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经验谈:当前单片机的主流产品、特点及应用领域

2017-10-10 10:56 来源:网络整理 编辑:Janet

单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。概括的讲:一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时,学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。目前网络上关于单片机的学习资料五花八门且比较零散,本文将对当前单片机的主流产品、特点及应用领域进行梳理,将零散的知识进行整合,并配上相应的分析,帮助大家尽快掌握。

可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。

现在主流的单片机有51系列单片机,PIC系列单片机,AVR系列单片机,这也是应用最多的三大系列单片机。其主要特点就是:51系列单片机是冯.诺依曼结构,后两种是哈佛结构。

(1)51系列单片机

51单片机是对所有兼容Intel 8031指令系统的单片机的统称。该系列单片机的始祖是Intel的8031单片机,后来随着Flash rom技术的发展,8031单片机取得了长足的进展,成为应用最广泛的8位单片机之一,其代表型号是ATMEL公司的AT89系列,它广泛应用于工业测控系统之中。很多公司都有51系列的兼容机型推出,今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机,还是应用最广泛的一种。学习51单片机只需掌握基本的C语言知识就可以了。

(2)PIC系列单片机

PIC单片机是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路(IC)。一种具有分散作用(多任务)功能的CPU。与人类相比,大脑就是CPU,PIC 共享的部分相当于人的神经系统。PIC单片机有计算功能和记忆内存像CPU并由软件控制运行。然而,处理能力一般,存储器容量也很有限,这取决于PIC的类型。但它们的最高操作频率大约都在20MHz左右,存储器容量用做写程序的大约1K-4K字节。

时钟频率与扫描程序的时间和执行程序指令的时间有关系。但不能仅以时钟频率来判断程序处理能力,它还随处理装置的体系结构改变(1*)。如果是同样的体系结构,时钟频率较高的处理能力会较强。PIC单片机功耗较小,可靠性更高,应用在医疗器械和一些高档工业仪表中

(3)AVR系列单片机

AVR最大的优点就是哈佛结构速度快;片上资源丰富;驱动能力强;功耗低;可选择型号种类多;性价比高;保密性好;带PWM,SPI,EEPROM,片内RC 振荡器,SRAM比51大,一般都带10 位ADC,多种种睡眠模式,引脚驱动能力达25MA等。AVR几乎就是针对51的不足来设计的,应用也是仪器仪表,智能家电,工业控制等等,其实都是老51的地盘。

单片机的特点

(1)高集成度,体积小,高可靠性

单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上,集成度很高,体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的,内部布线很短,其抗工业噪音性能优于一般通用的CPU。单片机程序指令,常数及表格等固化在ROM中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片内,故可靠性高。

(2)控制功能强

为了满足对对象的控制要求,单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力,I/O口的逻辑操作及位处理能力,非常适用于专门的控制功能。

(3)低电压,低功耗,便于生产便携式产品

为了满足广泛使用于便携式系统,许多单片机内的工作电压仅为1.8V~3.6V,而工作电流仅为数百微安。

(4)易扩展

片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的三总线及并行、串行输入/输出管脚,很容易构成各种规模的计算机应用系统。

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