单片机的技术特点及应用系统

Home / 博客 / 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:

 

单片机应用系统

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。

感谢您的阅读!

与我们更多交流:

WIZnet邮箱:[email protected]

WIZnet中文主页:http://www.iwiznet.cn

WIZnet企业微博:http://e.weibo.com/wiznet2012