浅谈单片机应用与单片机芯片

摘要 如今,单片机的技术日臻成熟,单片机的主要应用领域也由于单片机有着许多优点,使其应用广泛,几乎到了无孔不入的地步,密切关联着人们生活的每个角落。本文旨在讲解单片机应用和几种单片机芯片介绍,并对八位单片机的学习进行了阐述。
　　　　
　　1 单片机介绍
　　单片机是一种集成的电路芯片,它采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。
　　2 单片机应用领域
　　随着单片机应用的推广,微控制技术将不断发展完善。单片机的应用领域总结起来可以归为如下几种[1]:
　　1)在智能仪器仪表上的应用。采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档次,强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等;
　　2)在工业控制中的应用。工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC等。在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制;
　　3)在家用电器中的应用。各种家用电器普遍采用单片机智能化控制代替传统的电子线路控制,升级换代,提高档次。如洗衣机、空调、电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等;
　　4)在计算机网络和通信领域中的应用。现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件。而且现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等;
　　5)单片机在医用设备领域中的应用。单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如,医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。
　　6)在各种大型电器中的模块化应用。某些专用单片机设计用于实现特定功能,从而在各种电路中进行模块化应用,而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机,看似简单的功能,微缩在纯电子芯片中(有别于磁带机的原理),就需要复杂的类似于计算机的原理。如音乐信号以数字的形式存于存储器中(类似于ROM),由微控制器读出,转化为模拟音乐电信号(类似于声卡)。
　　7)单片机在汽车设备领域中的应用。单片机在汽车电子中的应用也非常广泛,例如,汽车中的发动机控制器,基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器,GPS导航系统,abs防抱死系统,制动系统等等。
　　此外,单片机在工商、金融、科研、教育和国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
　　3 常见单片机芯片简介
　　1) STC单片机技术。STC公司的单片机主要是基于8051内核,是新一代增强型单片机,指令代码完全兼容传统8051,速度快8~12倍,带ADC,4路PWM,双串口,有全球唯一ID号,加密性好,抗干扰强;
　　2)PIC单片机。它是MICROCHIP公司的产品,其突出的特点是体积小、功耗低、精简指令集、抗干扰性好、可靠性高、有较强的模拟接口、代码保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存储器的芯片[2]。
　　3)EMC单片机。是台湾义隆公司的产品,有很大一部分与PIC 8位单片机兼容,且相兼容产品的资源相对比PIC的多,价格便宜,有很多系列可选,但抗干扰较差。
　　4)51单片机
　　(1)ATMEL单片机。ATMEl公司的8位单片机有AT89、AT90两个系列,AT89系列是8位Flash单片机,与8051系列单片机相兼容,静态时钟模式;AT90系列单片机是增强RISC结构、全静态工作方式、内载在线可编程Flash的单片机,也叫单片机;(2)PHLIPIS 51PLC系列单片机。PHILIPS公司的单片机是基于80C51内核的单片机,嵌入了掉电检测、模拟以及片内RC振荡器等功能,这使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的应用设计中可以满足多方面的性能要求;(3)TI公司单片机。德州仪器提供了TMS370和MSP430两大系列通用单片机.TMS370系列单片机是8位CMOS单片机,具有多种存储模式、多种外围接口模式,适用于复杂的实时控制场合;MSP430系列单片机是一种超低功耗、功能集成度较高的16位低功耗单片机,特别适用于要求功耗低的场合
　　5)HOLTEK单片机。台湾盛扬半导体的单片机,价格便宜,种类较多,但抗干扰较差,适用于消费类产品;
　　6)松翰单片机(SONIX)。SONIX是台湾松翰公司的单片机,大多为8位机,有一部分与PIC 8位单片机兼容,价格便宜,系统时钟分频可选项较多,有PMW ADC 内振 内部杂讯滤波。缺点RAM空间过小,抗干扰较好;
　　4 八位单片机学习感想
　　通过对MCS-51、EMC系列、HT系列、PIC系列等八位单片机的学习与应用,对8位微处理器的特点有了较深的认识。
　　首先,是8位单片机的程序执行方式都为直线形式,内核相同;其次,为指令,如用汇编可分为集中指令集和精简指令集。无论是集中指令或是精简指令,其指令使用方法与其特色大同小异。都是数据传送、对I/O口操作、设置功能寄存器、数据计算、数据比较等等。如用C语言编程,各单片机以C为标准,只有部分特殊寄存器名称有所不同;其余都相同。
　　各类8位单片机的不同之处是其附带的各种功能有所不同。如MSC-51带通信串口,EMC78P458带AD转换、PWM输出,HT带内部RC等等。
　　对新的8位单片机,只要了解一下其内部资源和其控制指令,即可开始应用。一般2~3天就可上手,多则5天。在学习以前未使用过的单片机,一定要了解该种单片机的特殊性,以免跟其它单片机混杂而导致错误。
　　5 结论
　　在单片机的应用中,一定要先弄清楚电路的原理,然后再此基础上来设计程序,优化程序,最终实现功能。总结起来学习单片机的简单思路是:学好C语言,掌握单片机各功能的原理,看懂别人的程序,自己动手实践,哪怕只是仿真,不断的学习与改进。