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单片机原理及接口技术

到底是什么呢?就是一个电脑,只不过是微型的,麻雀虽小,五脏俱全。接下来让我们学习一下

单片机(single chip microcomputer),直译为单片微型计算机,它将CPU、RAM、ROM、定时器\计数器、输出\输入接口电路、中断、串行通信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上,组成单片微型计算机,简称单片机。它的最大优点是体积小,可放在仪表内部,但存储量小,输入输出接口简单,功能较低。由于其发展非常迅速,旧的单片机的定义已不能满足,所以在很多应用场合被称为范围更广的微控制器。

单片机的形态只是一块芯片,但是它已具有了微型计算机的组成机构和功能,由于单片机的结构特点,在实际应用中常常将它完全融入应用系统中,故而也有将单片机称为嵌入式微控制器。单片机主要由运算器、控制器以及主要寄存器组成。下面我们一一介绍这几部分。

运算器—-运算器由运算部件算术逻辑单元(ALU)、累加器和寄存器等几部分组成。主要完成各种算术运算和各种逻辑运算,并进行逻辑测试。

控制器—-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组成,是发布命令的“决策机构”,即协调和指挥整个微机系统的操作。

主要寄存器—-主要寄存器由累加器A、数据寄存器DR、指令寄存器IR和指令译码器ID、程序计数器PC以及地址寄存器AR组成。

单片机自动完成赋予它的任务的过程,也就是单片机执行一条条执行的指令的过程,所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来,一条指令对应着一种基本操作;单片机所能执行的全部指令,就是该单片机的指令系统,不同种类的单片机,其指令系统亦不同。

为使单片机能自动完成某一特定任务,必须把要解决的问题编成一系列程序,程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。存储器由许多存储单元组成,每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号,这样只要知道了存储单元的地址,就可以找到这个存储单元,其中存储的指令就可以被取出,然后再被执行。

程序通常是顺序执行的,所以程序中的指令也是一条条顺序存放的,单片机在执行程序时要能把这些指令一条条取出并加以执行,必须有一个部件能追踪指令所在的地址。在开始执行程序时,给PC赋以程序中第一条指令所在的地址,然后取得每一条要执行的命令,PC在中的内容就会自动增加,增加量由本条指令长度决定,以指向下一条指令的起始地址,保证指令顺序执行。

键盘接口—-按键主要分为机械和电气两种,键输入的原理为通过按键的接通和断开,产生两种相反的逻辑状态,键盘接口主要是通过软硬件方案消除键抖动。

显示器接口技术—-主要特点是原理简单,显示亮度高、无闪烁,占用I\O资源较多。

D\A转换器接口—-主要为了将数字量转换为模拟量,以便操纵控制对象,转换速度一般可以达到几十微秒到几百微秒。

A\D转换器接口—-主要为了将模拟量转换为数字量,以便计算机接收处理。

单片机原理及应用

的踪迹。导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,计算机的网络通讯与数据传输,工业自动化过程的实时控制和数据处理,广泛使用的各种智能IC卡,轿车的安全保障系统,录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制,以及程控玩具、等等,这些都离不开

单片机是一种集成的电路芯片,是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。

STC公司的单片机主要是基于8051内核,是新一代增强型单片机,指令代码完全兼容传统8051,速度快8~12倍,带ADC,4路PWM,双串口,有全球唯一ID号,加密性好,抗干扰强.

是MICROCHIP公司的产品,其突出的特点是体积小,功耗低,精简指令集,抗干扰性好,可靠性高,有较强的模拟接口,代码保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片.

是台湾义隆公司的产品,有很大一部分与PIC 8位单片机兼容,且相兼容产品的资源相对比PIC的多,价格便宜,有很多系列可选,但抗干扰较差.

ATMEl公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列,AT89系列是8位Flash单片机,与8051系列单片机相兼容,静态时钟模式;AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash的单片机,也叫AVR单片机.

PHILIPS公司的单片机是基于80C51内核的单片机,嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能,这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求.

台湾盛扬半导体的单片机,价格便宜,种类较多,但抗干扰较差,适用于消费类产品.

德州仪器提供了TMS370和MSP430两大系列通用单片机.TMS370系列单片机是8位CMOS单片机,具有多种存储模式、多种外围接口模式,适用于复杂的实时控制场合;MSP430系列单片机是一种超低功耗、功能集成度较高的16位低功耗单片机,特别适用于要求功耗低的场合

单片机由运算器、控制器、存储器、输入输出设备构成。 单片机自动完成赋予它的任务的过程,也就是单片机执行程序的过程,即一条条执行的指令的过程,所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作用的命令的形式写下来,这是在设计人员赋予它的指令系统所决定的,一条指令对应着一种基本操作;单片机所能执行的全部指令,就是该单片机的指令系统,不同种类的单片机,其指令系统亦不同。为使单片机能自动完成某一特定任务,必须把要解决的问题编成一系列指令(这些指令必须是选定单片机能识别和执行的指令),这一系列指令的集合就成为程序,程序需要预先存放在具有存储功能的部件——存储器中。存储器由许多存储单元(最小的存储单位)组成,就像大楼房有许多房间组成一样,指令就存放在这些单元里,单元里的指令取出并执行就像大楼房的每个房间的被分配到了唯一一个房间号一样,每一个存储单元也必须被分配到唯一的地址号,该地址号称为存储单元的地址,这样只要知道了存储单元的地址,就可以找到这个存储单元,其中存储的指令就可以被取出,然后再被执行。

目前我内各种家用电器已普遍采用单片机控制取代传统的控制电路,做成单片机控制系统,如洗衣机、电冰箱、空调机、微波炉、电饭煲、电视机、录像机及其他视频、音像设备的控制器。现代办公室中所使用的大量通信、信息产品多数都采用了单片机,如通用计算机系统中的键盘译码、磁盘驱动、打印机、绘图仪、复印机、电话、舌、传真机及考勤机等。单片机的应用意义绝不限于它的功能及所带来的经济效益上。更重要的意义在于,单片机的应用正从根本上改变着传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分控制功能,现在已能使用单片机通过软件方法实现了。这种以软件取代硬件,并能提高系统性能的控制技术,称为“微控制技术”。这标志着一种全新概 念的建立。随着单片机应用技术的推广、普及,微控制技术必将不断发展,日益完善会变的更加充实。