原创 单片机的技术特点及应用系统

    单片机是在计算机的概念基础上发展起来的一种特殊的微型计算机，它正以优越的性能出现在控制系统的各个角落。

    那么，今天就给大家介绍一下单片机的技术特点及其应用系统。

• 单片机技术的特点

单片机技术发展的特点有以下几个方面：

⑴长寿命

长寿命一方面是指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指与通用微处理器相比，具有相当长的生存周期。

⑵不同档次的单片机共同发展

8位、16位、32位单片机共同发展。一方面，随着移动通信、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，不断出现性能更高、功能更多的16位单片机和32位单片机；另一方面，8位单片机也在不断地采用新技术，以取得更高的性能价格比，在目前的实际应用中，还是以8位单片机居多。

⑶单片机速度越来越快

一些厂商改善了单片机的内部时序，在不断提高时钟频率的条件下，使运算速度提供了许多。例如，STC15F2K60S2单片机采用增强型8051内核，单时钟机器周期，速度比传统8051内核单片机快8~12倍。

⑷低噪声与高可靠性技术

为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中那个采取了一些新的技术措施。例如，STC15F2K60S2单片机内部集成了高可靠上电复位电路和硬件看门狗电路，具有超强的抗静电和抗干扰能力。

⑸集成度更高、功能更强

许多单片机不仅集成了CPU、存储器、I/O接口、定时/计数器等传统功能单元，而且还集成了A/D转换模块、D/A转换模块、脉宽调制器（PWM）、看门狗定时器和多种通信接口（如UART、CAN、SPI、I2C等），一个单片机就相当于一个片上系统（System on chip, Soc）。

⑹使用更加方便

许多单片机内部集成程序存储器（EPROM、FLASH）和数据存储器（RAM），在实际应用中一般不再需要外部扩展程序存储器和数据存储器，从而不再需要外部扩展总线。构成系统的电路结构简单，体积减小，稳定性高。

STC15F2K60S2单片机内部集成了Flash程序存储器可擦写10万次，利用在系统可编程（ISP，In System Programming）技术进行编程，不再需要专门的编程器。

⑺低电压、低功耗

几乎所有的单片机都有等待（Wait）、停止（Stop）等省点运行方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3~6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V 降至2.2V、1.8V。低电压、低功耗的单片机可以满足便携式或电池供电等仪器仪表应用的需求。

⑻价格更低

随着微电子技术的不断进步，许多公司陆续推出了价格更低的单片机。低廉的成本使得单片机的应用易于产品化。在以单片机为核心的嵌入式产品中，单片机的硬件成本已经占很小的比例，更多的是系统设计、软件开发与维护成本。

• 单片机应用系统

    一个典型的基于单片机的测控系统结构框图如下所示：

    在基于单片机的测控系统中，单片机作为整个系统的处理核心，外围配以开关量的检测和控制、模拟量的检测和控制以及人际接口等。

    模拟量检测输入部分包括模拟电信号的检测和非电信号的检测。对于模拟电信号的检测，首先对模拟电信号进行信号调理，将模拟电信号调整到放大电路能够接受的信号格式；对于非电信号，则首先通过传感器，将非电信号转换为电信号，传感器转换输出的电信号幅度一般较小，不能直接进行模拟量的转换，也必须将传感器的输出信号输入到放大电路进行放大。模拟信号经过放大电路放大后，接入到模数转换电路（ADC），模数转换器将模拟量信号转换为数字信号，然后输入到单片机中。

    STC15F2K60S2单片机内部集成了8路10位高速ADC，能够满足一般的工业应用，使用时可以省去外部ADC。

    输入开关量信号时，如果开关量信号不能满足单片机的输入信号要求，则需要进行信号调理（电平转换）。

    如果需要开关量输出，一般情况下，需要对开关量信号进行驱动放大，然后再进行输出，以驱动继电器等大功率器件。

    进行模拟量输出时，首先要将单片机运算处理后的数据传输到模拟转换器（DAC），将数字量转换为模拟量，然后对转换后的模拟量进行放大输出，以驱动调节阀等器件。

    人机接口部分主要是为完成信息的输入和显示而设计的。通过键盘输入，可以设置系统运行的参数，如报警值的设置等。通过数码LED或者液晶屏显示器（LCD）显示设置参数、实时数据等。

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