單片機(jī)（Single-Chip Microcomputer）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。從上世紀(jì)80年代，由當(dāng)時(shí)的4位、8位單片機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的300M的高速單片機(jī)。

中文名：?jiǎn)纹瑱C(jī)????????外文名：Microcontrollers

類(lèi)別：電路芯片 ????????應(yīng)用：工業(yè)生產(chǎn)、電子設(shè)備等

單片機(jī)又稱單片微控制器，它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片，而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。

單片機(jī)的使用領(lǐng)域已十分廣泛，如智能儀表、實(shí)時(shí)工控、通訊設(shè)備、導(dǎo)航系統(tǒng)、家用電器等。

從二十世紀(jì)九十年代開(kāi)始，單片機(jī)技術(shù)就已經(jīng)發(fā)展起來(lái)，隨著時(shí)代的進(jìn)步與科技的發(fā)展，目前該技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用日漸成熟，單片機(jī)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，人們?cè)絹?lái)越重視單片機(jī)在智能電子技術(shù)方面的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，單片機(jī)的發(fā)展進(jìn)入到新的時(shí)期，無(wú)論是自動(dòng)測(cè)量還是智能儀表的實(shí)踐，都能看到單片機(jī)技術(shù)的身影。當(dāng)前工業(yè)發(fā)展進(jìn)程中，電子行業(yè)屬于新興產(chǎn)業(yè)，工業(yè)生產(chǎn)中人們將電子信息技術(shù)成功運(yùn)用，讓電子信息技術(shù)與單片機(jī)技術(shù)相融合，有效提高了單片機(jī)應(yīng)用效果。作為計(jì)算機(jī)技術(shù)中的一個(gè)分支，單片機(jī)技術(shù)在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用，豐富了電子產(chǎn)品的功能，也為智能化電子設(shè)備的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用提供了新的出路，實(shí)現(xiàn)了智能化電子設(shè)備的創(chuàng)新與發(fā)展。

單片機(jī)也被稱為單片微控器，屬于一種集成式電路芯片。在單片機(jī)中主要包含CPU、只讀存儲(chǔ)器ROM和隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM等，多樣化數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)能夠讓單片機(jī)完成各項(xiàng)復(fù)雜的運(yùn)算，無(wú)論是對(duì)運(yùn)算符號(hào)進(jìn)行控制，還是對(duì)系統(tǒng)下達(dá)運(yùn)算指令都能通過(guò)單片機(jī)完成。 由此可見(jiàn)，單片機(jī)憑借著強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理技術(shù)和計(jì)算功能可以在智能電子設(shè)備中充分應(yīng)用。簡(jiǎn)單地說(shuō)，單片機(jī)就是一塊芯片，這塊芯片組成了一個(gè)系統(tǒng)，通過(guò)集成電路技術(shù)的應(yīng)用，將數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力集成到芯片中，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高速化處理。

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基本結(jié)構(gòu)

單片機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示：

單片機(jī)結(jié)構(gòu)框圖

運(yùn)算器

運(yùn)算器由運(yùn)算部件——算術(shù)邏輯單元（Arithmetic & Logical Unit，簡(jiǎn)稱ALU）、累加器和寄存器等幾部分組成。ALU的作用是把傳來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算，輸入來(lái)源為兩個(gè)8位數(shù)據(jù)，分別來(lái)自累加器和數(shù)據(jù)寄存器。ALU能完成對(duì)這兩個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行加、減、與、或、比較大小等操作，最后將結(jié)果存入累加器。

運(yùn)算器有兩個(gè)功能：

(1) 執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算。

(2) 執(zhí)行各種邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試，如零值測(cè)試或兩個(gè)值的比較。

運(yùn)算器所執(zhí)行全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號(hào)來(lái)指揮的，并且，一個(gè)算術(shù)操作產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)算結(jié)果，一個(gè)邏輯操作產(chǎn)生一個(gè)判決。

控制器

控制器由程序計(jì)數(shù)器、指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序發(fā)生器和操作控制器等組成，是發(fā)布命令的“決策機(jī)構(gòu)”，即協(xié)調(diào)和指揮整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的操作。其主要功能有：

(1) 從內(nèi)存中取出一條指令，并指出下一條指令在內(nèi)存中的位置。

(2) 對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測(cè)試，并產(chǎn)生相應(yīng)的操作控制信號(hào)，以便于執(zhí)行規(guī)定的動(dòng)作。

(3) 指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向。

微處理器內(nèi)通過(guò)內(nèi)部總線把ALU、計(jì)數(shù)器、寄存器和控制部分互聯(lián)，并通過(guò)外部總線與外部的存儲(chǔ)器、輸入輸出接口電路聯(lián)接。外部總線又稱為系統(tǒng)總線，分為數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB。通過(guò)輸入輸出接口電路，實(shí)現(xiàn)與各種外圍設(shè)備連接。

主要寄存器

（1）累加器A

累加器A是微處理器中使用最頻繁的寄存器。在算術(shù)和邏輯運(yùn)算時(shí)它有雙功能：運(yùn)算前，用于保存一個(gè)操作數(shù)；運(yùn)算后，用于保存所得的和、差或邏輯運(yùn)算結(jié)果。

（2）數(shù)據(jù)寄存器DR

數(shù)據(jù)寄存器通過(guò)數(shù)據(jù)總線向存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備送（寫(xiě)）或?。ㄗx）數(shù)據(jù)的暫存單元。它可以保存一條正在譯碼的指令，也可以保存正在送往存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)等等。

（3）指令寄存器IR和指令譯碼器ID

指令包括操作碼和操作數(shù)。

指令寄存器是用來(lái)保存當(dāng)前正在執(zhí)行的一條指令。當(dāng)執(zhí)行一條指令時(shí)，先把它從內(nèi)存中取到數(shù)據(jù)寄存器中，然后再傳送到指令寄存器。當(dāng)系統(tǒng)執(zhí)行給定的指令時(shí)，必須對(duì)操作碼進(jìn)行譯碼，以確定所要求的操作，指令譯碼器就是負(fù)責(zé)這項(xiàng)工作的。其中，指令寄存器中操作碼字段的輸出就是指令譯碼器的輸入。

（4）程序計(jì)數(shù)器PC

PC用于確定下一條指令的地址，以保證程序能夠連續(xù)地執(zhí)行下去，因此通常又被稱為指令地址計(jì)數(shù)器。在程序開(kāi)始執(zhí)行前必須將程序的第一條指令的內(nèi)存單元地址（即程序的首地址）送入PC，使它總是指向下一條要執(zhí)行指令的地址。

（5）地址寄存器AR

地址寄存器用于保存當(dāng)前CPU所要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或I/O設(shè)備的地址。由于內(nèi)存與CPU之間存在著速度上的差異，所以必須使用地址寄存器來(lái)保持地址信息，直到內(nèi)存讀/寫(xiě)操作完成為止。

顯然，當(dāng)CPU向存儲(chǔ)器存數(shù)據(jù)、CPU從內(nèi)存取數(shù)據(jù)和CPU從內(nèi)存讀出指令時(shí)，都要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。同樣，如果把外圍設(shè)備的地址作為內(nèi)存地址單元來(lái)看的話，那么當(dāng)CPU和外圍設(shè)備交換信息時(shí)，也需要用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。

硬件特征

（1）單片機(jī)的體積比較小， 內(nèi)部芯片作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是功能完善，使用起來(lái)十分方便，可以模塊化應(yīng)用。

（2）單片機(jī)有著較高的集成度，可靠性比較強(qiáng)，即使單片機(jī)處于長(zhǎng)時(shí)間的工作也不會(huì)存在故障問(wèn)題。

（3） 單片機(jī)在應(yīng)用時(shí)低電壓、低能耗，是人們?cè)谌粘Ｉ钪械氖滓x擇， 為生產(chǎn)與研發(fā)提供便利。

（4）單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理能力和運(yùn)算能力較強(qiáng)，可以在各種環(huán)境中應(yīng)用，且有著較強(qiáng)的控制能力。?

51單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與功能

歷史

單片機(jī)的發(fā)展先后經(jīng)歷了4位、8位、16位和32位等階段。8位單片機(jī)由于功能強(qiáng)，被廣泛用于工業(yè)控制、智能接口、儀器儀表等各個(gè)領(lǐng)域，8位單片機(jī)在中、小規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)合仍占主流地位，代表了單片機(jī)的發(fā)展方向，在單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。?[3]?80年代初，Intel公司推出了8位的MCS-51系列的單片機(jī)。

51單片機(jī)的部件

MCS-51單片機(jī)的邏輯部件，包括一個(gè)8位CPU及片內(nèi)振蕩器、 80514B掩膜ROM、87514KBEPROM、8031無(wú)ROM、特殊功能寄存 器SFR128BRAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0及T1、并行I/O接口：P0、P1、P2、P3；串行接口：TXD、RXD；中斷系統(tǒng)：INT0，INT1。?

基本功能

1.8位數(shù)據(jù)總線，16位地址總線的CPU；

2.具有布爾處理能力和位處理能力；

3.采用哈佛結(jié)構(gòu)，程序存儲(chǔ)器與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器地址空間各自獨(dú)立，便于程序設(shè)計(jì)；

4.相同地址的64KB程序存儲(chǔ)器和64KB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；

5.0-8KB片內(nèi)程序存儲(chǔ)器(8031無(wú)，8051有4KB，8052有8KB，89C55有20KB)；

6.128字節(jié)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（8051有256字節(jié)）；

7.32根雙向并可以按位尋址的I/O線；

8.兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器(8052有3個(gè))；

9.一個(gè)全雙工的串行I/O接口；

10.多個(gè)中斷源的中斷結(jié)構(gòu)，具有兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)；

11.片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。?

特點(diǎn)

單片機(jī)的特點(diǎn)可歸納為以下幾個(gè)方 面：集成度高；存儲(chǔ)容量大；外部擴(kuò)展能力強(qiáng)；控制功能強(qiáng)。

1、從內(nèi)部的硬件到軟件有一套完整的按位操作系統(tǒng)，稱作位處理器，處理對(duì)象不是字或字節(jié)而是位。不但能對(duì)片內(nèi)某些特殊功能寄存器的某位進(jìn)行處理，如傳送、置位、清零、測(cè)試等，還能進(jìn)行位的邏輯運(yùn)算，其功能十分完備，使用起來(lái)得心應(yīng)手。

2、同時(shí)在片內(nèi)RAM區(qū)間還特別開(kāi)辟了一個(gè)雙重功能的地址區(qū)間，使用極為靈活，這一功能無(wú)疑給使用者提供了極大的方便。

3、乘法和除法指令，這給編程也帶來(lái)了便利。很多的八位單片機(jī)都不具備乘法功能，作乘法時(shí)還得編上一段子程序調(diào)用，十分不便。

應(yīng)用

節(jié)能控制

由于智能電子設(shè)備可能會(huì)被經(jīng)常攜帶外出，因此對(duì)這些設(shè)備的能耗要求是非常高的，所以經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)一些節(jié)能控制模塊，從而提高智能電子設(shè)備的待機(jī)時(shí)長(zhǎng)。單片機(jī)技術(shù)在節(jié)能控制中的應(yīng)用主要分為以下幾個(gè)方面：第一，智能電子設(shè)備在外出狀態(tài)下，大部分是處于輕負(fù)載的模式，這時(shí)候就需要通過(guò)節(jié)能控制，確保其基礎(chǔ)功能的前提下，進(jìn)一步降低電量的消耗。單片機(jī)通過(guò)對(duì)智能電子設(shè)備中數(shù)據(jù)的收集，可以大致推斷當(dāng)前設(shè)備處于較低的負(fù)載，這時(shí)可以降低電壓及電流的輸出，達(dá)到節(jié)能的目的；第二，單片機(jī)可以控制能耗的節(jié)奏，例如：在小米手環(huán)中，收集人體的心率、睡眠和運(yùn)動(dòng)步數(shù)等數(shù)字，這些數(shù)字收集后會(huì)在本地進(jìn)行存儲(chǔ)，然后以分鐘級(jí)的頻率進(jìn)行上報(bào)；信息未上報(bào)時(shí)，設(shè)備處于低能耗的狀態(tài)，信息上報(bào)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些網(wǎng)絡(luò)傳輸方面的消耗，單片機(jī)可以控制能耗的節(jié)奏，將手環(huán)的大部分時(shí)間控制在低能耗的狀態(tài)下，可以使得待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)七十二小時(shí)以上。?[4]

智能語(yǔ)音設(shè)備

為了更好地提高智能電子設(shè)備的智能性，可以允許人類(lèi)通過(guò)簡(jiǎn)單的語(yǔ)言進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音人機(jī)交互的目的。目前，語(yǔ)音處理芯片已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成，并開(kāi)始運(yùn)用到智能電子設(shè)備中。單片機(jī)在智能語(yǔ)音設(shè)備中的應(yīng)用，主要分為以下兩個(gè)部分：第一，軟件設(shè)置方面，由于單片機(jī)可以通過(guò)編程的方式，處理一些業(yè)務(wù)邏輯，因此就能夠?qū)χ悄苷Z(yǔ)音處理過(guò)程進(jìn)行操作。例如：在導(dǎo)航智能電子設(shè)備中，可以將其中的一些道路名稱、距離等進(jìn)行提取，然后進(jìn)行播報(bào)；同時(shí)，還可以選擇不同的名人口吻進(jìn)行播報(bào)，真正實(shí)現(xiàn)智能化的定制操作，更好地滿足用戶的需求；第二，硬件設(shè)計(jì)方面，由于智能語(yǔ)音設(shè)備對(duì)資源的消耗比較大，因此為了更好地延長(zhǎng)產(chǎn)品的待機(jī)時(shí)間，會(huì)使用單片機(jī)技術(shù)動(dòng)態(tài)控制產(chǎn)品的功率，進(jìn)一步降低對(duì)電量的消耗。同時(shí)，還可以通過(guò)單片機(jī)技術(shù)，提高硬件的響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)一步提高用戶的體驗(yàn)。?

報(bào)警控制

對(duì)于部分電子設(shè)備來(lái)講，會(huì)擁有自動(dòng)報(bào)警的設(shè)置，報(bào)警控制也是單片機(jī)技術(shù)經(jīng)常使用的領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，對(duì)于一些自動(dòng)報(bào)警裝置來(lái)講，例如：家里經(jīng)常使用的火災(zāi)報(bào)警器，就是在外界環(huán)境達(dá)到一定條件下開(kāi)啟智能報(bào)警的設(shè)備，如果室內(nèi)的煙霧濃度到達(dá)某種水平，或者是收集外界的數(shù)據(jù)達(dá)到某種狀態(tài)時(shí)，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警的功能；第二，對(duì)于一些智能電子設(shè)備來(lái)講，如果外在環(huán)境超過(guò)設(shè)備的工作環(huán)境范圍時(shí)，或者是設(shè)備存在一些異常情況時(shí)，就會(huì)觸發(fā)自身的報(bào)警機(jī)制，讓用戶能夠及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)作詳情，并且根據(jù)報(bào)警信息提供解決方案。例如：在一些工廠中，經(jīng)常會(huì)安裝一些設(shè)備，對(duì)工廠的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)某些異常數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生報(bào)警，為確保設(shè)備的正常運(yùn)作，設(shè)備維護(hù)人員需要及時(shí)進(jìn)行處理，避免產(chǎn)生較大的故障。?

醫(yī)療設(shè)備

隨著醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的不斷提升，單片機(jī)開(kāi)始在醫(yī)療設(shè)備中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在：第一，對(duì)病人的身體特征數(shù)據(jù)進(jìn)行智能監(jiān)控，可以將一些醫(yī)療設(shè)備安裝在病人身上，并對(duì)其身體的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后與后臺(tái)的控制系統(tǒng)進(jìn)行交互，如果發(fā)現(xiàn)病人的身體特征異常時(shí)，會(huì)及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。例如：部分醫(yī)療設(shè)備可以針對(duì)病人的心跳、脈搏、血壓等進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)異常會(huì)及時(shí)呼叫醫(yī)生進(jìn)行處理；第二，在手術(shù)過(guò)程中，也會(huì)使用一些智能電子設(shè)備，例如：部分手術(shù)需要進(jìn)入病人的體內(nèi)進(jìn)行，在避免開(kāi)刀的情況下，可以通過(guò)控制智能設(shè)備完成手術(shù)的過(guò)程，進(jìn)一步降低病人的痛苦，提高病人身體恢復(fù)的速度；第三，智能體檢數(shù)據(jù)分析設(shè)備，可以將用戶的體檢數(shù)據(jù)錄入進(jìn)去，然后輸入到分析設(shè)備后，通過(guò)與正常數(shù)據(jù)的對(duì)比，及時(shí)對(duì)用戶的身體疾病進(jìn)行預(yù)測(cè)和診斷。隨著我國(guó)醫(yī)療技術(shù)水平的不斷提高，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用變得越來(lái)越廣泛，提高了醫(yī)療技術(shù)水平，更好地維護(hù)病人的健康。?

應(yīng)用特點(diǎn)

單片機(jī)擁有以下幾種應(yīng)用特點(diǎn)：（1）擁有良好的集成度； （2）單片機(jī)自身體積較??；（3）單片機(jī)擁有強(qiáng)大的控制功能，同時(shí)運(yùn)行電壓比較低；（4）單片機(jī)擁有簡(jiǎn)易攜帶等優(yōu)勢(shì)， 同時(shí)性價(jià)比較高。單片機(jī)主要應(yīng)用于下面幾種領(lǐng)域當(dāng)中，分別是：自動(dòng)化辦公、機(jī)電一體化、尖端武器和國(guó)防軍事領(lǐng)域、?航天航空領(lǐng)域、汽車(chē)電子設(shè)備、醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域、商業(yè)營(yíng)銷(xiāo)設(shè)備、計(jì)算機(jī)通訊、家電領(lǐng)域、日常生活和實(shí)時(shí)控制領(lǐng)域等。?

單片機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)

單片機(jī)在電子技術(shù)中的開(kāi)發(fā)，主要包括CPU開(kāi)發(fā)、程序開(kāi)發(fā)、 存儲(chǔ)器開(kāi)發(fā)、計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)及C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)，同時(shí)得到開(kāi)發(fā)能夠保證單片機(jī)在十分復(fù)雜的計(jì)算機(jī)與控制環(huán)境中可以正常有序的進(jìn)行，這就需要相關(guān)人員采取一定的措施，下文是筆者的一些簡(jiǎn)單介紹：

（1）CPU開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)單片機(jī)中的CPU總線寬度，能夠有效完善單片機(jī)信息處理功能緩慢的問(wèn)題，提高信息處理效率與速度，開(kāi)發(fā)改進(jìn)中央處理器的實(shí)際結(jié)構(gòu)，能夠做到同時(shí)運(yùn)行2-3個(gè)CPU，從而大大提高單片機(jī)的整體性能。?

（2）程序開(kāi)發(fā)。嵌入式系統(tǒng)的合理應(yīng)用得到了大力推廣，對(duì)程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)要求能夠自動(dòng)執(zhí)行各種指令，這樣可以快速準(zhǔn)確地采集外部數(shù)據(jù)，提高單片機(jī)的應(yīng)用效率。?

（3）存儲(chǔ)器開(kāi)發(fā)。單片機(jī)的發(fā)展應(yīng)著眼于內(nèi)存，加強(qiáng)對(duì)基于傳統(tǒng)內(nèi)存讀寫(xiě)功能的新內(nèi)存的探索，使其既能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)讀寫(xiě)又能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)，從而顯著提高存儲(chǔ)性能。?

（4）計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)。進(jìn)一步優(yōu)化和開(kāi)發(fā)單機(jī)片應(yīng)激即分析，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)連接通信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。?

（5）C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)。優(yōu)化開(kāi)發(fā)C語(yǔ)言能夠保證單片機(jī)在十分復(fù)雜的計(jì)算機(jī)與控制環(huán)境中，可以正常有序的進(jìn)行，促使其實(shí)現(xiàn)廣泛全面的應(yīng)用。?

單片機(jī)有效應(yīng)用

（1）使用壽命。壽命主要指以下2方面：?jiǎn)纹瑱C(jī)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品擁有良好的穩(wěn)定性和較長(zhǎng)的使用壽命，可以長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行10年或是20多年；與微處理器相比擁有較長(zhǎng)的使用壽命。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷提高，MPU更新?lián)Q代速度的不斷提升，部分已經(jīng)成功上市，同時(shí)年齡較小的CPU核心同樣會(huì)隨著I/O模塊的發(fā)展而不斷豐富，生存周期較長(zhǎng)。隨著新型CPU產(chǎn)品的出現(xiàn)，單片機(jī)領(lǐng)域也不斷擴(kuò)展，用戶選擇余地也相繼增加。目前單片機(jī)的主要發(fā)展趨勢(shì)就是32位、16位和8位單片機(jī)的共同進(jìn)步。最初單片機(jī)主要是從8位開(kāi)始的，隨著多媒體技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和移動(dòng)通訊技術(shù)的發(fā)展，32位單片機(jī)逐漸發(fā)展起來(lái)。比如32位的CPU單片機(jī)Mororola68k曾經(jīng)就實(shí)現(xiàn)過(guò)八千萬(wàn)枚的銷(xiāo)量，而16位單片機(jī)的發(fā)展從產(chǎn)量和品種兩種層面上看也有著巨大的進(jìn)步，呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。?

（2）運(yùn)行速度。MUP發(fā)展中的主要是不斷提升速度，主要是以時(shí)鐘頻率為主要標(biāo)志，時(shí)鐘頻率逐漸增高。但是單片機(jī)卻和MUP存在一定的差異，為了進(jìn)一步提升單片機(jī)的抗干擾能力，減少噪音影響，單片機(jī)在發(fā)展過(guò)程中逐漸開(kāi)始從降低時(shí)鐘頻率入手，為此不惜降低運(yùn)算效率。從單片機(jī)內(nèi)部系統(tǒng)入手，改變內(nèi)在時(shí)序，在不提升時(shí)鐘頻率的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高了單片機(jī)的運(yùn)算速度。?

（3）高可靠性和低噪音技術(shù)。首先是EFT技術(shù)屬于抗干擾技術(shù)，主要是振蕩電路中的正弦信號(hào)被外部的環(huán)境所影響時(shí)，其所發(fā)出的波形就疊加各種毛刺信號(hào)，而人們?cè)谔幚磉^(guò)程中也經(jīng)常利用施密特電路進(jìn)行整形，隨后電路振蕩毛刺就會(huì)變成觸發(fā)信號(hào)干擾的時(shí)鐘，交替利用RC濾波電路和施密特電路能夠有效消除毛刺作用，讓影響失效，促進(jìn)系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)的順利傳輸。進(jìn)一步提升單片機(jī)穩(wěn)定性。其次是驅(qū)動(dòng)技術(shù)和低噪音的布線技術(shù)，傳統(tǒng)單片機(jī)通常是將地線和電源設(shè)置在電路外殼中的對(duì)稱引腳位置，大都是在右上左下、左上右下兩部分對(duì)稱位置中，如此讓電源噪音順利穿過(guò)整個(gè)芯片，干擾單片機(jī)內(nèi)部電路。大部分單片機(jī)都將電源引腳與地線設(shè)置在兩個(gè)相鄰引腳中，這樣能夠有效減少穿過(guò)整個(gè)芯片的電流，同時(shí)還能在印刷電路板中設(shè)置去耦電容，進(jìn)一步減少噪聲影響。?[5]

（4）掩膜與OTP。OTP屬于一次性輸入的單機(jī)片，過(guò)去將投產(chǎn)掩膜的單片機(jī)當(dāng)作單片機(jī)產(chǎn)品成熟的標(biāo)志，因?yàn)?a title="掩膜">掩膜擁有相應(yīng)的生產(chǎn)周期，同時(shí)OTP型號(hào)的單片機(jī)價(jià)格也不斷降低，因此通過(guò)OTP進(jìn)行產(chǎn)品制造逐漸成為近幾年的發(fā)展趨勢(shì)。與掩膜方式比較起來(lái)，擁有風(fēng)險(xiǎn)小、生產(chǎn)周期短等優(yōu)勢(shì)。在社會(huì)發(fā)現(xiàn)新時(shí)期，OTP型號(hào)的單片機(jī)需求量也不斷上漲。?

故障的排除

單片機(jī)故障的排除

1、單片機(jī)正常工作的三個(gè)條件

單片機(jī)工作的三個(gè)條件分別是電源、時(shí)鐘晶振、復(fù)位。當(dāng)單片機(jī)不能正常工作時(shí)，我們首先就要檢查這三個(gè)條件，用電壓表或者萬(wàn)用表檢測(cè)他的電源和接地腳，檢測(cè)兩個(gè)引腳之間的電壓是不是5V左右；對(duì)于時(shí)鐘晶體振蕩有沒(méi)有正常工作，我們最好用示波器進(jìn)行檢測(cè)，看能否檢測(cè)到相應(yīng)頻率的正弦波脈沖；復(fù)位檢測(cè)比較簡(jiǎn)單，單片機(jī)的復(fù)位電平一般是高電平復(fù)位，單片機(jī)在接通電源的時(shí)候一般復(fù)位引腳上會(huì)出現(xiàn)5V左右的高電平，另外在按下復(fù)位按鍵時(shí)，復(fù)位引腳上也會(huì)出現(xiàn)高電平，用一般的電壓表或者萬(wàn)用表都可以進(jìn)行檢測(cè)。

2、單片機(jī)內(nèi)部是否正常工作的檢測(cè)

單片機(jī)內(nèi)部有沒(méi)有正常工作，我們主要是通過(guò)寫(xiě)入程序的方式來(lái)進(jìn)行檢測(cè)和排查。這個(gè)檢測(cè)需要有“燒入”代碼的硬件和軟件才行，檢測(cè)的原理就是通過(guò)“燒入”代碼的硬件和軟件，將一段帶有檢測(cè)功能的正常代碼“燒入”到單片機(jī)。檢查兩個(gè)方面：第一就是能不能將目標(biāo)代碼正常寫(xiě)入單片機(jī)，不能正常寫(xiě)入單片機(jī)時(shí)，說(shuō)明單片機(jī)已經(jīng)損壞，需要更換同型號(hào)的單片機(jī)；第二就是目標(biāo)代碼可以正常寫(xiě)入單片機(jī)，寫(xiě)入后的效果是不是就是程序設(shè)定的功能，如果是說(shuō)明單片機(jī)正常。

單片機(jī)在更換時(shí)，我們最好采用同型號(hào)的單片機(jī)，然后寫(xiě)入公司給予的目標(biāo)代碼，單片機(jī)的價(jià)格目前一般比較便宜，零售價(jià)格大概5元左右。