Control 版 (精华区)

发信人: balance (靖哥哥·凉风有信), 信区: Control
标  题: 单片机
发信站: 哈工大紫丁香 (2002年07月06日07:42:38 星期六), 站内信件

单片机就是在一块硅片上集成了中央处理器，随机存储器，程序存储器，定时器和各种
I/O接口，也就是说集成在一块芯片上的计算机。单片机的主要特点是体积比较小，重量
轻，再加上良好的抗干扰性和可靠性，单片机已经成为工业控制的不可缺少的器件之一
。
　　自从1976年问世以来，单片机获得了巨大的发展。现在比较流行的单片机是美国In
tel的MCS51/96以及Motorola的MC系列，Zilog的Z8系列，同时还有更多新型的、功能更
强的单片机不断出现。
典型单片机开发系统
　　单片机和普通计算机的区别在于其集成性，这样单片机牺牲了广泛意义上的通用性
，主要适用于工业控制或者是集成在产品中。这样单片机性能的发展也不能和普通计算
机相提并论，但是对于工业的应用，单片机的速度已经是足够了，而且有其适应工业应
用的方面。
　　单片机的核心部分是中央处理器(CPU)，CPU主要包括运算器和控制器两个部分，运
算器中主要包括了累加器，寄存器组，算术逻辑单元，是处理能力的核心。控制器是计
算机的指挥核心，包括指令部件、时序部件和微操作控制部件，其功能是完成CPU内外的
数据交换。和普通计算机不同的是，单片机采用哈佛型的体系结构，而普通的计算机采
用的诺伊曼型的结构，即单片机采用的是数据和程序存储器分离，而通用的计算机则是
使用相同的存储空间。单片机的存储分为RAM和ROM两种，其中ROM又包括PROM,EPROM,EE
PROM等多种不同的类型，程序通常固化存储在ROM中，丰富的存储类型也使得单片机更加
适合工业上不同场合的需要。重要的是，单片机还具有很强的存储扩展能力，有能力满
足不同的存储需要。
　　单片机内部内置的定时器和I/O接口是不可缺少的一个部分。定时器使用方便，控制
方式很灵活，精度完全能够满足一般工业控制的需要。单片机的I/O系统类型丰富，具有
很强的输入输出能力，定时器和I/O的特性也是单片机区别于普通计算机的一大特色。
　　单片机的开发最早主要是处于汇编级的开发，这样，为单片机开发程序还是比较复
杂的应用。虽然单片机的指令系统和普通计算机系统的指令非常类似，但它也有自己特
殊的指令。比如MCS系列单片机的位寻址就是一个特有的寻址方式，这也增强了该类型单
片机在处理布尔代数时候的能力。除此以外，单片机的指令格式也比较特殊。单片机的
主要的开发工作都集中在接口技术，也就是为单片机进行扩展外部功能。单片机的接口
技术主要包括了并行接口，串行接口，数模转换器和模数转换器以及接口的扩展技术。
通过这些扩展工作，单片机就获得了交互的能力，也使得内部的处理能力得到有效的发
挥。单片机发展到今天，出现了不少高级语言的开发工具，这些系统通过仿真，在更高
的平台上进行快速的开发，也为单片机的广泛应用铺平了道路。
　　单片机的主要目的是为了应用，以下的一些例子就可以看出其广泛的应用。应用于
工业的测控是单片机的主要功能之一。单片机有丰富的I/O线，较大部分的这样的单片机
都应用在汽车工业，使得汽车在局部的处理中拥有更多的智能。在汽车的局部处理中，
单片机加上传感器，再辅以固定的算法，就能够在驾驶员不知不觉的情况下对车况进行
调整。另外，随着单片机性能的增强，单片机也同样广泛应用在计算机网络和通信技术
中。
　　单片机已经无处不在，与我们生活更加相关并渗透入生活的方方面面。单片机的特
点是小，也就是其集成的特性，其内部的结构是普通的计算机系统的简化。在增加一些
外围电路之后，就能成为一个完整的系统。比如，我们常用的一类电子秤，内部就安装
了一块单片机，再加上传感器、显示器和一些附加电路，就形成了一个应用系统。所以
单片机的可扩展性是相当好的。又比如K85这样的电脑中频电疗仪，能够从病人身上获取
数据，然后根据现有的算法从几种治疗处方中选择，而在每一种处方中还能够根据病人
的病情而改变中频和波形及输出电流强度。这样可以看出单片机本身也具有和普通计算
机类似的强大的处理，可以增加复杂的算法，获得很强的数据处理能力。单片机也可以
应用在电脑缝纫机上，这样单片机可以替代很多机械部分，还能提供很多老式的缝纫机
无法实现的图案。所以单片机在工业中的应用，极大地提高了工业设备的智能化，提高
了处理能力和处理效率，而且无需占用很大的空间和复杂的设备。
　　单片机已经为我们方便生产和生活发挥了巨大的作用，在未来的社会主义工业化的
建设中，单片机无疑会发挥更大的作用的。
　

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