)器 件,不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多,不過(guò)價(jià)錢(qián)也是低的,一般不超過(guò)10元即可 。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī),和計(jì) 算機(jī)相比,單片機(jī)只缺少了 I/O 設(shè)備。汽車(chē)上一般配備 40 多部單片機(jī),復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作!單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò) PC 機(jī)和其他計(jì)算的總和,甚至比人類(lèi)的數(shù)量還要多。手機(jī)、電話(huà)、 計(jì)算器 、家用電器、電 子玩具、 掌上電腦 以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有 12 部單片機(jī)。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的 計(jì)算機(jī) 。而在作為掌上電腦和手機(jī)核心處理的高端單片機(jī)甚至可以直接使用專(zhuān)用的 Windows 和 Linux操作系統(tǒng)。目前,高端的 32 位單片機(jī)主頻已經(jīng)超過(guò) 300MHz,性能直追 90 年代中期的專(zhuān)用處理器,而普通的型號(hào)出廠價(jià)格跌落至 1美元,最高端的型號(hào)也只有 10 美元。隨著 INTEL i960 系列特別是后來(lái)的 ARM 系列的廣泛應(yīng)用, 32 位單片機(jī)迅速取代 16 位單片機(jī)的高端地位,并且進(jìn)入主流 市場(chǎng)。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高,開(kāi)始出現(xiàn)了 16位單片機(jī),但因?yàn)樾詢(xún)r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。此后在 8031上發(fā)展出了 MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和 CPU集成在一個(gè)芯片中,使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小,更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 5 單片機(jī) 介紹 單片機(jī)也被稱(chēng)為 微控制器 ( Microcontroller Unit),常用英文字母的縮寫(xiě) MCU 表示單片機(jī),它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有 CPU的專(zhuān)用 處理器 發(fā)展而來(lái)。 INTEL的 Z80是最早按照這種思想設(shè)計(jì)出的處理器,從此以后, 單片機(jī)和專(zhuān)用處理器的發(fā)展便分道揚(yáng)鑣。其中最成功的是 INTEL 的 8031,因?yàn)楹?jiǎn)單可靠而性能不錯(cuò)獲得了很大的好評(píng)。基于這一系統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)直到現(xiàn)在還在廣泛使用。 90年代后隨著消費(fèi)電子產(chǎn)品大發(fā)展,單片機(jī)技術(shù)得到了巨大提高。而傳統(tǒng)的 8位單片機(jī)的性能也得到了飛速提高,處理能力比起 80 年代提高了數(shù)百倍。當(dāng)代單片機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)不再只在裸機(jī)環(huán)境下開(kāi)發(fā)和使用,大量專(zhuān)用的嵌入式操作系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在全系列的單片機(jī)上。 單片機(jī)比專(zhuān)用處理器更適合應(yīng)用于 嵌入式系統(tǒng) ,因此它得到了最多的應(yīng)用?,F(xiàn)代人類(lèi)生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。而個(gè)人電腦中也會(huì)有為數(shù)不少的單片機(jī)在工作。 單片機(jī)又稱(chēng)單片微控制器 ,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片 ,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。概括的講:一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。同時(shí),學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 用它來(lái)做一些控制電器一類(lèi)不是很復(fù)雜的工作足矣了。 6 它是一種在線(xiàn)式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī),在線(xiàn)式就是現(xiàn)場(chǎng)控制,需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力,較低的成本,這也是和離線(xiàn)式計(jì)算機(jī)的(比如家用 PC)的主要區(qū)別。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能,尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能,這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的,有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)可視化高級(jí)語(yǔ)言編寫(xiě)的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕,也會(huì)達(dá)到幾十 K的尺寸!對(duì)于家用 PC的硬盤(pán)來(lái)講沒(méi)什么,可是對(duì)于單片機(jī)來(lái)講是不能接受的。一樣的道理,如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用 PC 上來(lái)運(yùn)行,家用 PC 的也是承受不了的。不過(guò),這種電腦,通常是指?jìng)€(gè)人計(jì)算機(jī),簡(jiǎn)稱(chēng) PC 機(jī)。還有一類(lèi)計(jì)算機(jī),大多數(shù)人卻不怎么熟悉。顧名思義,這種計(jì)算機(jī)的最小系統(tǒng)只用了一片集成電路,即可進(jìn)行簡(jiǎn)單運(yùn)算和控制。它在整個(gè)裝置中,起著有如人類(lèi)頭腦的作用,它出了毛病,整個(gè)裝置就癱瘓了。各種產(chǎn)品一旦用上了單片機(jī),就能起到使產(chǎn)品升級(jí)換代的功效,常在產(chǎn)品名稱(chēng)前冠以形容詞 ——“智能型 ”,如智能型洗衣機(jī)等。究其原因,可能就卡在產(chǎn)品未使用單片機(jī)或其它可編程邏輯器件上。 7 起初模型 (1)SCM即 單片微型計(jì)算機(jī) ( Single Chip Microputer)階段,主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。在開(kāi)創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上, Intel公司功不可沒(méi)。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān),因此,發(fā)展 MCU 的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。在發(fā)展 MCU方面,最著名的廠家當(dāng)數(shù) Philips 公司。因此,當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí),不要忘記 Intel和 Philips 的歷史功績(jī)。隨著微電子技術(shù)、 IC設(shè)計(jì)、 EDA工具的發(fā)展,基于 SOC的 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) 會(huì)有較大的發(fā)展。 4 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 目前單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域,幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。 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(zhuān)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: 在 智能儀器 儀表上的應(yīng)用 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(lèi)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。例如精密的測(cè)量設(shè)備( 功率計(jì) , 示波器 ,各種分析儀)。例如工廠流水線(xiàn)的智能化管 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(mén),無(wú)所不在。 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛,例如醫(yī)用呼吸機(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。如音樂(lè)集成單片機(jī),看似簡(jiǎn)單的功能,微縮在純電子芯片中(有別于磁帶機(jī)的原理),就需要復(fù)雜的類(lèi)似于計(jì)算機(jī)的原理。 在大型電路中,這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積,簡(jiǎn)化了電路,降低了損壞、錯(cuò)誤率,也方便于更換。
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