單片機應用范文
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篇1
單片機的特點主要有:高集成度,體積小,高可靠性;控制功能強;低電壓,低功耗,便于生產便攜式產品;易擴展;優異的性能價格比。目前,單片機的應用領域主要包括:辦公自動化設備;單片機在機電一體化中的應用;在實時過程控制中的應用;單片機在日常生活及家用電器領域的應用;在各類儀器儀表中引入單片機,使儀器儀表智能化,提高測試的自動化程度和精度,簡化儀器儀表的硬件結構,提高其性能價格比;在計算機網絡和通信領域中的應用;商業營銷設備;單片機在醫用設備領域中的應用;汽車電子產品;航空航天系統和國防軍事、尖端武器等領域,單片機的應用更是不言而喻。
二、單片機開發中的幾個基本技巧
在單片機應用開發中,代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著。現歸納出單片機開發中應掌握的幾個基本技巧。
1、如何減少程序中的bug。對于如何減少程序的bug,應該先考慮系統運行中應考慮的超范圍管理參數如下。物理參數:這些參數主要是系統的輸入參數,它包括激勵參數、采集處理中的運行參數和處理結束的結果參數。資源參數:這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源,如記憶體容量、存儲單元長度、堆疊深度。應用參數:這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。過程參數:指系統運行中的有序變化的參數。
2、如何提高C語言編程代碼的效率。用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。如果使用C編程時,要達到最高的效率,最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數,這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的時候,使用編譯效率最高的語句。各家的C編譯器都會有一定的差異,故編譯效率也會有所不同,優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20%。對于復雜而開發時間緊的項目時,可以采用C語言,但前提是要求你對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉,特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言,但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的,特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解,那么調試起來問題就會很多,反而導致執行效率低于匯編語言。
3、如何解決單片機的抗干擾性問題。防止干擾最有效的方法是去除干擾源、隔斷干擾路徑,但往往很難做到,所以只能看單片機抗干擾能力夠不夠強了。在提高硬件系統抗干擾能力的同時,軟件抗干擾以其設計靈活、節省硬件資源、可靠性好越來越受到重視。單片機干擾最常見的現象就是復位;至于程序跑飛,其實也可以用軟件陷阱和看門狗將程序拉回到復位狀態;所以單片機軟件抗干擾最重要的是處理好復位狀態。一般單片機都會有一些標志寄存器,可以用來判斷復位原因;另外你也可以自己在RAM中埋一些標志。在每次程序復位時,通過判斷這些標志,可以判斷出不同的復位原因;還可以根據不同的標志直接跳到相應的程序。這樣可以使程序運行有連續性,用戶在使用時也不會察覺到程序被重新復位過。
4、如何測試單片機系統的可靠性。當一個單片機系統設計完成,對于不同的單片機系統產品會有不同的測試項目和方法,但是有一些是必須測試的:測試單片機軟件功能的完善性;上電、掉電測試;老化測試;ESD和EFT等測試。有時候,我們還可以模擬人為使用中,可能發生的破壞情況。例如用人體或者衣服織物故意摩擦單片機系統的接觸端口,由此測試抗靜電的能力。用大功率電鉆靠近單片機系統工作,由此測試抗電磁干擾能力等。
綜上所述,單片機已成為計算機發展和應用的一個重要方面,單片機應用的重要意義還在于,它從根本上改變了傳統的控制系統設計思想和設計方法。從前必須由模擬電路或數字電路實現的大部分功能,現在已能用單片機通過軟件方法來實現了。這種軟件代替硬件的控制技術也稱為微控制技術,是傳統控制技術的一次革命。此外在開發和應用過程中我們更要掌握技巧,提高效率,以便于發揮它更加廣闊的用途。
參考文獻:
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[2]蔡美琴等.MCS-51單片機系統及其應用.北京:高等教育出版社,1992
[3]孫涵芳.MCS-51/96系列單片機原理及應用.北京:北京航空航天大學出版社,1996
篇2
關鍵詞:單片機;低功耗技術;應用
中圖分類號:TP368.1 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2013) 08-0000-01
一、引言
近年來,隨著單片機技術的大規模普及和應用,單片機已經涉及到了生產和生活的各個領域。在單片機技術得到大規模的同時,其帶來的能源消耗也是不容忽視的。在大多數的領域,尤其是在涉及到大規模應用的情況下,人們更加看重的是單片機的功耗性能。隨著CMOS工藝的成熟和投入應用,給低功耗單片機的的設計帶來了新的途徑。在基于單片機的系統中,功耗主要可以分為系統運行功耗和待機功耗兩大類。其中系統運行功耗是指在系統的運行過程中產生的功耗,此時主要是用來執行有效的處理。待機功耗主要是指在系統的待機過程中產生的功耗,這一部分都是無效的,對于系統來說是無益的。因此,降低單片機的功耗可以從這兩個方面入手。
二、單片機低功耗技術
單片機的低功耗技術主要是從單片機的設計出發,對單片機產生功耗的部分進行優化,從而達到降低功耗的目的。根據對目前單片姐低功耗技術的研究,降低功耗的技術主要有以下幾種。
(一)提高單片機設計的集成度。在目前的芯片設計中,普遍采用高集成度的設計方式來降低系統的功耗,減少在芯片電路的功耗,這種方式能夠有效的降低芯片的整體功耗性能,在單片機的設計中就可以借鑒這種方式來達到降低單片機功耗的目的,即提高單片機單片設計的集成度,減少電路的功耗。
(二)對單片機內部電路做邏輯性劃分。在單片機的設計前,通過對單片機的功能需要進行分析,可以將單片機的內部電路劃分為幾個邏輯組合,在實際的應用中,一般情況下,這些電路中只有一部分參與工作,因此,就可以通過寄存器的方式將這些組合方式進行存儲,并且根據具體的應用進行選擇,保證需要的電路進行工作,同時不參與工作的電路處在非工作狀態,這種方式也能夠起到有效降低單片機功耗的效果。
(三)增加單片機的工作電壓寬度。在單片機的具體應用過程中,由于單片機的工作電壓的限制,一般情況下需要在單片機與電源之間增加一個專用的穩壓電路進行電壓的轉換。因此,可以在單片機的設計過程中增加單片機的工作電壓寬度,使得單片機能夠工作在更寬的電壓范圍,可以有效的避免穩壓電路對單片機系統產生的功耗。
(四)設計雙時鐘模式。單片機的功耗情況是與其工作的頻率密切相關的,因此可以通過降低單片機工作頻率的方式減少單片機的功耗。在單片機的設計過程中,可以設計兩套獨立的時鐘,即一個高頻率時鐘和一個低頻率時鐘。實際應用中,當單片機系統處于工作狀態時,可以利用高頻率的時鐘滿足工作的需求;當不需要高頻率時便可切換到低頻率工作模式,使得單片機的功耗降低,起到降低功耗的目的。
三、低功耗技術在CMOS工藝單片機的應用
(一)降低單片機運行功耗。單片機系統的運行模式一般有處理任務和等待處理兩種狀態。在單片機進行任務處理時,單片機的功耗主要或者全部用來進行任務的處理,這種功耗稱為運行功耗。在單片機系統的所有模塊都處于運行狀態時,此時的單片機功耗也自然達到最大狀態。根據CMOS工藝的單片機的設計原理,主要通過以下幾種方式來降低單片機系統的運行功耗。
(1)改變電源電壓實現低功耗。根據有關的公式我們可以推的,在功耗的影響因素中,電源電壓與功耗呈平方正相關性,因此,降低電源電壓能夠有效的實現降低單片機功耗的目標。而且,在實際的單片機設計應用中,要注意電源電壓必須滿足單片機系統的整體要求,只有這樣才能夠更好的實現對于單片機的低功耗使用。
(2)縮減單片機系統的門電路數量。在單片機系統的設計中,單片機系統的功耗等于各個門電路的功耗之和。因此,在單片機的系統設計中,應該盡最大可能減少門電路的數量,并且在器件和模塊的選型時,應該盡量選取能夠滿足功能需求,同時結構比較簡單的。這種方式可以實現單片機系統功耗的線性化減小,起到降低系統功耗的作用。
(3)使用盡可能低的時鐘頻率。在單片機系統的功耗表達式中,功耗的大小與時鐘頻率也呈現正相關性,因此,降低CMOS工藝的單片機的時鐘頻率也是實現低功耗的一種重要方式。而且,在單片機系統的設計過程中,首先必須滿足系統的工作要求,但是單片機的時鐘選取也不能過大,這是實現單片機系統低功耗的基本條件。
(二)降低單片機待機功耗。單片機系統在工作狀態以外,大部分時間都是處于待機狀態,即此時的功耗是無效功耗。因此,必須采取多種措施將單片機系統的待機功耗降到最低。目前,降低單片機待機功耗的措施主要有以下幾個方面:首先可以把降低單片機系統運行功耗的方法應用于降低單片機系統的待機功耗;其次,降低單片機的待機功耗還可以通過終止無效電路的工作狀態實現。具體有以下幾個方面:
(1)設置單片機系統自動中斷。單片機系統的工作狀態時間是很有限的,大部分時間是處在待機的狀態。因此,可以在單片機設置MCU對各個模塊進行管理,可以通過預先設定系統自動中斷時間,在系統的待機時間達到門限值時就會啟動自動中斷,關閉沒有處于運行狀態的模塊,起到降低系統整體功耗的效果。
(2)及時中斷無效電路模塊。電路模塊也會產生一定量的功耗,因此,也有必要對其進行有效的管理。通過預設的功耗控制系統,對長時間處于待機狀態的電路模塊進行中斷,以更好的降低單片機系統的整體功耗。
四、結束語
單片機的大規模應用對于推動人類進步、改變人們的生活方式做出巨大貢獻,然而功耗問題也是不容忽視的。單片機低功耗技術的研究能夠有效的克服這一限制單片機應用的瓶頸。在未來的單片機發展過程中,應該結合具體的單片機應用需求,針對單片機系統的具體情況,選擇適合的低功耗技術進行單片機系統的設計,以期更好的推動單片機的大規模應用。
參考文獻:
[1]李月香.單片機低功耗技術及應用[J].計算機應用,2001.
篇3
關鍵詞:嵌入式系統 單片機 心智圖
中圖分類號:G712
文獻標識碼:A
文章編號:1007-3973(2012)006-001-02
1 概述
1.1 《單片機應用技術》課程的特點
《單片機應用技術》是電子、通信、自動化等專業的主要專業基礎課。單片機是控制設備中最基本、最重要、使用最廣泛的主控硬件之一。該課程是控制領域的入門課程,本課程也是一門應用技術課。學生普遍反映該課程非常難學,經過調研分析,發現主要有三方面的原因:
(1)該課程要記憶的知識點多,學生很難從整體上把所有知識點融會貫通的記住。
(2)該課程中有的知識點有一定的難度,要求學生有一定的邏輯思維和推理能力。
(3)學生的態度問題。本原因主要是學生覺得該課程很難學,越難越不想學,造成惡性循環,提不起興趣。
1.2 心智圖簡介
心智圖是英國的學者托尼·巴贊(Tony Buzan)創立的,它是一種將放射性思考具體化的方法。心智圖使用了圖文并茂的方法,為人們提供了一個圖形思維工具,充分運用了左右腦。近年來,心智圖以其完整的邏輯架構和全腦思考的方法被人們運用于各個方面,大大提高了效率。
2 心智圖的繪制
心智圖的繪制一般可以采用手繪方式和軟件設計方式。
2.1 手繪方式
(1)和我們以前作筆記不同最大的主題在整張紙的中間用圖形體現出來。
(2)次級知識點每個用一個大分支。心智圖把次級知識點以分支的形式體現出來,有多少個次級的知識點,就會有多少條大的分支。
(3)用不同顏色來表示不同的分支,這樣可以讓你對不同次級知識點的信息一目了然。
2.2 軟件設計方式
軟件繪制方式就是通過計算機軟件來代替手動繪制的方式。比較有名的制作軟件有:XMIND,FREEMIND等。
3 心智圖和《單片機應用技術》課程的結合
從《單片機應用技術》課程特點和心智圖的介紹我們可以看出心智圖可以解決單片機課程知識點多、記憶難的問題。
無論學習哪門課程,學生都希望有一個整體把握的過程。一般來說有兩種方法。第一種:由大到小,也就是說先全局把握課程,然后細化知識點來理解課程。第二種:由小到大,先對每個知識點進行學習,再到把握整個課程。
在《單片機應用技術》的教學中更傾向于第一種方法,針對這門課程,我們可以先制作出總體的心智圖(如圖1),根據目錄和緒論就可以制作,但主要的課程模塊必須包括,比如:單片機組成、單片機指令系統等。在主心智圖繪制完以后,學生可以對整個課程要學習的內容大體上有一個把握。
隨著今后的不斷學習,可以把每一章,每一模塊的最重要的知識點繪制到總的心智里面,圖2給出了單片機指令系統的分心智圖。
4 調查分析
在進行《單片機應用技術》上課前,要求學生掌握心智圖的畫法,并畫出課程目錄心智圖(可以按自己喜歡的思路畫,不能強求一種模式,否則會適得其反)。在以后的上課過程中,要求學生畫出每章的心智圖,并要求學生課后花10到20分鐘完善自己的心智圖。經過問卷調研,發現學生的學習效果明顯提高。表1是對100位自動化術專業學生的部分問卷調研匯總結果。
5 結束語
人類對圖片的記憶是右腦起作用,右腦的記憶力是左腦的100萬倍。心智圖就是利用人的右腦記憶。在《單片機應用技術》課程的學習中使用心智圖來輔助學習,使學生的左右腦同時作用起來,以圖形的方式來強化左腦的文字記憶,極大的提高了學生學習的效率,且記憶知識點更加牢固。
而對于教師來說,如果在教學過程中的采用思維導圖進行課程的設置,教學改革,探討新的學習方法技巧,它可以幫助更快建立系統完整的知識框架體系,對學習的課程進行有效的資源整合,使整個教學過程和流程設計更加的系統、科學有效。從而更有效的進行課本知識的傳授,促進教學的效率和質量的提高。
參考文獻:
[1] 王幸之,鐘愛琴.AT89系列單片機原理與接口技術[M].北京:北京航空航天大學出版社,2004.
篇4
摘 要:隨著社會經濟的快速發展,現代社會生活當中人們對家用電器的智能化需求程度提高,使得單片機的應用進一步加強。隨著科學技術不斷發展,智能型、功能性的家用電器不斷涌現,且更新換代的速度更加迅速。造成這種情況的主要原因就是家用電器當中對單片機的使用。本文針對單片機在家用電器中的應用問題進行了簡要論述。
關鍵詞 :單片機 家用電器 單片微控制
單片機本身的體積很小,且容易開發并實現大規模生產。因此,能夠在很快的時間內被廣泛應用社會生產生活的各個領域。單片機應用在家用電器方面,更新換代的速度很快,采用單片機控制電動玩具、電視游戲設備、錄音機、DV 以及相關家用電子產品,能夠進一步提升產品性能。
一、單片機概述
單片機主要是一種在線式的控制機,也就是指現場控制。因此,能夠在很大程度上提升家用電器抗干擾能力,并降低生產成本,這就是其與離線式計算機之間的主要區別。因為單片機成本部分十分敏感,因此,當前使用的軟件主要還是一種低級的變成語言。這種低級變成語言相對于二進制編碼而言,水平十分有限。但是,在家用電器當中仍然采用該種低級變成語言,主要原因是因為單片機從內部結構上看并沒有計算機類型的CPU。同時也沒有像計算機硬盤一樣的儲存設備。
單片機通常情況下又被稱為單片微控制設備,通過它并不能完成整個邏輯功能,但是能夠將計算機系統完整集成到芯片當中,換句話說,單片機就相當于計算機。但是,單片機的體積更小,質量更輕,價格也更加便宜。同時,其能夠為產品技術學習以及應用和開發提供最適合的條件。與此同時,充分學習和使用單片機能夠了解計算機的原理以及構造情況,為單片機內部結構與電腦功能類型研究提供重要依據。
通過使用單片機控制家用電器,能夠完成簡單指令。通常情況下,家用電器當中采用的全自動滾筒洗衣機以及吸油煙機(排煙罩)等設備結構當中都能夠見到單片機。單片機就是作為控制系統當中的核心部件發揮其作用的。
上述中的這種計算機當中涉及到的最小系統可能只是一片集成電路,這種條件下其就能進行簡單的運行與控制。又因為其體積相對較小,在設計過程中,被放置在機械內部,十分方便。在整個裝置當中,單片機相當于是人體的大腦,一旦單片機出現了問題,可能造成整個系統和設備的癱瘓。目前,單片機使用的領域廣泛,例如智能儀表、導航設備以及家用電器等都采用單片機來實現其功效。而這種類型的產品又會在產品的名稱前面冠以“智能型”之名。
二、單片機應用
家用電器當中普遍都采用單片機控制系統完成技術控制與功能操作。這種設計與應用能鞏固有效提升產品的控制功能與屬性,并充分節約生產成本與減小體積。隨著單片機在技術生產過程中取代傳統意義上的機械控制部件,家用電器產品也開始走向了智能化。例如,一些家用智能洗衣機已經能夠分辨衣物種類與臟污程度,并在此基礎上設定洗滌時間和強度。一些產品還能夠對事物的種類進行區分,并在此基礎上選擇加熱時長。另外一些還能夠對食物種類進行區分,并選擇冷藏時間等等。這些智能型家用電器都充分發揮了單片機以及家用電器本身功能特性。并將兩者結合,滿足人們都生活多項功能的需要。
本文針對單片機應用在家用電器當中進行簡要分析,具體內容包括幾個方面:
(一)微波爐單片機使用。從傳感器或其它接收設備獲得的電信號,由于傳輸過程中的各種噪聲干擾,工作現場的電磁干擾,前段電路本身的影響,往往會有多種頻率成分的噪聲信號,嚴重情況下,這種噪聲信號甚至會淹沒有效輸入信號,致使測試無法正常進行。
微波爐當中的最新產品都具有智能化功能,也就是變頻式微波爐,這種微波爐主要采用的是單片機控制程序,以此實現實時控制微波爐磁控功能輻射強弱。通過這種方式微波爐內部環境當中的溫度將能夠穩定在一定的范圍當中。這就真正實現了從強火到弱火的智能與自動控制。另外,采用單片機技術應用在無序解凍方面,能夠有效地控制解凍全過程,使得食物能夠更加接近自然解凍的規律。因此,取得了更加理想的解凍效果。正是基于這種理論,單片機控制變頻式微波爐能夠被廣泛應用。
(二)洗衣機單片機使用。洗衣機當中使用的控制系統主要是基于模糊控制系統完成的,也就是使用者只要能夠按下相應的按鈕,洗衣機就能夠根據指令計算用水量與選擇最佳的水流。并在此基礎上完成洗滌全過程。這種條件下,衣物能夠被以最佳形態洗滌,實現了洗衣機的智能化功能。這種智能化的功能主要通過光電傳感器當中的型號,被發射到單片機當中,而單片機當中的儲存設備又能夠進行模糊控制程序編寫,并處理數據,在這個過程中洗衣機等昂中的水位與水流情況都被設置完成,此外,來自布量傳感器的有關布量、布質的信息,也是決定水位,洗滌時間和水流強度等的重要依據。
(三)空調單片機使用。單片機系統采集的信號有模擬電壓信號、模擬電流信號、PWM 信號、數字邏輯信號等。現在,絕大多數傳感器輸出的信號都是模擬信號量,電流和電壓。所以模擬信號的采集應用最為廣泛,處理過程也相對復雜。相比于模擬信號,PWM 信號和數字邏輯信號的采集比較直接,單片機能夠直接處理這類信號,無需額外的器件進行信號轉換。單片機測控系統有時需要進行多路和多參數的采集和控制,如果每一路都單獨采用各自的輸入回路,即每一路都采用放大、濾波、采樣/保持,A/D 等環節,不僅成本比單路成倍增加,而且會導致系統體積龐大,且由于模擬器件、阻容元件參數特性不一致,對系統的校準帶來很大困難;并且對于多路巡檢如128 路信號采集情況,每路單獨采用一個回路幾乎是不可能的。因此,除特殊情況下采用多路獨立的放大、A/D 外,通常采用公共的采樣/保持及A/D 轉換電路(有時甚至可將某些放大電路共用),利用多路模擬開關,可以方便實現共用。
結語:
綜上所述,隨著社會、經濟、科學技術的不斷發展,單片機應用在社會生活的諸多領域當中,很難發現,現代社會當中仍然存在未使用單片機的家用電器。單片機在家用電器當中的使用率之高,說明了其應用優勢。但是想要充分了解單片機仍然需要對其進行深入了解與原理分析。只有這樣才能進一步促進單片機在家用電器當中的應用水平提升。
參考文獻:
[1]肖鳳明.新型空調器故障分析與維修技能訓練[M].電子工業出版社.2011(02):03-04.
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一、引言
單片機是把一個計算機系統集成到一個芯片上,廣泛應用于家用電器、智能儀表、實時工控、通訊設備、導航系統、軍工等領域,在社會生活中具有極其重要的作用。單片機原理及應用是測控技術與儀器專業中一門重要的綜合性很強的專業基礎課程,并且與多門課程深度相關,如電工基礎、電子技術基礎、傳感技術、微機原理及應用、控制工程基礎、測控電路設計、智能儀器設計等。同時本門課程具有極強的綜合性、實踐性的特點,對于培養學生的實驗能力具有重要作用。基于單片機教學的重要性,全國各校也一直在進行關于單片機的教育教學方式、方法改革,主要的改革方向均是增強單片機教學的實踐能力,在課堂教學的基礎上,加強實踐教學,主要的方式包括:(1)加強實驗環節;
(2)增加綜合性實驗;(3)加課程設計環節;(4)設計單獨的實踐環節。項目驅動型是近年來比較受到認可的一種教學方式。項目教學法是在教師的指導下,學生設計一個相對獨立的項目,圍繞著項目組織和開展教學,由學生提出設計目標,完成項目的調研,在教師的指導下,形成設計方案,完成項目的設計及調試,并完成項目報告。對于培養學生的專業能力、信息收集能力、團隊合作及寫書面報告的能力等均有很大的幫助。項目教學法可將相關學科中的知識內容通過單片機作為核心,轉化為若干個教學項目,使得學生在完成項目的過程中可以從知識體系的角度對本專業有深刻的認識。
基于測控技術與儀器專業的特點,項目的設計要盡可能與本專業重要的知識內容相結合,可以綜合學生所學的電路、數字電路、模擬電路、編程語言、儀器電路、光電檢測技術、傳感器等多門基礎課和專業基礎課的知識,培養學生進行智能化電子系統整體設計能力。為此,本文設計了單片機教學實踐平臺項目,盡可能適應多種類型的傳感器,可以完成多種類型的測控系統,全面培養學生的設計、實踐能力。
二、單片機實踐教學系統組成
教學系統的設計既要滿足學生學習單片機的需要,也為學生建立符合測控技術與儀器專業培養方向的測控系統提供了足夠的空間;既為學生學習本專業的相關課程提供了一個平臺,也為學有余力的學生提供了更多深入學習的條件;既保留了目前教學過程中經典的教學內容,也要對實際應用領域中廣泛使用的新技術予以足夠的重視。系統主要組成如圖1所示。
教學實踐平臺以ADUC842單片機為核心,設計了存儲器擴展、人機接口、模擬信號處理電路、數字量輸入輸出電路、無線通信、驅動電路等,同時可通過串口電路連接GPS、GPRS、485等在測控系統中廣泛應用的技術,同時設計多種類型傳感器供學生組成不同類型的測控系統。
三、單片機實踐教學系統電路設計
1.CPU電路設計。CPU選擇ADuC842作為主控CPU,ADuC842是ADI公司生產的具有8051內核的模擬單片機,集成了豐富的片上資源,它具有3個16位定時器/計數器、62KB片內電擦除程序存儲器、4KB片內電擦除數據存儲器、2304B片內數據RAM、8通道12位高精度ADC、2個12位DAC、12個中斷源、看門狗定時器和電源監視器,同時還集成了UART、I2C和SPI串行接口,既可滿足學生學習的需要,也是一種功能強大的可廣泛應用的新型單片機。
2.模擬信號及數字信號輸入輸出電路設計。由于ADuC842單片機具有8通道12位A/D轉換器及2路12位D/A轉換器,可以滿足大多數的系統應用,因此只需要利用運放設計放大電路,用于和傳感器輸入的信號進行匹配即可。數字量輸入輸出采用光藕TLP281-4進行光電隔離,一方面可以起到保護作用,同時也可以匹配外接電路和各種電平,為測控系統設計提供更多的靈活性。
3.人機接口電路。人機接口電路采用了單片機電路最常用的鍵盤、數碼管管理器件HD7279作為核心電路,設計了3×4的小鍵盤及四位數碼管,可以滿足測控的基本需要,同時還設計了液晶接口,可設計出更豐富的界面。
4.通信電路設計。測控系統的通信主要分為有線和無線兩種,對于有線系統設計了最常用的RS232接口及廣泛應用于測控系統中的RS485總線。無線通信采用了基于無線數據傳輸模塊的通信接口設計,工作于433MHz頻段,具有工作頻道的設置和發送、接收、待機狀態等工作模式可短距離無線傳輸,具有抗干擾性能強、可靠性高、安全性好、受地理條件限制少、安裝靈活等優點,在許多領域有著廣泛的應用前景。同時為滿足測控系統遠程通信的需求,設計了基于GPRS通信模塊的接口。GPRS網不但具有覆蓋范圍廣、數據傳輸速度快、通信質量高、支持TCP/IP協議,可以直接與Internet互通,具有廣泛應用。
5.典型應用電路設計。串行總線是現代測控系統中應用最廣泛的技術,為使學生學習到應用最廣泛的單片機系統的串行片內互連技術,采用了三種總線設計了外圍電路,分別是:DS18B20是基本于單總線的溫度傳感器、DS1302是基于SPI總線的日歷時鐘芯片、AT24C02是基于二線串行總線的EEPROM芯片。傳感器是單片機測控系統中最重要的組成部分,為了與測控專業的其他課程相銜接,分別采用了多種原理設計的傳感器,如電阻型、電感型、電容型、壓電型等傳感器,特別重視光電式傳感器的應用。
四、單片機實踐教學項目應用
本單片機實踐教學系統可應用于單片機的教學實踐中,讓學生自己組隊,根據自己的興趣,調研并確定題目,盡可能利用教學系統所提供的資源,形成自己的設計方案,設計測控系統、調試電路、調試程序,完成一個可包含光、機、電的測控系統,在學習單片機的過程中,學習測控系統開發的整個過程,對本專業有更深刻的認識。
篇6
隨著社會的不斷發展、科技的不斷進步,單片機在社會中的應用領域不斷的擴展,這也在一定的程度上說明了單片機在社會中的重要性。一般來說,我們常見的有關單片機控制的電器有洗衣機、電冰箱、電視機、微波爐和空調以及音響設備等,和計算機相連的打印機、傳真機、復印機甚至掃描儀等辦公自動化的設備都用單片機,自動化控制的電梯、機床等,我們通常見到的交通信號燈、熒光彩燈以及廣告屏幕上的色彩的變化,甚至小孩子所玩的玩具中都含有單片機。所有的這些無不在透露著一個信息,那就是單片機的應用滲透到了生活中的方方面面。同時,正是由于單片機技術在生活中的廣泛應用,使得單片機這一課程在各個職業類的學校中的位置越來越突出,越來越受到重視。所以,本文對中職單片機的教學研究還是有必要的。但是單片機的學習并不是一個簡單的課程,素以,接下來,本文將單片機的教學課程入手,然后對中職單片機的教學課堂的實踐操作辦法進行詳細的分析。
1.單片機的課堂教學
1.1 對于單片機的課堂教學這一話題的分析要先從其教學的內容和模式入手,這是由社會教育改革的背景決定的。
從單片機的教學主要線路來講,要以單片機的應用為主。在以往的單片機教學的過程中,教師注重的往往是知識界搜的理論性,而相對于單片機的實際操作教學顯得單薄的多。一般來說,從學生的學習課本《單片機應用技術》中的內容上來講,大多都是從單片機端口控制開始的,緊接著就是有關單片機的一些組裝結構,而且這樣的理論課程幾乎占用了學生的大半個學期,對于學生來說,枯燥的理論很難激起他們的學習興趣,這就會在一定的程度上導致學生對單片機課程的厭學心理的產生,甚至有的學生會認為沒有信心學好這門課程。若是教師在教學的過程中,將單片機的實際應用操作在課堂上給學生展示出來,或者可以舉一些貼近學生生活的實例,這樣最起碼可以是學生在那還中建立一個簡單的概念,可以在某種程度上增強對單片機的理解,湊個人逐步的提高學生的學習興趣。
1.2 從教師的教學方法上面來講,教學方法的應用也是影響學生學習積極性的一大原因之一。所以,為了提高學生對單片機的實際操作能力,只有用對方法才是關鍵。通常來說,對于像單片機課程理論性較強的學科,對于學生要進行循序漸進的引導,即從簡單到復雜、在有復雜到實際操作的過程,這樣一個漸進的過程可以使學生的學習由被動轉化為主動,提高學生的學習興趣,從而在根本上提高課堂的學習效率。具體來說,對于教材前面的基礎理論,教師最好對學生進行實驗的展示,只有在基礎上給學生一個清晰的分析,學生在后期的學習中才能毫不費力的投入狀態,從而,在固有的基礎上提高學生的動手能力和實踐能力。
2.中職單片機的實踐操作方法
2.1 從學校的層面上來將,要加強學生的實際動手能力,就要對學生進行大量的實際動手訓練,那么就有必要建立一個單片機實驗室。因為單片機實驗室的建立在一定的程度上為學生搭建了一個實際操作的平臺,在一定的基礎上可以提高學生的實際操作的能力。除此之外,學生可以從實際的操作中加深自己對單片機的認識,以及發現自己對單片機操作的問題所在,進而可以在平時的學習過程中有所加強。但這里,值得我們注意的是,教師在進行單片機的挑選的時候,要注意簡繁的順序,一般來說,有簡單到復雜是比較符合學生學習的心理的。
2.2 從教師的角度來說,隨著教育的不斷改革,那么對于單片機的教學就要改變傳統枯燥的教學方式,即對抽象理論知識的學習。從實踐的操作入手,是激發學生學習興趣的關鍵因素之一。一般來說,中職學生對于單片機的學習的前提是,必須具備基本的視圖的能力以及一些其他相關的基本技能,因為只有具備這樣的基礎,才能夠為以后的學習打好基礎。那么,在開始對單片機進行實際操作的時候,學生就需要動手操作,不管是用萬能板搭建實際的電路還是下載元器,編輯程序等,學生進行實際的操作在學習的過程中會有更多的或等,同時也會在很大的程度上激發學生的學習興趣,從而在一定的程度上增強學生的實際應用能力。
2.3 對單片機的教學方法要創新,不能夠完全的拘泥于教材。根據調查發現,項目教學法在單片機教學中的應用得到了很好的效果,這是因為項目教學法的中心是實踐,即所謂的"任務引領理論知識,理論知識服務于實踐"。除此之外,學生對于單片機的學習需要的不僅僅是有關單片機的理論知識,他們需要更多更廣的理論來輔助實踐,但是學生的水平又是良莠不齊的,這就需要教師在進行單片機的教學中不能夠拘泥于教材,要根據學生的實際情況出發,根據實驗的設施進行制定實驗的計劃,只有在學生的能力范圍內進行強化訓練,才能夠夯實學生的基礎。
篇7
關鍵詞:單片機 干擾 抗干擾技術
中圖分類號:TP368 文獻標識碼:A 文章編號:1007-9416(2016)05-0000-00
1單片機的應用概述
現代工廠生產中越來越多的用到單片機是因為單片機自身存在很大的優勢――體積小、集成度高、可控能力強,而且單片機在現在的高端家電、智能儀器以及日常生活中也起到了很大的作用。但是單片機在運行過程中如果受到干擾就會給它的運行帶來許多不便之處,普通的干擾會導致系統內部運作不穩定,較大的干擾則會導致單片機停止運行。
2干擾因素對單片機系統造成的影響
隨著我國社會科學技術的進一步發展,單片機不僅在工業生產方面有著重要的作用,現在也廣泛應用于監控系統和智能體系,這些體系對單片機的穩定性和可靠性要求非常嚴格。然而單片機在運行過程中是否穩定可靠在很大程度上取決去它本身的抗干擾能力。
通過對單片機運行過程的分析,我們可以發現,影響單片機系統運行的因素有電磁干擾、浪涌干擾、放電干擾以及高頻振蕩擾亂。這些干擾會對單片機的運行系統造成紊亂,有時還會導致獲得的數據有很大的差異,嚴重時干擾因素還可能造成單片機整個體系出現圖像串色的問題。
3影響單片機運作的主要因素及干擾后果
3.1影響單片機運行的主要干擾源
(1)工業中的電磁干擾。單片機的運行能夠有效的提高工業生產的效率,但是工業生產領域需要有充足的電力,在工業領域附近會有大型的電力傳輸系統,會產生高強度的電場和磁場,再加上太陽輻射磁波以及雷電磁波這些自然的磁場會嚴重干擾單片機的運行,會導致單片機運行不穩定,嚴重時會導致單片機不能正常運行。
(2)單片機系統內部的供電干擾。工廠存在各種不同的大頻率的生產設備,這些設備在運行過程中需要大量的電力支持。并且這些設備運行的時間不同,會導致工廠內部電壓一直處于變化之中,有時會處于用電高峰,這樣不穩定的電壓對單片機的影響非常不利。
(3)單片機系統的其他干擾。除了磁場干擾和供電干擾以外,對單片機系統干擾的因素還有很多,例如噪音、電路設計和單片機的元件布局等。工廠生產過程中會產生很大的噪音,這些噪音在達到一定的程度之后也會干擾單片機的運行。
3.2單片機系統的干擾后果
單片機在運行過程中如果受到干擾會導致它的檢測精度大幅度下降 ,如果在數據采集中干擾信號進行干擾會導致采集到的數字有很大的誤差。 干擾嚴重時,會導致單片機接收不到信號,無法正常運行,有時候還會導致單片機產生錯誤的指示,如果按照錯誤的指示進行,產生的結果將毫無意義,還會影響程序的正常進行。
4單片機的抗干擾技術
單片機一般都在環境復雜的工廠運行,會有很多的干擾來源。要想保證單片機正常穩定的運行,需要抑制干擾。干擾主要有來自系統內部的干擾和來自外部的干擾。
4.1抑制電磁干擾技術
單片機系統是一種工業微機系統,和其他的微機系統相比,單片機系統更容易受到電磁的干擾,只有合理的抑制電磁干擾才能有效控制住這樣的干擾。屏蔽電場磁場的信號是最主要的抑制磁場的方法,可以使用的方法有安裝屏蔽儀,從源頭上阻斷電磁的干擾,還有就是可以將單片機安裝在離電場磁場距離遠的地方。這樣可以在一定程度上控制單機片的干擾,可以保證單片機系統正常的運行。
4.2解決供電系統干擾
單片機的電源設計和單片機的安裝在一定程度上也會影響單片機的運行。在電源設計時可以采用交流變頻電,這樣的設計可以保證單片機系統運行時電壓相對穩定,必要時可以安裝穩定器,穩定器可以有效的控制工廠內部的電壓,電壓穩定自然而然導致單片機的運行趨于穩定。
在工廠安裝單片機時,可以采用接地式安裝法,在安裝過程中應該盡量保持屏蔽儀接觸地面,還可以將接地設備用金屬外殼保護起來。接地技術對噪聲干擾有一定的控制作用,不僅可以有效控制外部噪音的干擾,對單片機系統內部的噪音干擾也有一定的控制作用。
另外,在工廠應該使用帶有穩定設備的開關,對單片機的穩定運行也有一定的作用。解決好供電系統帶給單機片的不穩定問題,也可以在一定程度上保證單片機穩定可靠的運行。
4.3選用頻率低的微控制器
根據單片機的運行機制,運行過程中系統內部的頻率越高,就越容易產生噪音干擾。所以要想保證單片機穩定的運行,就需要單片機在運行過程中有較低的頻率,而微控制器可以有效達到較低的頻率,從而大大的降低了單片機運行過程中的噪音干擾。解決單片機運行的噪音干擾除了使用頻率低的微控制器之外,也可以選擇性能比較好的元組,用質量好的元組組成單片機,有效控制噪音干擾。
單片機的抗干擾技術是很多方面的,上文所述的抑制電磁干擾、控制電力系統干擾、解決噪音干擾都可以有效的控制單片機的干擾。整體來說,單片機的抗干擾技術包括硬件抗干擾和軟件抗干擾技術。要想保證單片機穩定運行,要著力于硬件和軟件兩方面的抗干擾技術。
5結語
單片機對現代工業的生產過程有著很大的影響,但工業生產對單機片的要求比較高。工廠的環境比較復雜,在很大程度上會導致單片機工作時不穩定。為了保證單片機運行時的可靠穩定,需要運用單片機抗干擾技術,抑制單機片運行過程中的干擾,可以從噪音、控制電力、電磁場等方面抑制干擾。
參考文獻
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【關鍵詞】單片機;電子技術;應用分析;研究
1引言
單片機就從本質上來說,是可以進行編程的集成電路,但是從基本原理來看,是每一個組成部件將工作完成的過程。首先應該將基本的任務做好,但是如果只依靠單片機的一小部分是不可能完成的,應該按照單個指令進行劃分,然后對部件進行一定的分配,讓任務與指令系統能夠充分的完成,單片機在對命令進行執行的時候,指令會按照相應的順序將地址送給程序,單片機主要有三個組成部分:
1.1存儲器
這是對指令進行存在的,能夠按照存儲單元以及地址來劃分。
1.2運算器
在單片機中運算器是最忙碌的,同時也是最核心的部分。
1.3控制器
也就是相當于單片機的大腦,協調能力比較強,并且每一個環節都是根據控制器進行的。本文就對單片機在電子技術中的應用進行分析。
2單片機在電子技術中的應用分析
2.1單片機的具體應用
單片機的應用主要包括幾下各方面的內容:2.1.1電話方面電話除了進行通話功能還包括了錄音功能,在進行錄音電話過程中,可以對這些信號進行一定的收集,同時將控制信號發出去,如果電路出現中斷就會難以控制,單片機受到了某種電壓就能控制更多開關。2.1.2手機技術的創新現代手機有著很強大的語音功能,這與單片機的使用有一定的聯系,通過該系統能夠進行識別與操作并輸入相關的信息,而單片機也成為構成音頻的入口,對音頻信息進行收集,同時做出一定的分辨。2.1.3電腦配件電腦的外接硬件設備是病毒的主要傳播途徑,并且對電腦病毒的傳染是很重要的,將開關、LED以及USB相聯系,就能讓所有設備都采用同一個電源,這些設備可以進行一些特殊的組合,單片機對移動設備的輸入、輸出能讓電腦中病毒的幾率大大降低。2.1.4家用電器單片機的發展已經經過了很長時間,從尖端科技到人們普通生活,都有很大的作用。家庭中最常使用的電器就是冰箱、遙控器等等,這種系統是常見的案例。根據出粗車的計價器來分析,主要的核心是16單片機,這其中包括里程傳感器、數據顯示器以及輸入設備等等,將脈沖數作為依據,能夠將路程的長度計算出來,而單片機最主要的作用就是進行數據的收集,最后將過程的計算信息發送到顯示器上。2.1.5在醫療器械以及儀表領域的應用隨著工業自動化的發展,尤其是在特殊的環境下,例如核工業、電力高壓行業等方面,這些特殊環境對人的傷害是很大的,同時危險性較高,單片機的投入使用能夠對工業化進行更好的控制,例如報警系統、流水線作業系統等方面都得到了應用,在醫療器械領域中,醫療條件與技術也在不斷提高,各種檢測手段都需要應用到先進的科學技術,單片機技術應用在醫療器械方面,可以對各種不同的疾病進行一定的檢測,從而提高用藥的準確性,讓醫療設備結構變得更加合理化與智能化,常見的包括超聲波檢測、分析儀器、呼吸系統等等。在進行儀器儀表檢測的時候,需要來自各方面的共同努力,因此儀器儀表的質量好壞直接影響著整個國家的生產制造水平,隨著單片機集成到儀器儀表中,這些設備也都朝著數字化的方向發展了,并具有可靠性、準確性以及故障率低的特點,對以后的發展有很大的幫助。
2.2單片機的發展趨勢
單片機的主要發展趨勢包括:2.2.1CPU會進一步的改進CPU數據的改進能夠增加總線的寬度,單片機的位數也會不斷的上升,這就使得單片機的數據處理功能遠遠大于8單片機,同時在結構上也利用了雙CPU的方式,達到提高數據處理能力的效果。2.2.2微型單片化在使用單片機的時候芯片上集成了很多的內容,例如CPU、RAM、ROM以及中斷系統等等,還有一些單片機集成了LCD驅動電路,這樣能夠將更多的電路包含在其中,就增加了自身的功能,此外還有很多的單片機都存在體積小以及重量輕的特點。2.2.3低能耗CMOS化在一開始推出MCS-51的時候其能耗就能達到630MW,如今人們對單片機功能的要求在不斷的降低,從制造商來看大多是以CMOS為主,這樣就會受到自身物理特征的影響,導致難以提高工作的整體速度。2.2.4存儲器的發展目前國內的單片機在進行存儲的時候都是使用的閃速也就是Flash存儲器,這種存儲器能夠在正5V以下來進行操作,可以使用靜態存儲器這樣即使在斷電的情況下也不會丟失數據,利用Flash存儲器就可以不使用擴展程序存儲器,在結構上就被大大的簡化了,同時存儲容量也不斷的增加,讓一些單片機都達到了128kB以及達到更大的容量。
3結束語
綜上所述,主要對單片機在電子技術中的應用進行分析,可以看出,單片機在電子技術中的應用還是很大的,同時其自身的現實意義也能夠將更多的效益帶給人們,單片機的應用能夠讓電子技術中的設計思想發生根本性的改變,在不斷的推廣單片機的過程中,使得電子技術取得更加深遠的發展,相信在眾多專業人員的共同努力下,未來我國電子技術方面會取得更大的進步,邁上新的歷史階段。
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在單片機課程教學過程中,學生普遍反應不容易入門,針對各個教學難點很多一線教師采用了多種教學方法幫助學生理解抽象的問題,但是仍然沒有改變該門課程不易入門的特點,為了解決這一問題,本文結合目前前沿技術給出了一種采用圖形化語言編譯平臺降低單片機課程入門難度的課改方向。
關鍵詞:
單片機;流碼;課程改革;圖形化語言
0引言
“單片機技術與應用”這門課程目前是電子信息、電氣類專業學生必修的課程之一,通過該課程的學習,學生能夠理解智能儀器的原理及應用方法、了解自動控制設備的控制方法,以及能夠完成一些簡單電子產品的開發設計工作。單片機可以看做屬于計算機硬件范疇的課程,該類課程比較抽象,學生不易入門,是學生比較難以掌握的課程。隨著技術的發展,目前市場上使用的單片機內核種類很多,51、AVR、PIC、MSP430等都是比較常見的單片機類型,但是其中51內核單片機一直是眾多高校或者職業院校教學一直采用的芯片類型。經典51內核單片機之所以被廣泛用于教學主要有以下幾方面原因:
(1)技術成熟,相關學習及應用資料多。
51單片機相對于其他類型單片機起步較早,上世紀80年代就開始傳入我國進行研究應用了。在30多年的教學、科研過程中積累了大量的學習和應用材料,所以不論對于老師教學還是學生自學都有大量的參考學習資料,可以從書籍、網絡論壇、期刊論文數據庫等多途徑獲得。
(2)任課教師普遍熟悉51單片機的原理及應用
很多任課教師自身在學習過程中接觸的就是51內核單片機,所以教師教學過程中更傾向于選擇51單片機作為授課對象,就這樣一代傳一代,51單片機的應用客戶群逐漸壯大起來。
(3)51單片機本身也在不斷完善發展
同為51內核單片機,但是不同品牌廠商對自己的產品都在不同方面進行完善,宏晶科技有限公司的STC各系列單片機就是其中的代表,不論從運算速度、可靠性上還是片上資源上都不斷進行更新,另外在供電方面還有低功耗的類型。所以從技術應用上,51單片機經過多年的發展并沒有落后于其他MCU。
1單片機學習難點
在教學過程中發現,不論是51還是其他內核的單片機都存在入門難特點,這主要是由單片機硬件本身特性決定的。以51單片機為例,單片機學習的難點主要有這幾方面:
(1)硬件結構理解比較抽象
(2)編程語言學習困難
很多學生在學習單片機硬件結構時,對各部分結構的理解停留在概念描述層面,不能很快轉變思維方式,對其功能,實際作用與實際工作和應用聯系不起來。對于沒有編程基礎的同學,不論是學習匯編語言還是C語言,在程序編寫上都需要有一個思維轉變適應的過程,很多學生不適應,一直覺得單片機難學。
(3)知識點難理解
在單片機學習過程會涉及到很多新名詞和知識,例如中斷、定時計數器、串口等,這些功能的工作方式或者啟動流程也是學習過程中需要注意的難點。單片機課程教學可以看成以下三個部分:單片機及語言的選擇、教學實施過程、目標,如圖1所示。檢索很多文獻發現,為了達成教學目標,教學中設計實施了各種教學方法、教學模式改革和創新,對學生學習應該說有很大幫助,但沒有改變單片機學習困難和不易上手的本質。
2高職學生學情分析
當前高職生源存在以下幾個普遍問題:
(1)學生高考成績低,基礎不好;
大部分高職生的基礎就相對薄弱,有些甚至基本的高中物理電學基礎知識都不能很好掌握。
(2)自控性較差,習慣性不學習
高職生源部分學生自控能力差,上課經常玩手機或者看小說等,從小沒有養成良好的學習習慣,所以在教學過程中教師采取各種教學方法吸引學生注意力,但對于一些純理論枯燥的較難知識點,教學效果還是不理想。
(3)對問題的理解能力相對較弱
高職學生與本科生相比,對問題的理解能力的平均水平相對弱,對較為抽象的問題學習起來也會相對吃力。
3新興開發平臺及語言降低單片機學習門檻
(1)Arduino平臺
Arduino是在AVR單片機基礎上開發的一款便捷靈活、方便上手的一款包括軟件和硬件的的開源電子原型平臺。硬件(各種型號的Arduino板)、軟件(ArduinoIDE)。后來隨著技術發展,以其他芯片為基礎的Arduino核心板也出現了,運算速度和硬件資源都相應的得到了提高。軟件平臺ArduinoIDE是基于processingIDE開發。對于初學者來說,極易掌握,同時有著足夠的靈活性。Arduino語言基于wiring語言開發,是對avr-gcc庫的二次封裝,不需要太多的單片機基礎、編程基礎,學習起來相對于直接C語言或者匯編語言開發單片機應用程序更為簡單,可以快速地進行產品開發。另外Arduino平臺在網絡上可以找到很多開源的軟件和硬件資源供初學者學習使用。
(2)圖形化語言開發平臺
圖形化語言開發平臺是近些年編程語言的一個發展方向。Arduino平臺也開發了相應的圖形化程序開發環境,通過圖形化方式更直觀的表現出程序邏輯,直接避開了文本代碼方面的記憶,對于英語不好見英文就怕的學生來說這種圖形化程序更容易接受。最近幾年在圖形化編程環境領域出現了一個新平臺叫Flowcode,目前已經更新到V6版本,該平臺支持PIC、AVR、ARM三種硬件芯片的程序編寫。這款平臺的編程語言也很有創意,類似于程序流程圖,簡稱“流碼”,同時還兼容C語言,對于已經完善的C語言代碼可以直接嵌套到流碼程序中。此外該平臺還支持中文菜單,更容易被學生接受。由于流碼程序近似于程序流程圖,和其他圖形化語言相比,流碼對學生編程思維邏輯培養上更具優勢。在該平臺中還集成了一些基礎功能的驅動宏,直接進行圖標拖拽調用即可,不需要學生深入了解硬件結構和具體寄存器工作原理及配置,這部分工作,Flowcode平臺已經代勞。通過該平臺的學習可以讓學生更快更好理解單片機的用途,并能很快上手應用。
4結語
職業教育教學應該隨著行業技術的發展與時俱進,跟上技術前沿,這樣職業教育才更有意義,培養出的人才能更適應社會需求,圖形化語言對于單片機技術人才培養上縮短了培訓周期,這也意味著單片機行業程序開發人才的供給更快捷,可以為縮短企業產品研發周期和后備技術人才的供給周期,同時也是單片機技術與應用課程授課內容改革的一個重要方向。
參考文獻:
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1組成單片機的零部件
簡單來說,單片機就是一種集成的電路芯片,通過運用超大規模的集成電路技術把具有強大處理能力的CPU、存儲器、只讀存儲器、多種接口的中斷系統、斷時器和計時器等設備鑲嵌到一塊硅片上,并且讓這塊硅片具有完善的計算處理能力。如今,隨著電子技術領域不斷的擴張,單片機也隨之融入我們的生活和工作以及各個行業領域當中,筆者幾乎找不到沒有單片機蹤跡的行業。衛星導彈發射的飛行路線設置裝置,飛機上的導航裝置,計算機的網絡傳輸及通訊,這些都不能離開單片機的技術支持。
1.1運算處理器運算器主要是以算術/邏輯運算為主,其核心部件是ALU,再加上一系列的暫存器、累加器、寄存器和布爾處理器。累加器ACC可以說是一個八位數據的寄存器,累加器也是CPU中工作最為平凡的寄存器。當CPU在進行運算時,累加器ACC通常會在運算之前暫存一個操作數,在運算之后保存其運算的結果。B寄存器主要運用于乘法和除法的計算操作。
1.2控制器控制器可以說是CPU的中樞神經,其功能包含了具有定時控制效能的邏輯電路、數據指令寄存器、譯碼器和地址指南等。本文所屬的程序計數器計算機主要是由18位寄存器構建而成。8061CPU指定的地址,從相應的單元中取出指令字節并放入專門的指令寄存器當中,然后,再由譯碼器翻譯指令寄存器中的指令代碼,并讓其形成不同的控制信號,這些不同類型的控制型號與CUP中的時鐘振蕩器在特定的實踐內相結合,最終形成在一定時間點或段上的電平,這也就是我們常說的控制信息。
1.3存儲器存儲器是組成單片機整體的重要部分,其特點就是一個單元對一個地址,若有269個單元那么就有269個地址,并且使用兩位十六進制的數字表示,這就是存儲器的地址。存儲器中的每一個存儲單元都能夠存儲一個八位數據的二進制信息,一般情況下都是用兩位十六進制數據來表示,這就是存儲器的主要內容。這里要注意,存儲單元地址和存儲單元是兩個完全不相同的概念。
2電子技術中的單片機特點
經筆者的實踐分析,電子技術領域中的單片機大致有這幾大優勢,即:高集成度,體積小便于攜帶;整體的控制性能優越;只需使用很低的電壓就可以驅動,總體能耗相對較低,利于便攜式產品的開發;兼容度高,能夠與其他硬件產生擴展聯系;高性價比。據相關調查報告顯示,單片機應用領域主要包括:完全自動化的辦公設備;機電一體化發展中的運用;單片機在我們日常生活中的應用;各類科研檢測儀器中的單片機,提高檢測儀器的檢測精度,簡化操作方式;汽車本體以及周邊附屬產品;航天科技,尖端武器等領域。
3單片機的應用
3.1使用壽命單片機的使用壽命可以從兩個方面來看,一方面是指以單片機開發的產品所使用的時間,另一方面就是指微處理器的壽命。伴隨著半導體技術不斷的發展,MPU的換代間隔時間也越來越短。因此可見,目前一些較為成功的CPU核心,也將伴隨著I/O功能模塊的變化而不斷的豐富。新型CPU的出現,讓單片機的種類不斷的增長,給我們的用戶帶來了更多的選擇余地。多種不同數位的單片機共同發展是單片機發展的另一個趨勢,但是長時間以來,單片機技術的發展還主要是以八位機為主。隨著眾多高新科技進入人們的家庭,三十二位單片機的出現得到了高速發展的機會。
3.2運算速度越來越快從MUP中展現出來的高速運算讓時鐘的頻率越來越高,這也是MUP發展的主要表現之一。但是單片機卻又不同,為了提高單片機的抗干擾能力和降噪效果,通過降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是單片機技術不斷發展所追求的理念之一。通過改變單片機的內部時序列表,在不影響內部時鐘頻率的前提下,讓運算速度得到提升。
3.3降噪效果和高可靠性在單片機的應用過程中,可靠性是最為重要的因素,為了進一步擴大單片機的運用范圍,那么通過運用不同技術手段來提高單片機的可靠性是非常有必要的。近兩年,單片機生產廠家為了提高單片機的可靠性,在單片機生產過程中融入了幾種新技術,其新型技術有以下幾點:(1)EFT技術:這是一種抗干擾的新型技術,主要用于保護振蕩電路的正弦信號不會受到外在因素的干擾。(2)降噪布線以及驅動技術:這種技術就是在傳統的單片機上,讓電源和集成電路處于集成電路外殼的對稱引腳之上,通常情況下是在左上、右下或者是左下、右上這連個對稱點上。這么做就會讓干擾源穿過整個芯片,對電路內部造成干擾。目前,為了優化這一問題,很多單片機在生產過程中都會把地線和電源的引腳設置在兩條相鄰的邊上。這就大大降低了干擾源對整個芯片電流的影響。
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