单片机技术应用

单片机技术应用（共12篇）

单片机技术应用 篇1

1 引言

在当前科技技术不断发展的过程中, 单片机技术已经得到了较为广泛的应用, 并且该技术的使用与人们的日常生活以及生产工作来说, 有着紧密的联系。在单片机技术得到发范围推广的过程中, 其中所呈现出来的较大资源消耗现象, 也同样是一个必须要加以解决的问题。当CMOS工艺越发成熟的情况下, 低功耗单片机的设计以及发展有了更好的途径。下文针对单片机低功耗技术的应用研究进行了全面详细的探讨。

2 单片机低功耗技术

要使得单片机的低功耗技术得以实现, 就必须要从单片机本身的设计方面出发, 针对单片机本身在运行期间的各方面功耗问题加以改善, 进而使得单片机能够在保持以往相同效率的情况下, 减少功耗。依据我国当前的单片机低功耗技术研究来看, 所涉及到的降低功耗技术主要有以下几个方面:

(1) 提高单片机设计的集成度。现阶段的单片机芯片设计过程中, 绝大多数都是使用的集成度更高的措施, 来促使系统本身的功耗问题得到解决, 该设计措施的主要原理就是然让芯片外围电路功耗大幅度降低, 通过该方式能够促使芯片本身的功耗大幅度下降。

(2) 对单片机内部电路做逻辑性划分。在正式开始单片机本身的设计工作之前, 首先要全面详细的了解单片机运行过程中的具体功能、需求等, 并且针对单片机本身的内部电路加以划分, 转变成为几个不同的逻辑组合形式。通常情况下, 单片机内部电路仅仅只有部分在运行, 那么就可以将寄存器应用到其中, 同时依据应用的实际情况不同进行选择, 但是要注意保证电路运作的正常性。如此以来, 需要运行的保持正常运行, 而不需要的电路则是保证非工作状态, 该方式的有效应用极大的提升了低功耗效率。

(3) 增加单片机的工作电压宽度。在具体对于单片机采取应用措施的过程中, 单片机本身的工作电压实际上是受到限制影响的, 通常情况下, 必须要在电源和单片机之间建立起一个电压转换稳定设备。在这样的情况下, 就可以考虑对于单片机本身电压宽度的提高, 如此以来, 单片机所具备的工作电压范围便能够有所提升, 减少了稳压器对于单片机所带来的功耗影响。

(4) 设计双时钟模式。单片机的功耗状况是和自身运行过程中所呈现出的频率有着直接联系的, 从这一思路出发, 那么就可以利用降低运行频率的方式, 来使得单片机功耗得以解决。但是为了能够满足生产的实际需求, 可以针对单片机运行工作设计出两套不同的时钟, 也就是低频率运行时钟和高频率运行时钟。如此以来, 在需要高效生产的状况下, 便可以通过高频率运行来满足生产需求;但在无需高效生产的情况下, 便可以直接变换频率, 降低到低频率模式下, 通过该方式能够达到降低单片机运行功耗的效果。

3 低功耗技术在CMOS工艺单片机的应用

3.1 降低单片机运行功耗

单片机自身的系统所具备的运行模式, 实际上主要有等待处理、一般处理这两种模式。在单片机进行任务处理时, 单片机的功耗主要或者全部用来进行任务的处理, 这种功耗称为运行功耗。在单片机系统的所有模块都处于运行状态时, 此时的单片机功耗也自然达到最大状态。根据CMOS工艺的单片机的设计原理, 主要通过以下几种方式来降低单片机系统的运行功耗。

(1) 改变电源电压实现低功耗。根据有关的公式我们可以推的, 在功耗的影响因素中, 电源电压与功耗呈平方正相关性, 因此, 降低电源电压能够有效的实现降低单片机功耗的目标。而且, 在实际的单片机设计应用中, 要注意电源电压必须满足单片机系统的整体要求, 只有这样才能够更好的实现对于单片机的低功耗使用。

(2) 缩减单片机系统的门电路数量。在单片机系统的设计中, 单片机系统的功耗等于各个门电路的功耗之和。因此, 在单片机的系统设计中, 应该尽最大可能减少门电路的数量, 并且在器件和模块的选型时, 应该尽量选取能够满足功能需求, 同时结构比较简单的。这种方式可以实现单片机系统功耗的线性化减小, 起到降低系统功耗的作用。

3.2 降低单片机待机功耗

单片机系统在工作状态以外, 大部分时间都是处于待机状态, 即此时的功耗是无效功耗。因此, 必须采取多种措施将单片机系统的待机功耗降到最低。目前, 降低单片机待机功耗的措施主要有以下几个方面:首先可以把降低单片机系统运行功耗的方法应用于降低单片机系统的待机功耗;其次, 降低单片机的待机功耗还可以通过终止无效电路的工作状态实现。具体有以下几个方面:

(1) 设置单片机系统自动中断。单片机系统的工作状态时间是很有限的, 大部分时间是处在待机的状态。因此, 可以在单片机设置MCU对各个模块进行管理, 可以通过预先设定系统自动中断时间, 在系统的待机时间达到门限值时就会启动自动中断, 关闭没有处于运行状态的模块, 起到降低系统整体功耗的效果。

(2) 及时中断无效外围电路模块。外围电路模块也会产生一定量的功耗, 因此, 也有必要对其进行有效的管理。通过预设的功耗控制系统, 对长时间处于待机状态的外围电路模块进行中断, 以更好的降低单片机系统的整体功耗。

4 结束语

综上所述, 单片机本身的广泛应用, 实际上和人们的生活以及生活方式来说, 有着直接的联系, 虽然说其呈现出的能源消耗较大现象, 与社会能源体系的可持续发展有着一定的影响。但是, 只要能够在单片机未来应用发展的过程中, 将实践需求与单片机使用加以结合, 不同情况下采取不同的低功耗设计措施, 便能够使得单片机在生产体系中得到更加广泛的应用。

摘要：在当前全球生产体系飞速发展的情况下, 各个方面的资源耗损也在不断的上升, 如何促使生产节能效果得到提升, 已经成为了一个至关重要的问题。单片机是生产机械设备的动力来源所在, 而该设备所呈现出的能源消耗现象较大, 已经成为了限制单片机发展的关键所在。本篇文章主要针对单片机的低功耗技术应用研究措施进行了全面详细的探讨, 以期为单片机的可持续发展做出贡献。

关键词：单片机,低功耗技术,应用

参考文献

[1]任益芳.基于51单片机程序状态字PSW的应用研究[J].数字技术与应用, 2010 (09) .

[2]徐柳娟, 朱应煌.基于ARM2132的高精度信号发生器的设计[J].浙江水利水电专科学校学报, 2009 (01) .

[3]胡新华, 戴素江, 俞冬丽.STC12C5A60S2单片机在可控电动扳手控制器中的应用[J].微型机与应用, 2010 (16) .

单片机技术应用 篇2

一、说明

1．课程的性质和内容

本课程是高级技工学校电气自动化专业的专业课。主要内容包括：51单片机结构与工 作原理基础知识，51单片机指令系统及常用汇编语言程序设计，单片机简单应用电路及程 序设计，中断、定时／计数器、串行通信基础知识与应用设计，键盘、显示器、A/D及D/A 接口电路基础知识与应用设计。

2．课程的任务和要求

本课程的主要任务是通过对单片机应用技术基本理论和技能的学习，使学生掌握单片机 常用开发设计软件的使用方法，具有单片机应用电路和程序开发设计及仿真调试的能力，为 学生今后从事电气自动化技术及相关工作打下坚实的基础。

通过本课程的学习，学生应达到以下几个方面的要求：

(1)熟练掌握单片机开发设计流程及开发设计软件。

(2)能进行常用单片机汇编语言程序设计。

(3)能进行单片机简单应用电路和程序开发设计。

(4)能进行中断、定时／计数器及串行通信应用电路和程序开发设计。

(5)能进行键盘、显示器、A/D及D/A应用电路和程序开发设计。

3．教学中应注意的问题

(1)本课程应采用理实一体化教学方法。

(2)应将仿真器和编程器应用贯穿全课程。

(3)对课程中的每一个应用电路，均要求学生实际制作电路板。

(4)思考与练习题应要求学生上机完成。

(5)在教学过程中多结合生产实际应用项目进行讲解。

二、学时分配表

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61.三、课程内容及要求

模块一单片机结构及开发设计流程 教学要求

认识单片机的引脚和结构，掌握单片机时钟、复位电路的工作原理和电路设计方法，掌 握单片机输入／输出端口使用方法，掌握单片机仿真器、编程器连接方法及其软件的操作方 法。教学内容

课题一单片机结构

任务一认识单片机的引脚

任务二认识单片机的结构

课题二单片机工作条件

62.课题三单片机输入／输出端口结构

课题四单片机开发设计流程

任务一按键左移亮灯电路设计及制作

任务二按键左移亮灯程序设计

任务三按键左移亮灯电路仿真

任务四按键左移亮灯程序下载 教学建议

1．本模块是学生进行单片机学习的入门阶段，应多举一些工程应用实例，激发学生的 学：习兴趣。

2．在教学过程中应进行单片机及应用电路实物展示，单片机仿真软件和编程软件操作 过程演示。

3．单片机电源、时钟、复位三个工作条件．输人输出端口应用注意事项，仿真器和编 程器连接及其软件的使用是单片机开发设计的最基础知识，应教会学生能够实际应用。

模块二单片机指令系统及汇编语言程序设计 教学要求

掌握单片机存储器结构、寻址方式和指令应用，掌握常用单片机汇编语言程序设计方 法，会用仿真软件进行程序仿真、调试及运行。教学内容

课题一程序设计基础

任务一存储器配置

任务二寻址方式

课题二延时程序

任务一延时程序设计

任务二延时程序验证

任务三延时时间计算

课题三算术运算程序

任务一加法程序设计

任务二减法程序设计

课题四代码转换程序

任务一二进制数转换为BCD码程序设计

任务

二、BCD码转换为七段码程序设计

课题五输人输出程序

任务一LED亮灯硬件电路设计

任务二LED亮灯程序设计 教学建议

1．本模块将单片机指令系统分散在各个课题应用程序设计之中，在讲解时应多引导学 生进行程序设计指令的选择及应用。

2．在讲解指令时，应仔细分析指令的应用例题。

63.3．在讲解程序设计时，应多分析程序设计的方法。

4．本模块应贯穿使用仿真软件进行程序的仿真、调试和运行。

模块三单片机简单应用电路设计实例 教学要求

掌握单片机简单应用电路原理图和程序设计方法，会应用仿真器进行应用程序和电路的 仿真、调试和运行，能根据原理图制作PCB板，并进行程序代码下载和脱机运行。教学内容

课题一彩灯控制器设计

课题二加法运算器设计

课题三数显抢答器设计

课题四篮球比赛计分器设计 教学建议

1．本模块为几个单片机简单应用电路实际开发设计过程，在教学过程中应重点讲解电 路原理图与程序的开发设计方法和过程。

2．每一个应用电路都必须要求学生实际制作电路板，并要求用仿真器进行电路的仿真、调试和运行。

3．教学时要结合思考与练习题，教会学生能对每一个应用电路进行电路和程序的修改。

模块四单片机内部三大功能 教学要求

掌握中断、定时／计数器、串行通信的工作原理，掌握其应用电路和程序设计方法，会 用仿真器进行应用程序与电路的仿真、调试和运行，能根据原理图制作PCB板，并进行程 序代码下载和脱机运行。教学内容

课题一中断系统及其应用

课题二定时／计数器及其应用

课题三串行通信及其应用 教学建议

1．本模块是单片机学习的一个难点，在教学过程中应重点讲解中断、定时／计数器、串

行通信的控制方法。

2．在讲解中断系统时应重点讲解中断系统的编程结构，在讲解定时／计数器时应重点讲

解其初始化步骤和过程／计数器应用程序，在讲解串行通信时应重点讲解其通信过程。

3．每一个应用电路都必须要求学生实际制作电路板，并要求用仿真器进行电路的仿真、调试和运行。

教学时要结合思考与练习题，教会学生能对每一个应用电路进行电路和程序的修改。

64.模块五单片机接口电路及应用 教学要求

掌握键盘、显示器、模数及数模转换接口电路的工作原理，掌握应用电路和程序的设计 方法，能用仿真器进行应用程序与电路的仿真、调试和运行，能根据原理图制作PCB板，并进行程序代码下载和脱机运行。教学内容

课题一键盘接口电路及其应用

任务一多功能灯光控制器

任务二密码锁控制器

课题二显示器接口电路及其应用

课题三模数及数模转换接口电路及其应用 教学建议

1．在讲解时应重点讲解键盘、显示器、模数及数模转换接口电路和程序的设计方法。

2．每一个应用电路都必须要求学生实际制作电路板，并要求用仿真器进行电路的仿真、调试和运行。

关于单片机技术应用的几点思考 篇3

[关键词]单片机；技术；应用

1.单片机基础知识

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。

MCS-51单片机是美国IN工EL公司于1980年推出的产品，与MCS-48单片机相比，它的结构更先进，功能更强，在原来的基础上增加了更多的电路单元和指令，指令数达111条，MCS-51单片机可以算是相当成功的产品，一直到现在，MCS-51系列或其兼容的单片机仍是应用的主流产品，各高校及专业学校的培训教材仍与MSC-5 1单片机作为代表进行理论基础学习。

MCS-51系列单片机主要包括8031、8051和8751等通用产品。

DP-51S单片机仿真实验仪是由广州致远电子有限公司设计的DP系列单片机仿真实验仪之一，是一种功能强大的单片机应用技术学习、调试。

2.单片机的应用领域

单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分为如下几个范畴：

2.1在智能仪器仪表的应用

单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备(功率计，示波器，各种分析仪)。

2.2在家用电器中的应用

可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。

2.3在工业控制中的应用

用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。

2.4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，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。

2.5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。

此外，单片机在丁商、金融、科研、教育、国防航空等领域都有着十分广泛的用途。

3.单片机的发展趋势

单片机现在可以说是百花齐放，百家争鸣的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位，数不胜数，应有尽有，有与主流C51系列兼容的，也有不兼容的，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供了广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有：

3.1微型单片化

现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A／D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WD工(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。

此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

3，2低功耗CMOS化

MCS-51系列的8031推出时的功耗达630roW，而现在的单片机普遍都在100roW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了CMOS(互补金属氧化物半导体工艺)。像80C51就采用了HMOS(即高密度金属氧化物半导体工艺)和CHMOS(互补高密度金属氧化物半导体工艺)。CMOS虽然功耗低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。

3.3主流与多品种共存

现在虽然单片机的品种繁多，各具特色，但仍以80C51为核心的单片机占主流，兼容其结构和指令系統的有PHILIPS公司的产品，A工MEL公司的产品和中国台湾的Winbond系列单片机。所以80C51占据了半壁江山。而Microchip公司的PIC精简指令集合(RISC)也有着强劲的发展势头，中国台湾的HOL工EX公司近年的单片机产量与日俱增，与其底价质优的优势，占据一定的市场份额。此外还有MO工OROLA公司的产品，日本几大公司的专用单片机。在一定的时期内，这种情形将得以延续，将不存在某个单片机一统天下的垄断局面，走的是依存互补、相辅相成、共同发展的道路。

九十年代以后，单片机在结构上采用双CPU或内部流水线，CPU位数有8位、16位、32位，时钟频率高达20MHZ，片内带有PWM输出、监视定时器WD工、可编程计数器阵列PCA、DMA传输、调制解调器等。芯片向高度集成化、低功耗方向的发展，使得单片机在大量数据的实时处理、高级通信系统、数字信号处理、复杂工业过程控制、高级机器人以及局域网等方面得到大量应用。这类单片机有NEC公司的MPD7800，MITSUBISHI公司的M337700，REVKwELL公司的R6500。

[参考文献]

[1]张志良编著，单片机原理与控制技术第2版，机械工业出版社.

[2]周立功编著，单片机基础实验指导书第1版，广州周立功单片机发展有限公司出版社.

单片机抗干扰技术的应用 篇4

单片机应用系统的可靠性是指在指定的应用环境和条件下, 系统稳定工作的能力。单片机应用控制系统不仅要求有完善的记忆、存贮、识别和控制功能, 如CPU、存储器、数字I/O输入和输出、串行接口、计数定时和实时操作系统, 还要求对信号的处理、滤波、A/D和D/A变换器、驱动执行机构等, 成为一个完整协调有特殊功能的工作系统。在其中各环节的设计和配置要求有完善的系统和功能设计, 抗干扰性能不好, 系统将前功尽弃, 出现数据丢失, 产生严重的后果。如何解决抗干扰问题可以从两方面入手, 一方面从硬件设计角度提高系统抗干扰的能力, 另一方面从软件角度提高系统的可靠性, 而有一些具体的抗干扰措施是软件和硬件相结合。

2 硬件抗干扰

在硬件设计中, 提高系统可靠性的主要措施有:采用抗干扰措施, 提高系统的环境适应能力;把好元件质量关, 元器件经筛选、老化后使用;印制板设计应充分考虑可靠性等。抑制干扰主要还是从现场的环境实际出发, 充分考虑分析可能的干扰, 一定要深入现场与分析, 避免闭门造车, 具体情况还要具体分析。常用的硬件抗干扰主要有以下几种手段。

2.1 up监控。

工程技术人员常用TL7705电源监视芯片来监测电压。TL7705电源监视如图1所示, 其中SENSE为电源监视端, 当SENSE上的电压小于4.5V时, /RESET输出低电平 (产生下降沿) , 向8031申请中断。RESET:复位输出, 低电平有效, OC开路, 需上拉电阻。RESIN:复位输入端, 输入低电平时, 强制复位输出端。

随着芯片集成度不断提高, 工程技术人员往往热衷于既能提供up监控, 又能提供其他功能的芯片。如MAXIM公司的MAX807, 它将电源监视与看门狗集成在一起, 提供定时、电源切换等多种功能。

2.2 硬件看门狗。

使用硬件看门狗的主要目的是防止程序执行受到干扰, 不能按正常流程执行的一种监视芯片。所谓“看门狗”就是一个定时器, 定时时间到, 它就输出一个信号, 使单片机复位。所谓“谓狗”就是把定时器的计数值清除。只要按时喂狗, 定时器就不会到达定时时间, 单片机就不会复位。如果程序“跑飞”, 或者进入死循环, 不能按时喂狗, 就会复位, 使单片机重新开始工作。

例如XICOR公司X25043/45就是将看门狗与复位电路 (含手动/上电复位) 以及4KB串行EEPROM集成在一起的芯片。X25045的典型应用图如图2所示。美国DALLAS公司生产的“看门狗 (WATCHDOG) ”集成电路DS1232具有性能可靠、使用简单、价格低廉的特点, 应用在单片机产品中能够很好的提高硬件的抗干扰能力, 采用8脚DIP封装。

2.3 退 (去) 耦电容。

每个芯片电源进线尽可能接一个104 (0.1uF) 或103 (0.01uF) 的退耦电容 (可以用陶瓷电容, 目前使用较多的是独石电容) 。每隔5个芯片左右安置一个1～10uF的胆 (电解) 电容, 因为这种电容的高频阻抗很小, 对噪声抑制效果很好。

2.4 续流二极管。

在继电器两端加续流二极管, 消除线圈断开时产生的反电动势干扰。仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后, 若再增加稳压二极管, 则可改善响应速度, 消除滞后性。在继电器触点两端应并接火花抑制电路, 减小电火花影响。

2.5 瞬态电压抑制器TVS。

瞬态电压抑制器 (Transient Voltage Suppressor, 简称TVS) , 使用TVS二极管进行浪涌保护比使用压敏电阻优越得多, 具有响应时间快, 瞬态功率大, 漏电流低, 击穿电压偏差小, 箝位电压易于控制等优点, 有效保护电子线路中的精密元器件, 免受各种浪涌脉冲对元器件造成的损坏。

3 软件抗干扰措施

与硬件抗干扰措施一样, 软件的抗干扰措施也非常重要。软件设计中, 可以通过增加系统的自检, 重要参数备份, 设置软件陷阱, 模拟量输入采用软件滤波等手段提高系统的可靠性。常用的方法有以便下几种:

3.1 软件自检。

软件抗干扰还可以在上电复位后, 调用自检子程序。检测单片机内部资源和外部扩展电路能否正常工作, 自检正常后进一步执行其他程序, 否则提示故障点。这是检查硬件的情况, 需要硬件的配合, 在硬件设计的时候就要考虑到自检的需要, 以确保电路能正常工作。这部分比较麻烦, 请自行参考有关硬件资料, 此不多述。由于单片机内部RAM单元存放着重要的标志和数据, 一旦受扰引起标志数据的改变, 势必造成系统运行异常。防止标志位受扰可以采用定期检查标志合法性的方法, 发现干扰及时处理, 例如发现不可能出现的标志组合及时处理。也可以采用标志冗余方法, 借助冗余标志, 进行标志位异常判定和纠错。防止数据受扰可以采用热备份的方法, 适时比照、判定并纠错。在保护单片机内部RAM时经常使用双重备份、表决纠错的方法, 将单片机内部RAM单元数据作两个热备份, 一旦发现三个数不相同就采取表决的方式确定正确的数据。

3.2 软件陷阱。

电磁干扰除了会对测量物理的结果产生影响之外, 还能直接影响程序正常运行。正常执行程序时, CPU按照PC中的数值 (地址) 到ROM中去取指令。受到干扰时, 一般可能使程序计数器PC的数值改变, 或者其输出的地址信号受到干扰而改变, 到不该去的地方取指令 (称为“跑飞”) 。为了防止造成灾难性的后果, 在进行系统设计时, 可以在硬件和软件方面分别加以考虑。硬件方面前已述及, 现在介绍一些软件方面的方法。

对于MCS-51系列单片机, 其程序存储器的地址空间为64K, 通常只使用了部分地址空间存放程序代码和数据, 可以把64K的地址空间分为“空闲”和“非空闲”ROM。空闲的ROM空间, 正常操作时是不会使用的。但是在强干扰的情况下也可能到空闲的ROM去取指令, 即“跑飞”。故此应该在空闲的ROM空间存入适当指令, 在程序跑飞到那里时能够回到正常区域或者进入错误处理程序, 这种方法称为软件陷阱。可以填入的指令代码有以下几种形式:

(1) 填入00 00 00 00 00 00……

这是空操作指令, 进入区域时不进行任何操作, 逐步执行到FFFFH后, 就会回到0000H, 这是复位入口地址, 重新开始正常程序。

(2) 填入02 00 00 02 00 00 02 00 00……

这是无条件长转移指令, 会直接转移到0000H, 立即进入复位状态。

(3) 填入02 02 02 02 02 02 02 02 02……

这是无条件转移指令, 当从此区域取指令时, 直接转移到0202H。在0202H单元, 我们应该编写“跑飞”处理程序, 或者在此放置一条转移指令, 转移到跑飞处理程序。如果正常程序用到0202H单元, 必须在0202H单元之前编写转移指令, 越过0202H及其以后若干单元, 留出作为“非常处理”的程序入口。如果程序“跑飞”到没有安装ROM芯片的地址单元, 取到的代码将是FFH, 相应指令为MOV R7, A。继续执行的结果是, 一段时间后, 回到0000H, 进入复位程序。对于非空闲ROM单元, 一般已经存放了程序代码和数据, 处理起来比较困难。可以在关键程序中加入一些校验的程序段, 检查当前的外部环境状态, 如果不是属于相互依存程序处理的范围, 就可能使程序飞到这里, 应该转移到处理跑飞的程序段。

另外, 由于有些指令是2～3个字节, 当PC内数值跑飞时, 也可能把这种指令的一部分当作完整的指令来执行。同理也可能把数据部分当作指令代码来执行, 这样执行起来程序就面目全非了。当我们在任意地对机器代码进行反汇编时, 经常可以看到这种不可理解的现象。为了尽是减少这种现象的发生, 可以在指令中间加入一些NOP指令使CPU取几条指令以后, 可以纳入正轨, 按照原来的指令位置取指令。

3.3 重复输出指令。

一般单片机的扫描周期为几个毫秒, 万一某个输出指令受到干扰出现错误动作, 重复的输出指令会在短时间内纠正这个错误。一般的外设动作速度比较慢, 可能是错误的动作还没有执行就被纠正了。这种方法对于电磁类执行机构效果很好。

结束语

通过以上论述, 可以看出本文除了在硬件采用up监控、硬件看门狗、去耦电容、续流二极管和瞬态电压抑制器技术外, 在软件上也应用自检和设陷阱的方法来解决系统中产生的干扰。经实验, 它与电焊机、电钻机一同操作, 系统没有出现故障。电源反复上电掉电去冲击系统, 系统中的数据不丢失。系统缓慢上电、掉电, 程序能自动复位, 数据不丢失。所以通过软、硬件的多重防干扰设计, 大大增加了系统的可靠性。

参考文献

[1]马忠梅.ARM&Linux嵌入式系统教程[M].北京:北京航空航天大学出版社, 2005.

[2]Xteam (中国) 软件技术公司.Qt程序设计[M].北京:清华大学出版社, 2010.

单片机技术应用 篇5

一、课程整体设计理念与思路

(一)设计理念

打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为基于工作过程的项目课程开发与设计，工作任务为中心、项目课程为主体，让学生在完成具体项目的`过程中来构建相关理论知识，并发展职业能力。 (二)设计思路

本课程从应用的角度出发，依据由简到难的原则，以典型工作任务为主线，设立教学项目，通过教师指导学生开展自立学习完成工作任务或项目，实现对工作过程的认识和对完成工作任务的体验，从而形成职业能力。共设置9个学习项目, 每个学习项目均应从知识技能等方面达到教学的标准。

二、课程整体设计

(一)课程目标设计

确定课程目标的依据是根据人才培养方案中岗位具体工作对能力、知识、素质的基本要求。通过教学，本课程总体目标是实现学生能力、知识、情感态度与价值观等不同层面职业素养的综合提升和协调发展，培养可持续发展的满足企业需求的高技能人才的目标。 2、知识目标：理解单片机的结构及其工作原理，了解单片机的特点及其发展过程;掌握单片机的指令格式、寻址方式、数据传送类指令、算术运算类指令等各种指令系统。掌握单片机软件编程的方法;掌握单片机的硬件结构及其硬件扩展的方法。

3、态度目标：具有实事求是的科学态度和吃苦耐劳的实践意识;具有开拓和创新精神，具有良好的职业道德和职业素质。

(二)课程内容设计

为了保证学生毕业后能够胜任有关岗位的要求，我们依据专业人才培养方案经过反复研讨后，选择了贴近实际的5个典型项目作为教学内容，以保证学生可持续发展能力的培养。并根据学生的认知规律以及职业能力成长规律，将教学项目组织为5个对应的能力训练项目。

(三)教学方法设计

另外，还充分利用现代化多媒体教学手段，提高教学效率。充分利用网络教学手段，提供了网络教学平台，提高学生自主学习的能力。

三、课程资源设计

使用高等职业教育时空技术专业“双证课程”培养方案规划教材、高职高专系列教材等作为教学参考教材，实行以多媒体技术为主的网络教学环境;推荐优秀网站，建立包括课程标准、教学内容、课件等内容的教学资源库。鼓励、引导学生利用网络自主学习，利用校内实验实训教学条件，让学生有目的的，主动地去学习。

四、小结

单片机技术应用 篇6

单片机技术应用课程是高职机电一体化技术专业的主干课程，是本专业学生必修的专业技术课程，单片机应用能力是学生专业能力的重要组成部分。具有实践性强、技术性强的特点。对高职学生而言，掌握单片机技术及应用，不仅能优质就业，而且对其所服务的企业的自动化水平提高有促进作用，能更好地服务社会。

但长期以来，单片机课程的教学状况与效果都差强人意。究其原因主要有两方面，一是课程本身确有难度，主要表现在控制器的微观部分不可见，控制器的各单元地址、各单元的数据等等确实难以理解，这些数据与所能实现的功能之间的关系也难以理解：二是传统教学方法注重课堂讲解，注重微观的东西，脱离实践，控制器所能实现的功能往往是靠教师讲出来的，而不是学生自己获得的，有些虽然也有实验，但学生也是在教师的步步牵引下依葫芦画瓢。学生自我获得的经验是少之又少。这也大大削弱了学生学习的信心和兴趣，最终影响了学生学习效果。

所以探索单片机技术应用的课程内容及课程实施方法是改善单片机课程教学的重要任务，加强单片机技术应用课程的建设迫在眉睫。本文就本课程的内容建设及实施模式谈谈我们的思考和实践。

二、课程建设的基本思想

1单片机技术应用课程建设必须遵循能力培养的重要思想，树立能力本位的课程观，强调学习主体通过行动实现能力的内化与运用，课程内容和实施方式必须为学生的单片机技术的专业能力的形成提供支撑。

2要使单片机技术应用课程真正实现能力培养的作用，必须让学生的学习处于实践活动的情境中，通过与课程相关的一系列以工作任务为导向的实践活动使学生将单片机相关知识与技能实现内化，逐渐形成应用的能力，社会能力与方法能力也同时得到培养。

3课程内容以项目来整合技术实践知识与技术理论知识，收集企业生产过程中的实际工作任务，并将实际的任务进行典型化，将原来不同学科体系的相关知识进行横向构建，从简单到复杂，从单一到综合，形成一系列彼此联系、层次渐进的项目序列，这样将专业能力融入工作任务，以行动能力为目标，以知识为支撑，使学生在完成项目过程中，培养综合职业能力。

三、课程内容设计

1本课程功能：通过本课程的学习，学生要了解单片机系统设计的方法，熟悉汇编语言的应用，理解常用单片机系统设计的控制方式、特点，具备单片机系统设计、安装和调试的初步能力。

2课程目标

(1)知识与技能

了解单片机的概念与种类。了解各种单片机的最新发展水平和方向：熟悉常用单片机的基本结构、工作过程及应用特点；熟练使用keil软件的主要功能；会应用汇编语言进行基本模块程序的编写；会根据使用要求，查阅单片机性能指标与使用技术，能够正确选用设计常用的单片机系统；会应用单片机系统内部的I/O口、定时、计数、中断、数模转换、模数转换的各个功能；能初步识读单片机控制电路图，并能说出系统组成的模块及其作用，具备单片机系统设计安装和调试的初步能力。

(2)过程与方法

在学习过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工；能对自己的学习过程进行计划、反思、评价和调控。提高自主学习的能力；通过理论实践一体化的学习过程，深入了解实践与理论之间的相互关系；通过各种实践活动，思考优化实践的过程和方法，并尝试改进，尝试运用技术和研究方法解决一些工程实践问题；通过实践活动。培养质疑意识，具有分析、解决问题的能力。

(3)情感态度与价值观

能领略本专业领域科技发展的过程，激发起对专业探究的好奇心和求知欲，能体验科学进步的艰辛与喜悦；养成认真细致、实事求是、积极探索的科学态度和工作作风，形成理论联系实际、自主学习和探索创新的良好习惯；激发起参与专业实践活动的热情，有将专业应用于实际生产生活的意识，敢于涉及各种工程问题；合作意识强，并主动发表见解，善于与人交流，具有团队精神。

3单片机技术应用项目课程内容

构建以职业实践活动为主线的课程结构就是要以职业实践能力为主要目标统领知识目标和技能目标，首先对单片机技术应用进行工作任务分析，明确知识目标、技能目标、态度情感目标。并在实践过程中加以反馈并进行修正。

在课程建设过程中，应遵循以下项目选择的原则：①可整合单片机的相关知识与技术应用；②有典型的实际应用意义；③具有可展示的成果，这个成果可以是通过实验获得的某种效果，也可以是制作的作品。项目编排按先易后难的顺序，便于教学。这些项目可以是串联关系，也就是进行了一个项目之后，方可进行另一个项目：项目也可以是并列关系，总的说来，项目关系除了自身的逻辑性，也还必须以学生的认知规律或客观实际来确定。

4单片机技术应用项目课程的特点

(1)打破传统的学科体系，打破理论与实践的界限，变知识学科本位为职业能力本位，打破传统的知识传授方式，采用“项目化”结构，创设工作情景以项目对单片机相关知识和技术进行重构，根据课程目标，依据项目整合知识与技能的具体特点，将项目具体分解成若干学习任务或工作任务，体现渐进式的特点，培养学生的实践能力，充分体现工作过程导向课程思想。

(2)以学生为中心，先提出项目的目标，再进行任务分析，使学生在学习每个项目之初就知道具体的任务和要求，在内容的安排上采用了“相关知识——任务实施——拓展提高”的顺序，符合学生的认知规律和技能形成的规律，并兼顾了学习的可持续发展性。

(3)突出单片机应用能力的培养，任务实施过程需详细，有些项目可采用实验箱，有些项目需制作电路板完成整个单片机应用电路的开发过程。

四、单片机技术应用的项目课程实施

学生的能力在课程实施的过程中逐渐形成，单片机技术应用课程实施以完成工作任务为目标来组织教学过程，学生在计划、决策、实施、检查、评估这一完整的行动过程中，构建属于自己的实践技能和知识体系。以单片机技术应用项目课程的第一个项目“流水灯控制”的执行情况为例，说明在项目执行过程各阶段的实践活动内容。

单片机技术应用的典型项目“流水灯”执行过程中的实施阶段操作步骤如下图。

五、结束语

单片机技术应用项目课程在实施过程中取得了良好效果，许多学生建立起了初步兴趣，为今后服务社会打下良好的专业基础。课程建设的内涵比较丰富，包含实训基地建设、师资队伍建设、教学资源建设及课程评价等，限于篇幅，本文主要就课程的内容及实施模式作了以上探讨。单片机技术应用项目课程建设是一个动态过程，我们还必须不断总结在课程实施中的经验与不足，进一步提高课程建设的水平。

参考文献：

[1]马能和，五年制高职教育发展及实证研究，南京：江苏教育出版社，2008

[2]戴士弘，毕蓉，高职教改课程教学设计案例集，北京：清华大学出版社，2007

[3]陈宁，王文宁，单片机技术项目教程，南京：东南大学出版社,2008

单片机技术应用 篇7

近年来, 我国科学技术发展速度较快, 其中电子技术的发展尤为迅猛。电子技术领域当中, 对嵌入式这一技术模块的应用以及嵌入式技术的发展情况比较重视。本文所研究的单片机便是当前许多企业都是使用的一种常规化嵌入技术, 该技术在推动我国电子技术的功能性以及专业性发展等方面, 都起到了相当不错的效果。下文将对电子工程技术在单片机当中的应用进行阐述。

1 单片机概述

单片机属于比较典型的一种嵌入式系统, 并且在我国通信、自动化以及电子领域当中已经得到了广泛的应用。与前些年我国大部分企业所使用的设备相比较, 单片机的体型比较小, 并且可靠性高, 可以满足大部分企业对集成性的要求, 且易于携带。将AT89S52型号单片机作为实例进行分析我们可以发现, 单片机属于携带CPU/ROM以及RAM的一种中央处理设备, 且有计算器和多种形式的接口, 这些接口对数据而言, 有极强的处理能力。单片机机体主要包含了控制设备、运算设备、储存设备以及相应的输入输出设备, CPU当中最为敏感的中枢神经是通常情况下都会通过控制器与逻辑算法这两种计算模式来实现的, 并且可以在存储器当中对各种计算结果进行出总结处理。从微型计算机系统的角度来分析, 单片机的储存性能是十分不错的, 所以在我国各大电子行业都已经得到了较为广泛的应用。单片机的主要工作机理就是通过叠加器联合外部的储存器, 对信息进行交换, 这一联系方式具有一定的相对性, 并且只可以在相对应的叠加器当中使用这种功能。但是RAM却可以对数据进行直接的传输, 储存器却不可以, 我们可以从这一特性上对二者进行区分, 单片机在运行的过程当中, 一般情况下都是使用发送指令来操作该系统, 设计工作人员将会使用到的指令编入到系统当中, 后续工作人员只需要输入一道道指令, 就可以进行操作, 方便简洁。在对指令进行执行时, 必须要根据事先设计好的指令来执行, 因为两种或者集中差异性指令本身所代表的计算机信息地址是存在差异的, 在使用计数器对指令进行处理的时候, 可以在执行的过程当中增加一些内容, 但是具体增加的数量要根据指令的长度进行判断。

2 工程技术特点

我国电子工程通常情况下都会随着电子行业的发展而发展, 并且已经逐渐的形成为一种全新的学科。电子行业属于信息化的基础支撑, 电子工程技术也是国家信息化水平评估的一个最为重要的标准, 所以各国都十分钟注重电子工程相关技术的发展。从学生的角度入手, 开设相关课程, 为我国电子工程行业提供源源不断的新生力量。一个行业想要高速发展, 最简便的方式就是借鉴国内外先进经验, 目前西方各国家虽然已经在该行业取得较高成就, 但是信息却十分封闭, 导致我国几乎没有任何经验可以学习, 所以只能摸着石头过河, 不断寻找其特点, 整体发展呈现出缓慢化的趋势。

3 电子工程技术在单片机技术当中的应用

1) 大部分单片机都有通信接口, 保证其与计算机相互连接, 且可以通过通信设备这一形式给计算机网络提供比较准确的数据支持。我国大部分的通信设备都已经安装了单片机, 从手机到列车通信设备无一例外, 在进行信息交换时, 通常会使用的通信方法为串行通信和并行通信, 上位机的PC程序如下图。

2) 串行通信包含了异步与同步这两种方式, 如果要使用异步串行, 在线路上的数据显示就会以单字符为主要的传送方式, 并且不同的字符可以实现相互连接, 实现一种另类的间接传送, 主要的传送方式还是要取决于传送方本身的基本要求。在异步传送当中, 发送方及接收方都可以使用时钟的方式来发送智能化控制。

3) 智能仪器仪表设备与单片机的应用:单片机自身所具备的高度集成以及体积小巧等特点, 让单片机成为智能仪器仪表设备的宠儿。因为单片机技术的应用, 让我国传统的半自动性仪器仪表测量方式发生了最为彻底的改变, 并且这一改变逐渐趋近于智能化与柔性化的数字方向。在这一情况下, 配合单片机形成的一些智能仪器仪表设备在数字化的方面所体现出的优势要明显好于传统的仪器仪表设备, 并且也可以通过这一模式将测量功能与处理功能集于一体, 保证其与仪表发展方向具有一定的一致性。

4) 单片机的本质就是一种微型的计算机, 在工业控制领域当中已经得到了较为广泛的应用, 经过多年来的实践总结, 该方面的技术已经构成了比较完整的体系, 在常规情况下, 单片机的应用可以简单的分为硬件以及软件两部分, 硬件为电器元器件, 想要达到控制目的, 就要通过电子元器件来构成一个整体的控制系统, 之后从实际需求的角度入手, 秉着针对性的原则来控制工作程序, 将程序写入到单片机当中, 就可以完整相应控制工作。从上述情况中可以发现, 电子工程技术在单片机中的硬件与软件中都可以得到广泛的应用。

5) 电子工程技术在工业领域中的应用:科学技术的发展促进了我国工业行业现代化的不断发展, 传统模式中依靠人力物力来实现工业生产的生产方式已经逐渐转型为机械化以及自动化的生产模式, 电子工程技术联合单片机技术在工业领域当中的使用液比较广泛。因为只有充分的使用电子工程技术与单片机技术才能保证工业企业经济效益的不断提升, 工业生产工作属于经济发展过程当中位置基础的产业, 占用了许多流动资金, 在物料以及设备方面都需要使用科学的方式对成本进行控制, 因为有效的资金控制才是保证经济效益提升的关键, 使用人力与物力对项目进行预算与控制的工作效率较低, 而且无法保证得出数据的准确性, 而使用计算机可以轻松的实现全方位数据计算与分析, 所以从经济发展的视角来分析, 电子工程技术联合单片机技术的应用, 可以从根本上提升工业企业的经济效益, 提升工作效率。

4 结束语

电子工程技术对提高工业水平和机械制造能力, 都能够起到很大的促进作用, 因此每个国家都很重视电子工程技术的发展, 而单片机作为目前工业控制的核心, 对于自动化水平的提高, 具有非常重要的意义对于提高我国电子工程技术, 以及提升信息化水平, 都有非常重要的作用。本文从电子工程技术在单片机中的应用进行了阐述, 旨在提升该方面的工作效率。

参考文献

[1]吴岩.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J].黑龙江科技信息, 2011, 32 (29) :10-13.

[2]肖吉德, 鞠佳.电力电子与电机集成系统研究方兴未艾——访清华大学电机工程与应用电子技术系副主任、博导赵争鸣博士[J].电工技术杂志, 2011, 09 (01) :147-149.

[3]王红纪, 徐小亚.单片机在电子技术中的应用和开发[J].微处理器与可编程控制器2014, 08 (03) :111-113.

[4]陈效军, 周国祥, 干开峰.8051双数据指针的实现与应用[J], 合肥学院学报:自然科学版, 2011 (2) :121-123.

[5]白枫, 董媛媛.电子工程技术的现代化发展[J].计算机光盘软件与应用, 2011, 12 (04) :222-224.

单片机技术应用 篇8

1 概述

随着计算机技术和网络技术的发展, 在各个行业和领域中都将互联网技术进行了大力推动和广泛的应用, 互联网已经成为人们日常生活和工作中不可或缺的部分, 随着网络技术的进步, 促使了电子工程技术的产生, 其对于社会的发展起到了巨大的推动作用。电子工程技术提升了我国的机械制造能力和机械自动化的程度, 因此各国都应该对电子工程技术进行高度的重视, 并进行大力的发展。我国在单片机方面经过多年的发展, 技术逐渐得到了完善, 已经能够基本满足人们的生产需求, 但是由于科学技术的快速更新, 我国的电子工程仍然处于较低的水平状态。

计算机系统中重要的构成部分之一就是单片机, 其是嵌入式系统中的典型例子, 在各种电子领域中都得到了大范围的应用。近几年来, 我国企业所使用的机械设备的体积呈现逐渐变小的趋势, 且其安全可靠性也愈发得到提升, 基本符合发展集成性能的要求, 具有较强的可携带性。对机体的结构进行分析, 其中包含的主要部分是与运算、存储和控制相对应的输入、出设备, CPU (中央处理器) 是核心部件, 能够运算相关的逻辑算法, 控制相关的控制系统, 并且总结和处理计算机存储器部分中的内容。微型计算机对其自身的存储性能进行了改进和完善, 对电子行业起到了一定程度的促进和发展作用。其在运行的过程中, 在外部通过叠加的形式分布存储器, 对信息进行相应的处理, RAM存储器无法对数据进行直接地传输, 所以要对两组进行区分, 在系统进行操作时是以指令的形式完成相关操作, 系统接收到指令后再将其输入到后续流程中, 根据设计的指令进行操作。

2 单片机在电子工程技术中的应用

随着电子行业在我国的发展, 电子工程已经逐渐发展成为一门学科, 信息时代的到来使得电子行业更加受到了重视, 而对国家的信息水平进行衡量的标准就是电子工程技术的水平, 所以各国都要对本国的电子工程进行高度的重视。现阶段, 我国的相关技术水平较为低下, 在对产业进行快速发展的过程中, 最快捷的方式就是对成功的经验进行学习和借鉴, 但是由于技术封锁等原因, 电子工程技术在我国的发展受到了一定程度的限制。

相较于西方的发达国家, 我国的科学技术发展较为缓慢, 单片机在其发展和应用的过程中, 技术水平较为低下, 特别是在对单片机进行设计和制造的环节上, 我国并没有自主的核心技术, 因此单片机在我国的产品几乎都是外来进口产品, 一些国家对我国还会进行技术封锁, 限制我国对单片机的进口。为了对问题进行根本上的解决, 我国近些年开始大力发展科学技术, 对技术人员的薪资待遇等进行提升, 出台相关的政策保护我国的科技企业, 我国的电子行业在这种形势之下, 开始快速地发展, 虽然我国自主研发的中央处理器相较于国际先进产品还有一定的差距, 但是产品的社交和制造成功已经标志着我国科学技术的进步, 这也标志着我国能够在未来自主进行微型计算机的研发工作。

单片机作为微型计算机中的一种, 其被广泛应用于工业控制的领域当中, 在多年的实践中, 其应用的技术也得到了大力的发展, 并逐渐趋于成熟, 已经构建出较为健全完善的应用体系。一般情况下, 应用单片机的情况可以分为两个部分, 即软件和硬件, 硬件就是组成单片机的电子元件, 为了对预期的控制目的进行达成, 必须通过对电子元件的构建来组建出相应的控制系统, 依据具体的实际要求, 在控制系统中进行针对性的控制程序设计, 并将设计的程序在单片机中进行编写, 就能够完成预期的控制任务。由此可见, 单片机中电子工程技术的应用, 在软件和硬件两个方面都具有至关重要的实际作用, 电子元件的产生就是发展电子工程技术的成果, 大部分人都认为, 第三次科技革命的标志就是计算机的出现, 而电子工程技术就是计算机进行发展的根本基础和保障。通过调查可知, 我国目前所建立的电子工程多数都是外企企业和中外合资企业, 本土的电子企业较为鲜见, 工业控制领域中单片机的应用也使得电子工程技术逐渐突显出其自身的重要性。

3 结语

自从我国开始实行改革开放的政策, 我国加大了对信息技术的建设力度, 电子工程和单片机在其进行发展的过程中遭遇了一系列的问题, 因此我国必须对相关的技术研究加大力度, 对技术进行不断地健全和完善, 促进我国的科学技术发展, 提升我国的综合国力。

参考文献

[1]潘一.浅析电子工程技术在单片机中的应用[J].数字技术与应用, 2016 (01) .

[2]万强.电子工程技术在单片机中的技术应用[J].通讯世界, 2015 (21) .

[3]周小萍.电子工程技术在单片机中的技术应用[J].中小企业管理与科技 (中旬刊) , 2014 (10) .

[4]牛瑞斌, 李艳.电子工程技术在单片机中的技术应用[J].电子技术与软件工程, 2015 (05) .

[5]钟铭, 严梁立.电子工程技术在单片机中的应用研究[J].山东工业技术, 2016 (02) .

基于多串口通讯技术的单片机应用 篇9

关键词：单片机,多串口,通讯技术,应用

1 单片机串口扩展设计

1. 1 单片机串口扩展的硬件总体设计。单片机串口扩展的硬件总体设计单片机串口扩展的硬件总体设计单片机串口扩展的硬件总体设计单片机与PC机或外设的串行通信一般采用RS232 /RS422 /RS485 总线标准接口。为保证通信可靠, 在选择接口时必须注意通信的速率、通信距离、抗干扰能力、电平匹配和通信方式。本文为了解决在单片机串行通信时遇到的串口问题, 以MCS51 系列单片机8751 为例, 进行串口扩展, 包括通过通信接口芯片8251 再扩展一个独立串口, 通过16 × 1 的多路切换器CD4067 实现一点对多点分时串口通信, 以及通过电平转换器MAX232, MAX488, MAX485 实现单片机与不同类型接口源供电, 驱动能力强。MAX232 芯片内置两个TTL到RS232 和两个RS232 到TTL驱动电路, 即具有两个发送器和两个接收器, 只需外置4 个011μF电容以供内部电路产生RS232 电压。MAX232 的发送器的发送输入为T1IN/T2IN, 发送输出为T1OUT/T2OUT; 接收器的接收输入为R1IN / R2IN, 接收输出为R1OUT / R2OUT。RS232 接口也普遍使用9 芯插头座, 在许多场合下仅将发送端TXD数据和接收端RXD交叉连接, 加上信号地GND共使用三根线, 只给出了一路TTL电平接口到RS232 电平接口的串行通信电路设计。

1. 2单片机与不同类型串口的通信扩展。电路的设计单片机与不同类型串口的通信扩展电路的设计单片机与不同类型串口的通信扩展电路的设计单片机与不同类型串口的通信扩展电路的设计单片机CPU8751 的串口是TTL电平, 要实现8751 与不同类型串口进行通信, 需要用电平转换器完成不同类型串口的转换, 才能成功进行通信。下面对单片机8751 与RS232/RS422/RS485 的串行通信进行接口扩展。

2 单片机多串口通讯的实现技术

2. 1 采用多串口单片机。目前只有少数单片机具有两个以上的串行通讯接口, 有些单片机与MCS - 51 系列单片机兼容, 新增加的串口与原有的串口在使用上基本相同。采用多串口单片机实现多串口通讯无需额外的软件硬件支持, 因而是最为理想的方案, 只是这些单片机不太容易买到, 价格也比较高。扩展串行通讯接口在基本系统上扩展串行通讯接口是另外一种可行的方案。目前对于MCS- 51 系列单片机只有intel8250 和intel8251 两种接口芯片可供选择。前者为DIP40 封装, 后者为DIP28 封装。两者在使用上有着很大的区别, 不能互换使用。扩展接口方法的缺点是增加了系统的复杂性, 扩展芯片的体积也嫌太大。

2. 2 采用多路模拟开关。该方法是将串口通过多路模拟开关分别与各路通讯线路连接, 适用于多路通讯分时进行, 没有交叉的情形。这种方法工作比较可靠, 技术上也比较容易实现, 只需利用软件控制多路模拟开关的切换即可。

2. 3 多单片机协同工作。由于单片机的价格低廉, 采用多个廉价的单串口单片机实现多路通讯可能比其它的方案成本更低, 技术上也比较容易实现。这种方案比较适合协议转换一类的工作, 这样每个单片机只需要负责一种协议数据的处理, 便于软件编程。

多单片机协同工作必然要涉及到各个单片机之间的数据交换, 这需要一些特殊的通讯技术支持。

2. 4 利用HSI和HSO功能。在现代的单片机应用中, 其具备的主要功能就是高速输入以及高速输出。在实际的应用过程中, 通常是将这些功能串行通讯。在数据接收的过程中通常会应用到高速输出功能, 应用高速输出功能首先是根据单片机的通讯波特频率确定定时时间, 然后在对检测接收数据的起始位用高速输出检测。如果检测到起始位时, 就对其进行中断, 在中断过后对读入的数据进行拼装, 在完成此项工作过后必须储存所有接收的数据。

在利用高速输出进行数据处理时, 可以通过向寄存器写入相关的命令, 然后就可以直接进行数据处理, 并且根据波特率对时间间隔进行处理。发送多位数据则对应多条命令, 也可以利用高速输出中断实现。

2. 5 软件模拟。对于不具备高速输入和高速输出功能, 又不能进行扩展的单片机, 软件模拟是一种增加串口的可行方案。软件模拟是利用软件模拟串行通讯的时序, 因此需要占用较多的软件资源。具体实现时可以利用定时器辅助进行, 下面将给出实现该方案的技术细节。

3 串行通讯的软件模拟实现

利用软件模拟发送的基本思想是, 首先根据通讯速率确定发送每一位的间隔时间, 然后根据数据格式和内容进行逐位操作。间隔时间的控制可以用软件延时, 也可以使用定时器。例如, 对于11. 0592MHz的系统时钟和9600 波特率, 对于MCS - 51 系列单片机, 可以计算出8 位定时器的定时时间常数初值。

若使用MCS - 51 系列单片机定时器0 的工作方式2 作为定时控制, 9600 波特率, 使用Pl. 0 作为发送线模拟串行通讯方式1。

软件模拟接收的基本思想是, 利用外部中断检测起始位, 一旦检测到起始位即进入中断服务程序, 在中断服务程序中延时半个数据位时间后再次检测端口状态, 以防止干扰的影响。检测无误后关闭外部中断, 同时打开定时器中断。在定时器中断服务程序中接收数据位并进行拼装, 接收完毕后即可关闭定时器中断。待主程序处理完接收数据后再打开外部中断以便开始下一个数据的接收。

若使用定时器0 的工作方式2 作为定时控制9600 波特率, 使用P3. 3 作为接收线模拟串行通讯方式1。

4 结束语

单片机接口技术的特点与应用设计 篇10

1 单片机接口技术的特点

单片机本身已经具备了一些常用的功能部件, 而且我们知道单片机的应用主要是面向测控系统, 因此, 与通用计算机的接口技术相比较, 单片机的接口技术有以下特点。

1) 单片机的接口往往更侧重于人机接口和控制接口。通用微机的人机界面是标准键盘和显示器, 较之单片机的人机接口要复杂, 同时功能也强得多。PC机的键盘本身就是一个单片机系统, 可以对100多个键进行扫描, 并具有消除抖动和重键处理等功能。另外, 通用计算机不是面向测控应用的, 因此通常不具备测控接口。如果需要, 也必须使用扩展板;

2) 单片机的接口往往都是由用户自行设计的, 而且不会有统一的标准和规格。而且同一种功能也可以采用不同的接口设计方案。而对于通用微型计算机的接口部件一般是已经设计好的, 用户也只能使用它所提供的功能, 却不能更改其原有的设计。因此, 单片机的接口设计往往需要更多的技巧和经验;

3) 单片机应用系统的规模通常都比较小, 存储器的容量也不大。因此, 很少采用大容量的存储器, 而且通常只采用静态存储器, 很少采用动态存储器。另外, 也很少采用外部存储器 (软盘、硬盘等) 。而在通用微型计算机中, 通常都采用大容量的动态存储器, 软盘和硬盘更是必不可少的大容量的外部存储器。

2 单片机接口技术的应用——PS/2接口技术

作为一个出现较早的输入接口, 基于PS/2的开发技术已经相当成熟, 但是这些成熟的技术主要掌握在部分主板开发商和鼠标键盘开发商手上。而且PS/2协议的官方参考资料已经很难找到, 所以本课题将以监控并分析PS/2鼠标在实际工作中的数据流并结合前人开发经验心得为主要开发依据, 通过不断调试改进来完成PS/2鼠标接口的开发。

PS/2鼠标和键盘履行一种双向同步串行协议。换句话说每次数据线上发送一位数据并且每在时钟线上发一个脉冲就被读入。键盘/鼠标可以发送数据到主机而主机也可以发送数据到设备, 但主机总是在总线上有优先权, 它可以在任何时候抑制来自于键盘/鼠标的通讯, 只要把时钟拉低即可。数据传输过程中的时钟始终都由设备提供, 如果主机要想设备发送数据就必需先告诉设备产生一个时钟信号。

2.1 硬件结构基本设计

PS/2接口与单片机可以直接连接, 将单片机的VCC和GND分别与PS/2接口的4号和3号针脚连接, 实现对设备的供电。将P2.0和P2.1分别和PS/2接口的1号和5号针脚连接, 作为数据线和时钟线实现单片机到PS/2接口的信号传输。

在单片机的P2.2-P2.7引脚上连接六个按键, 分别用来模拟鼠标的上下左右移动以及鼠标的左右键。该模块用来测试PS/2接口设备的基本功能。P1口接8个发光二极管, 在调试和测试中显示相关内容。P3.0-P3.1接串口模块, 实现单片机和PC的通信, 该模块用于扩展和测试。

下面介绍PS/2接口设备与PC通过串口的连接:

这个模块是一个扩展和测试模块, 用来实现串口转PS/2接口, 并且可以测试PS/2接口的功能和性能。

通过串口将PC机同PS/2接口设备连接, 在PC机上编写测试软件, 测试软件通过串口向单片机发送一定的鼠标数据报, 设备将这些数据报转发到PS/2接口, 这样使得调试更加方便灵活, 同时也实现了本课题的PS/2接口设备的一个扩展应用。

51单片机有一个全双工的串行通讯口, 所以单片机和电脑之间可以进行串口通讯。但是电脑的串口是RS232电平的, 而单片机的串口是TTL电平的, 两者之间必须有一个电平转换电路, 我们采用了三线制连接串口, 也就是说和电脑的9针串口只连接其中的3根线:第5脚的GND、第2脚的RXD、第3脚的TXD。这是最简单的连接方法。

2.2 软件结构设计

PS/2接口设备的软件主要包括六个部分:PS/2接口驱动模块, Reset模式处理模块, stream模式处理模块, 显示处理模块, 按键处理模块, 主程序模块。

各模块的功能如下:

1) PS/2接口驱动模块:实现对PS/2接口的基本操作, 包括向PS/2口发送一个字节数据, 从PS/2口接收一个字节数据等操作的实现;

2) Reset模式处理模块:完成Reset模式操作;

3) Stream模式处理模块:完成Stream模式操作, 提供发送一个完整鼠标数据报的函数;

4) 显示处理模块:提供用于调试和测试的显示函数;

5) 按键处理模块:用六个按键分别模拟鼠标的上下左右移动和左右键, 当按下某个按键时产生相应的鼠标数据报, 并调用Stream模式处理模块中的发送鼠标数据报函数, 数据包发送到主机;

6) 主程序模块:协调各模块稳定运行。

2.3 PS/2鼠标接口设备状态转换

通过分析PS/2鼠标在实际使用过程中的信号了解到, 在鼠标上电一定时间后主机会向鼠标发送多次复位信号, 鼠标上电机进入Reset模式。Reset模式下主机会对鼠标进行检测和配置, 这个过程也被叫做鼠标的初始化。主机在重新启动和休眠唤醒时也会让鼠标进入Reset模式并初始化鼠标。Stream模式下设备可以向主机发送鼠标数据报, 当然主机在这个时期也可能短暂的抑制鼠标数据报的发送。

摘要：本文首先介绍了单片机接口技术的特点, 之后对PS/2鼠标接口单片机设备进行扩展, 主要完成了串口转PS/2鼠标硬件和软件结构设计。

关键词：单片机,接口技术,PS/2

参考文献

[1]黎爱琼, 陈家林.基于嵌入式微处理器的PS/2鼠标驱动设计[J].测控技术, 2006, 2:71-74.

SOC与单片机应用技术的发展 篇11

关键词 SOC 单片机 应用发展

中图分类号：TP273 文献标识码：A

0 引言

随着科学技术的发展，现代电子技术在硬件、软件和固件三个层次上增加了一个新的层次，即片上系统（SOC）层次，这标志着现代电子技术进入了SOC的发展阶段。因此，在当前背景下，对SOC与单片机的相关应用技术进行分析具有非常重要的意义。

1 SOC技术的相关设计概念

SOC技术指的是一种高度固件化、集成化的系统集成技术，其技术设计系统的核心思想是把整个应用电子的系统全部集成在一个芯片里，即在SOC技术设计应用系统的设计中，除了一些无法集成的机械部分和外部电路以外，把其余所有的系统电路全部集成在一块。①具体来说，SOC的相关概念主要有以下一些方面：

（1）SOC的核心技术是系统功能集成。SOC是以功能IP作为基础的电路综合技术和系统固件，这样功能的实现不仅只是对功能电路进行综合，而且也是对系统整体固件实行电路综合，即利用IP技术对系统的整体进行电路的结合，同时，电路设计的最后结果和IP的功能模块与固件特性有关，但与PCB板上的连线方式与电路分块方式基本上无关，极大提高了设计结果的电磁兼容特性，使得设计的结果非常接近理想的设计目标；

（2）SOC的基础设计思想是固件集成。使用SOC技术设计的基本思想是实现全电子系统的固件集成，用户只需要根据选择且改进各部分的模块与嵌入技术，就可以实现固件特性的充分优化，而不必花任何时间熟悉定制电路的相关开发技术，使得系统更接近理想的系统要求；

（3）SOC的基本结构是嵌入式系统。在SOC技术设计的应用系统中，可以十分简单地实现嵌入式结构，只需要先根据系统来选择相应的内核，然后再根据设计选择相应的IP模块，就可以设计出完整的硬件结构系统。②特别是采用了智能化的电路综合技术之后，更是能充分实现整个系统的固件特性，使得整个系统更加地接近理想的设计要求，大大缩短应用系统设计的开发周期；

（4）SOC的设计基础是IP。传统的应用电子设计工程师面对的主要是各种定制式的集成电路，而使用了SOC技术的电子系统设计的工程师成为了一个面向应用电子器件的设计工程师，面对的主要是一个庞大的IP库，所有的设计工作都以IP模块作为基础。因此，SOC技术是以IP模块作为基础的设计技术，IP是整个SOC应用技术的基础。

2 SOC中单片机的具体应用

单片机作为现代电子技术应用中的主流技术，在各个电子应用领域尤其是工业和民用的独立电子系统中起着系统核心的作用。总之，由于单片机系统中特有的固件特性，使得单片机在SOC技术中占有非常重要的地位。

2.1 SOC中的单片机嵌入技术

随着当前电子技术的发展，尤其是随着应用技术的飞速发展，单片机的应用系统成为了独特的、常用的嵌入式结构。目前，单片机主要是由CPU与其他辅助电路形成，而通过嵌入不同的CPU与其他的辅助电路可以形成不同系列的单片机。单片机成为了IP库的主要成员，而嵌入式结构正是SOC的一种非常重要的实现技术和方法。③使用SOC设计单片机系统的嵌入式结构可以为设计者提供现有的技术难以比拟的优越条件，设计者只需要根据所要设计的系统的功能要求和固有特性来选择相应的单片机CPU内核，然后再根据需要来选择其他相关的IP模块，就可以实现整个系统的完整设计。因此，我们可以说，SOC为单片机的应用提供了更为广阔的应用技术，赋予了单片机更为强大的生命力。在这种设计结构技术指导下，如果整个SOC目标系统的核心为一个单片机CPU，那么这个系统设计的成功不仅仅是实现了真正意义上的单片机，还实现了真正系统单片机的设计目标。

2.2 SOC中单片机的系统优化

目前许多单片机应用都需要形成单片机外部系统的总线。因此，避免形成外部总线与单片机资源的充分利用是当前单片机设计应用的主要追求目标。比如单片机中具有多个传感器的测试系统在采用SOC技术后就可以不再需要外部总线，同时也可以去除掉不需要的资源，只保留需要的CPU功能模块，而且也可以根据自己的具体需要来选择电路，再与熟悉单片机的CPU内核进行结合。

3 结语

由以上可以看到，单片机发展中的SOC嵌入技术是当前现代电子应用技术的一项核心技术，其研究和发展具有非常重要的时代意义。笔者相信，只要我们能清楚了解SOC的相关概念和相关的设计原理，对SOC技术中的单片机应用进行相关的具体研究，就一定能促进SOC与单片机的应用与发展，进而促进我国现代电子技术的发展。

注释

① 余有胜，裴哲义，丁杰，唐勇，黄春雷，王铭业.电力行业标准《电网水调自动化功能规范》编写说明[J].水电自动化与大坝监测，2011（02）.

② 谷俊婷，罗麦丰.基于SOC思想的液晶显示器对比度的自动调整[J].科协论坛（下半月），2009（10）.

单片机技术应用 篇12

随着现代电子技术的迅速发展, 单片机在汽车、通讯、电动玩具、家用电器等许多方面的应用越来越广泛。为此各大院校已经将《单片机应用技术》作为电类及相关专业的一门重要的专业课。单片机作为控制元器件, 其系统包括硬件电路和软件编程两个方面, 教学中对于单片机的调试一般分为软件调试、硬件测试和系统调试三个过程。其中软件调试过程一般比较容易进行, 但要进行硬件电路测试和最后的系统调试, 由于需要在电路板制作完成、元器件焊接完毕之后进行, 而且电路板的制作、元器件的安装、焊接时耗性和经济性都不好。

因此为了解决这个问题, 《单片机应用技术》课程的教学方式必须进行改革。譬如教学中采用单片机系统仿真软件Proteus, 它既能提升理论教学的生动性、有效性, 又能在不明显增加场地、设备等投入的情况下增加学生动手设计的机会, 从而很好地提高了理论教学效果。

则不用制作具体的电路板也能够完成以上工作。毫无疑问, 在使用Proteus进行系统虚拟开发成功之后再进行实际制作, 必然可以进步开发效率、降低开发本钱、进步开发速度, 而这些因素对于企业来讲是非常重要的。

二、Proteus软件的简介

Proteus是英国Labcenter公司推出的对单片机应用系统进行软硬件设计、开发和运行的仿真软件, 它不仅能够仿真模拟电路、数字电路以及模数混合电路, 更具特色的是它能够仿真基于单片机的电子系统。Proteus不但完全支持MCS-51及其派生系列单片机的设计系统, 另外也能仿真基于AVR和PIC系列的单片机系统。

Proteus的仿真资源分为ISIS (智能原理图输入系统) 和ARES (高级布线编辑软件) 两大应用程序。Proteus软件可提供的模拟、数字、交 (直) 流等元器件达30多个元件库, 共计数万种。此外, 对于元件库中没有的器件, 使用者也可依照需要自己创建。软件调试方面, 其自身只带汇编编译器, 不支持C语言。但可以将它与Keil C51集成开发环境连接, 将用汇编和C语言编写的程序编译好之后, 可以立即进行软、硬件结合的系统仿真, 像使用仿真器一样来调试程序。仿真过程中, 用户还可用鼠标单击一些动态的外设模型, 使单片机系统根据输入信号做出相应的响应, 并将响应结果实时地在显示器上显示。与此同时, Proteus中具有的PCB电路设计功能堪于Protel相媲美。

三、Proteus在单片机理论教学中的应用

在单片机的理论课程教学过程中, 枯燥性和抽象性始终是制约教学效果的现实因素, 而实验教学又因其局限性影响着学生实践动手能力和创造能力。正是此种情况下, Proteus承担起这个角色。采用Proteus软件教师可随时对所讲授元器件或电路进行仿真和分析, 这样教学增加了学生对所学知识的感性认识, 提高了理论教学效果。同时学生还可利用业余时间自己动手使用Proteus软件进行分析和设计各种在实验教学中无法实现的电路, 开展各种探索性、研究性实验来培养自身的创新能力。所有这一切只需要一台计算机和一部Proteus软件, 不再受场地、实验学时、设备等各种客观条件的限制。

在单片机理论知识讲授中积极引入Proteus软件, 以此来激发同学们的学习兴趣。例如, 在讲授设计最小用户系统扩展的流水灯时, 可以先引入流水灯的硬件电路图, 如图1所示。

首先要求学生会分析这个电路的工作原理, 因为通过前面单灯点亮的学习, 这个分析能力学生是完全具备的。同时学生也能在Keil软件下进行软件设计和编译该流水灯软件程序。然后要对学生的理论分析结果进行验证, 就可以进行Proteus的仿真设计, 主要包括两大方面: (1) 在ISIS环境下进行流水灯原理图的绘制; (2) 加载目标程序后的仿真运行。

为了让学生系统、全面地掌握单片机的整个设计和开发过程, 学生还可从ISIS电路设计转化为PCB设计, 此时ARES是PCB的设计平台。为了形成3D的视图预览, 学生必须在前面Proteus仿真结果的基础上进行如下操作: (1) 元器件封装检查; (2) 规划电路板并设置相关参数; (3) 原件的布局及调整; (4) 布线及调整; (5) 敷铜; (6) 制作3D效果图。

流水灯的3D预览图如图2所示。

学生通过预分析和该仿真实验, 对单片机的开发和设计一定会产生很大的兴趣, 接下来的内容就很容易被大家接受了。通过Proteus的仿真演示, 学生掌握了流水灯的硬件电路知识和软件调试功能, 而通过完成PCB的设计, 学生才真正实现了从概念到产品的完整的工程设计过程。这不仅促进了他们对Proteus软件仿真效果的认可, 同时对自己的单片机学习及设计都产生了信心。

四、结语

以Proteus为平台的实验系统能代替传统的单片机实验平台, 它以便捷的设计方式、灵活的设计手段、多变的设计方案都是传统的实验平台无法与之比较的。而通过在课堂上引入Proteus的仿真实例, 不仅让学生了解Proteus技术, 而且也帮助学生加深对抽象概念的理解, 增加了授课的生动性和灵活性, 激发学生的学习兴趣, 大大提高教与学的效率, 丰富了教学内容。

摘要：《单片机应用技术》是电类及相关专业的一门重要的专业课, 是实践性很强的一门课程。如何很好地将理论教学和实验教学进行有机地衔接是该门课程教学效果好坏的关键。本文拟将PROTUES软件带入单片机应用技术课程的理论教学中, 想以此培养学生的学习兴趣, 提高教学效果。

关键词：单片机应用技术,PROTUES软件,教学改革

参考文献

[1]谢兵.ICCAVR和Protues在单片机教学中的应用.科技信息.2010.25

[2]董善松.Protues在单片机系统设计中的应用[J].现代电子技术.2008.14