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  • 單片機的原理和應(yīng)用知識解析
    • 發(fā)布時間:2024-09-27 21:52:58
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    單片機的原理和應(yīng)用知識解析
    現(xiàn)在單片機已滲透到我們?nèi)粘I钪械母鱾€領(lǐng)域,小到家用電器、儀器儀表,大到醫(yī)療器械、航空航天,無不存在著單片機的身影。一旦在某種產(chǎn)品上添加了單片機,便使得原產(chǎn)品向互聯(lián)網(wǎng)靠攏,獲得了“智能型”的前綴。那么單片機是如何工作的呢?原理是什么?下面一起來看看:
    1.工作原理
    單片機的工作原理與計算機CPU的工作原理是一樣的,主要是利用片內(nèi)的半導(dǎo)體存儲器存放用戶的程序和數(shù)據(jù),單片機的核心中央微處理器CPU中有指令寄存器、指令譯碼器,程序計數(shù)器等部件,由程序計數(shù)器尋找下一條要執(zhí)行的指令,找到后,將指令送給指令寄存器,再由指令譯碼器翻譯執(zhí)行該指令,完成對指令功能的操作。一句話:單片機的工作就是不斷地取指令、分析指令、執(zhí)行指令的循環(huán)過程。按預(yù)先編寫的程序執(zhí)行,以達到用戶期待的結(jié)果。
    單片機自動完成賦予它的任務(wù)的過程,也就是單片機執(zhí)行程序的過程,即一條條執(zhí)行的指令的過程,所謂指令就是把要求單片機執(zhí)行的各種操作用的命令的形式寫下來,這是在設(shè)計人員賦予它的指令系統(tǒng)所決定的,一條指令對應(yīng)著一種基本操作;單片機所能執(zhí)行的全部指令,就是該單片機的指令系統(tǒng),不同種類的單片機,其指令系統(tǒng)亦不同。
    單片機原理應(yīng)用
    單片機執(zhí)行程序的過程
    為使單片機能自動完成某一特定任務(wù),必須把要解決的問題編成一系列指令(這些指令必須是選定單片機能識別和執(zhí)行的指令),這一系列指令的集合就成為程序,程序需要預(yù)先存放在具有存儲功能的部件——存儲器中。存儲器由許多存儲單元(最小的存儲單位)組成,就像大樓房有許多房間組成一樣,指令就存放在這些單元里,單元里的指令取出并執(zhí)行就像大樓房的每個房間的被分配到了唯一一個房間號一樣,每一個存儲單元也必須被分配到唯一的地址號,該地址號稱為存儲單元的地址,這樣只要知道了存儲單元的地址,就可以找到這個存儲單元,其中存儲的指令就可以被取出,然后再被執(zhí)行。
    程序通常是順序執(zhí)行的,所以程序中的指令也是一條條順序存放的,單片機在執(zhí)行程序時要能把這些指令一條條取出并加以執(zhí)行,必須有一個部件能追蹤指令所在的地址,這一部件就是程序計數(shù)器PC(包含在CPU中),在開始執(zhí)行程序時,給PC賦以程序中第一條指令所在的地址,然后取得每一條要執(zhí)行的命令,PC在中的內(nèi)容就會自動增加,增加量由本條指令長度決定,可能是1、2或3,以指向下一條指令的起始地址,保證指令順序執(zhí)行。
    2.應(yīng)用領(lǐng)域
    2.1醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域
    單片機在醫(yī)療設(shè)施及醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛,例如在醫(yī)用呼吸機、各種分析儀、醫(yī)療監(jiān)護儀、超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)中都得到了實際應(yīng)用。
    2.2商業(yè)營銷設(shè)備
    在商業(yè)營銷系統(tǒng)中單片機已廣泛應(yīng)用于電子秤、收款機、條形碼閱讀器、IC卡刷卡機、出租車計價器以及倉儲安全監(jiān)測系統(tǒng)、商場保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保險系統(tǒng)等。
    2.3辦公自動化設(shè)備
    現(xiàn)在辦公自動化設(shè)備中大多數(shù)嵌入了單片機控制核心。如打印機、復(fù)印機、傳真機、繪圖機、考勤機及電話等。通過單片機控制不但可以完成設(shè)備的基本功能,還可以實現(xiàn)與計算機之間的數(shù)據(jù)通信。
    2.4智能儀器
    內(nèi)部含有點片劑的儀器系統(tǒng)稱為智能儀器,也稱為微機化儀器。這類儀器大多采用單片機進行信息處理、控制及通信,與非智能化儀器相比,功能得到了強化,增加了諸如數(shù)據(jù)存儲、故障診斷、聯(lián)網(wǎng)集控等功能。以單片機作為核心組成智能儀器表已經(jīng)是自動化儀表發(fā)展的一種趨勢。
    單片機原理應(yīng)用
    單片機
    2.5家用電器
    單片機功能完善、體積小、價格廉、易于嵌入,非常適合于對家用電器的控制。嵌入單片機的家用電器實現(xiàn)了智能化,是傳統(tǒng)型家用電器的更新?lián)Q代,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于洗衣機、空調(diào)、電視機、視盤機、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種試聽設(shè)備等。
    2.6汽車電子產(chǎn)品
    現(xiàn)代汽車的集中顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)測控制系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運行監(jiān)視器等裝置中都離不開單片機。特別是采用現(xiàn)場總線的汽車控制系統(tǒng)中,以單片機擔(dān)當(dāng)核心的節(jié)點通過協(xié)調(diào)、高效的數(shù)據(jù)傳送不僅完成了復(fù)雜的控制功能,而且簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。
    2.7信息和通信產(chǎn)品
    信息和通信產(chǎn)品的自動化和智能化程度很高,其中許多功能的完成都離不開單片機的參與。這里最具代表性和應(yīng)用最廣的產(chǎn)品就是移動通信設(shè)備,例如手機內(nèi)的控制芯片就是屬于專用型單片機。另外在計算機外部設(shè)備中,如鍵盤、打印機中也離不開單片機。新型單片機普遍具備通信接口,可以方便地和計算機進行數(shù)據(jù)通信,為計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供連接服務(wù)創(chuàng)造了條件。
    2.8工業(yè)控制
    工業(yè)自動化控制是最早采用單片機控制的領(lǐng)域之一,在測控系統(tǒng)、過程控制、機電一體化設(shè)備中主要利用單片機實現(xiàn)邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、運算處理、數(shù)據(jù)通信等用途。單獨使用單片機可以實現(xiàn)一些小規(guī)模的控制功能,作為底層檢測、控制單元與上位計算機結(jié)合可以組成大規(guī)模工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。特別在機電一體化技術(shù)中,單排年級的結(jié)構(gòu)特點使其更容易發(fā)揮其集機械、微電子和計算機技術(shù)于一體的優(yōu)勢。
    單片機原理應(yīng)用
    單片機開發(fā)板塊
    本文總結(jié)了單片機原理以及應(yīng)用。當(dāng)然除上述應(yīng)用外,單片機在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領(lǐng)域都發(fā)揮了其本身的作用。
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