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单片机的原理和单片机的应用是什么?

作者: 宇凡微 编辑: 单片机开发工程师 来源: 宇凡微 发布日期: 2021.10.26 浏览次数:
信息摘要:
本文宇凡微为大家介绍单片机的原理和单片机的应用是什么?让大家在学习的过程中少走弯路。

        本文宇凡微为大家介绍单片机的原理和单片机的应用是什么?让大家在学习的过程中少走弯路。


单片机的原理和应用


一、单片机的简介

        单片机也称为微控制器(MCU)等,它并不是一个拥有逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到芯片之上。就相当于一个微型的计算机,和一般的计算机相比,单片机就只是缺少了I/O设备。

        简单来说:一块芯片就成了一台计算机。它的质量轻、体积小、价格便宜、开发和应用提供了非常便利的条件。同时,了解计算机原理与结构的最佳选择就是学习使用单片机。

        单片机的应用领域十分广泛,比如实时工控、通讯设备、智能仪表、家用电器、导航系统等。各种电子产品一旦用上了单片机,就能够给产品增加一些特定功能,实现更新换代。普通的电器增加了特定单片机模块后,就能称之为:”智能电子“。


二、单片机的硬件特性

        1、现在主流单片机包括CPU、2KB容量的RAM、 2个16位定时/计数器、128 KB容量的ROM、4个8位并行口、ADC/DAC、全双工串口行口、EEPROM、SPI、I2C、ISP、IAP等;

        2、系统结构简单,使用方便,实现模块化;

        3、单片机可靠性高,可工作到10^6 ~10^7小时无故障;

        4、处理功能强,速度快;

        5、低电压,低功耗,便于生产便携式产品;

        6、控制功能强;

        7、环境适应能力强。


三、单片机的原理

        单片机主要由运算器、控制器和寄存器三大部分构成。其中,运算器由算术逻辑单元(ALU)、累加器、寄存器等构成,首先累加器和寄存器向ALU输入两个8位源数据,其次ALU完成源数据的逻辑运算,最后将运算结果存入寄存器中;控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等构成,是一个下达命令的“组织”,用于协调整个系统各部分之间的运作;寄存器主要有累加器A、数据寄存器DR、指令寄存器IR、指令译码器ID、程序计数器PC、地址寄存器AR等。

        在微处理器内部运算器、控制器、寄存器之间是相互连接的,由控制器向各部分发布操作命令,运算器接到命令后进行相应运算,并将运算后结果存入相应的寄存器中。


四、单片机的应用

        单片机现已渗透到我们日常生活中的各个领域,小到家用电器、仪器仪表,大到医疗器械、航空航天,无不存在着单片机的身影。一旦在某种产品上添加了单片机,便使得原产品向互联网靠拢,获得了“智能型”的前缀。单片机具体在各个领域的应用如下:

        1、在仪器仪表领域,一旦采用单片机对其进行控制,便使得仪器仪表变得数字化、智能化、微型化,且其功能更加强大;

        2、在家用电器领域,已广泛实现了家用电器的单片机控制,如电饭煲、电冰箱、空调、彩电、音响等等;

        3、在网络通信领域,手机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统等等都已实现了单片机控制,且单片机普遍具备通信接口,使得通信设备可以方便地与计算机之间进行数据通信;

        4、在工业控制领域,可以使用单片机构成多种多样的控制系统,如工厂流水线的智能化管理、电梯智能化控制、各种报警系统、与计算机联网构成二级控制系统等;

        5、在医疗设备领域,单片机也极大的实现了它的价值,已广泛应用于各种分析仪、监护仪、病床呼叫系统、医用呼吸机等医疗设备中;

        6、在模块化系统中,可利用单片机实现特定功能,进行模块化应用,而不要求操作人员了解其内部结构,这样做大大地缩小了体积、简化了电路,也降低了损坏率、错误率;

        7、在汽车电子领域,单片机已广泛应用于发动机控制器、GPS导航系统、ABS防抱死系统、制动系统中;

        8、除上述应用外,单片机在工商、金融、教育、物流等领域都或多或少的发挥了其本身的作用。


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