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

智能交通灯控制系统采用单片机控制红绿灯的状态变化以及时间周期，进而控制十字路口的通行，接入倒计时显示电路可以显示当前状态灯的时间，提醒行驶者注意交通信号灯的状态变化，更具人性化。本系统在此基础上，加入车流量检测模块，可以及时调整交通信号灯的时间，使通行时间更加合理，优化交通管理。按键电路可以设置系统的运行模式及具体的通行时间，当系统进入正常工作模式，交通信号灯开始工作，依据状态灯的变化指挥车辆通行，同时将倒计时时间输入到显示装置上实时显示。在此过程中控制系统可以进行闯红灯和紧急按键信号检测，以达到对异常情况进行及时控制的目的。

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：

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。

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一般来说，单片机只有一个时钟源。用了外部晶振，就不用内部RC，用了内部RC，就不用外部晶振。振荡器振荡，产生周期波。单片机在这样的周期波作用下有规律地一拍一拍工作，周期波的频率越高，单片机工作得就越快，周期波的频率越低，单片机工作得就越慢。