單片機技術精選(九篇)
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第1篇：單片機技術范文
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.
第2篇：單片機技術范文
關鍵詞：計算機；單片機；串行通信技術
0 前言
21世紀的社會已經進入信息化時代，無論是在人們的日常生活中還是在社會的生產方面，信息化技術都在其中扮演著重要的角色。科技這一因素所帶來的變化是巨大的，所帶來的產物也是全新的，其中計算機作為科技發展的一種產物，充斥在社會各個行業以及各個領域中，發揮著計算機這項技術獨有的優勢與功能。單片機，作為一種集成電路芯片，被應用的越來越廣泛，之所以被廣泛應用的原因就是在與單片機巨有強大的功能特點，不僅在使用時能夠體現靈活性，而且性價比也是較高的。但是正所謂世界上是不存在十全十美的事物，單片機在擁有如此強大的功能之后，也是存在一些屬于自身的缺點，就是單片機的存儲量是較少的，使得單片機在處理數據方面存在缺陷。為了能夠有效改善這一問題，實現更好地運用單片機，就將單片機與計算機進行連接，由單片機來采集數據，在將采集到的數據傳輸到計算機中，以這樣的方式，正好解決單片機存儲容量不足的缺點，與此同時，為了能夠很好地實現這一做法，就必須要完成計算機和單片機之間的通信技術，而現在計算機和單片機之間的通信技術一般采用的都是串行的通信技術。
1 通信技術的分類介紹
計算機與單片機在串行通信技術的基礎上，進行有效的聯合，是符合發展的要求的。從通信技術這一整體的概念來講，可以對其從兩個大的方面進行分類，從這兩個方面中可以更加了解通信技術，進而進一步理解串行通信技術。
1.1 從數據傳輸方式的角度
一大類，從數據的傳輸方式來講，可以分成4種方式。第一，單工方式，數據的傳輸方向是單向的，并沒有明確是朝著哪個方向前進，只能肯定的是方向是固定的，這樣的傳輸方式，由于方向是固定，相對的該中傳輸方式在應用范圍也是有限制的，不能夠廣泛地應用到各個領域中。第二，有了單向的傳輸方式，就有雙向的傳輸方式，也就是半雙工方式，這一方式也不能做到萬能，隨時隨地的傳輸數據，它只能分時段進行數據的傳輸，相對應的在使用方面也存在一定的局限性。第三，時代在發展進步，技術也不會故步自封，因此，就出現了解決上兩項的傳輸方式――全雙工方式，應用在雙方有交互的情況下，正是由于這一方式的局限性相對減少，于上述兩種相比較而言應用的較為的廣泛。第四，在綜合上述三種方式共同點的基礎上，又出現了多工方式，這一傳輸方式的出現，能夠實現多種數據的共同傳輸，功能較為強大，被應用得最廣。
1.2 從串行通信技術的角度
二大類，就是在一個線的基礎上進行位數傳遞數據的串行通信技術，這一技術按照時鐘的基準，又可以分為兩個方面。首先是異步串行通信，以時鐘為標準，通信的雙方在數據接收時，一方用自己的時鐘進行數據的傳送，而另一方則是用自己的時鐘來進行數據的接收，兩者之間的步調是不一致的；其次是同步串行通信，以時鐘為基礎，接送和發送的雙方參考的是同一個時鐘的標準，彼此之間的步調是一致的。
2 關于串行通信技術的分析
2.1 關于計算機方向的
計算機與單片機之間利用串行通信技術時，所必須要用到的設備就是計算機的串口，與平常我們在日常生活中常用的USB接口線是不同的，串口以Bit為單位進行數據的傳輸，串口通信中最為常用的就是波特率，以秒最為單位，因此，在計算機的串口通信當中，正是一個常用到的單位，一般情況下，在串口的數據通信傳輸過程中，數據的位數一般為5、7、8位。在數據的傳輸過程中，會受到諸多因素的干擾，可能會出現出錯的概率，因此要對其進行檢驗位。在對串口通信進行分類的時候，可以根據串行通信之間的不同協議，成RS232、RS442、RS485。在這幾個串口通信當中，RS232的出現是最早的，后通過對RS232進行一定的改進和完善就有了RS442和RS485。
2.2 關于單片機的
計算機與單片機之間的鏈接，是利用串行通信技術進行完美的實現，為了使得這一目標更趨完善化，一般情況下，單片機內部都有一個既可以用來接收數據有可以用來傳輸數據的這樣一個串口，被稱為全雙工串口，能夠通過這樣一個簡單的設備實現接收數據還可以達到發送數據的效果。與此同時，單片機作為一項有技術發展所帶來的產物，任何一種單向機都會有數據使用手冊包含在其中，讓用戶在方開始使用階段，在還未對單片機充分了解的基礎上，可以參考這份使用手冊對單向機進行合理的運用，進行更好的工作，而且在單片機中，寄存器是非常重要的組成部分，不管單片機的構造如何，是簡單化還是復雜化的，在進行編程時，就要對其進行有效的設置，促進技術的發展與進步。
3 結語
計算機、單片機，從某種程度上來講的話，都是屬于科技這一因素進步之下所帶來的產物，單片機存在存儲量不足的缺點，而計算機的眾多優點之一就是有較大的存儲容量，為了更好地適應社會的發展需要，就將計算機與單片機進行有效的聯合，以計算機的優點來彌補單向機的缺點，同時要想達到聯合的目的就需要借助串行通信技術，來實現數據的傳輸。本文以此為出發點，對計算機與單片機之間使用的串行通信技術進行相關的研究，使得串行通信技術得以朝著更好、更實用的方向發展。
參考文獻：
[1] 郭紅英. PC與單片機通信系統設計[J].信息系統工程，2013（06）：22-23.
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[4] 梁中華，王子威，祁春清，索跡. PC機與單片機串行通信的研究[J].沈陽工業大學學報，2005（03）：302-307.
作者簡介：王碩（1995―），男，遼寧遼陽人，沈陽理工大學學生。
第3篇：單片機技術范文
單片機是目前在各行各業應用相當廣泛的嵌入式系統，在電子技術飛速發展的前提下，單片機的應用取得了令人滿意的效果，逐漸在工業生產過程中占據主要地位。本文基于上述背景，對單片機中的電子技術應用與發展進行了論述，以期能幫助從業人員更加深入的了解并充分掌握單片機使用技術。
關鍵詞：
單片機；電子技術；應用發展
體積小、精度高是單片機的主要優點，從功能控制層面分析，單片機可靠性要遠遠高于其他同類系統。因此，單片機在家用電氣、醫療、工業制造等方面得到了廣泛應用。以下將以單片機的組成和特征為基點，對單片機中電子技術的應用與發展進行逐步論述。
1單片機的主要架構
單片機主要包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備，從工作原理上來看，單片機是一種將程序指令存儲器和數據存儲器合并的存儲器結構，程序指令存儲地址與數據存儲地址指向同一個存儲器不同物理位置，因此，程序指令與數據寬度相等。從實用功能來看，單片機在控制性上有絕對優勢，可支持設備升級和存儲信息，且集成度高，能兼容多種電子設備。
2單片機電子技術在各領域的應用
2.1家用電器領域的應用
在家用電器朝智能化、實用性發展的前提下，單片機也呈現出越來越廣闊的發展前景，例如在家用游戲機、電視遙控器等電器當中均會使用單片機來對電子設備進行控制。最為突出的例子是目前新型智能化洗衣機，利用單片機可通過運算器和控制器進行指令操作，識別機器的洗滌質量和時間，并能根據衣物的污染程度來自動選擇洗滌模式。此外，在智能冰箱當中，利用單片機可根據食物新鮮度來完成冷凍到冷藏的自由轉換，在家用電器當中使用單片機不僅能提高智能化水平，且能加快家用電器的功能研發速度。
2.2醫用設備領域的應用
隨著人們對醫療技術的逐漸重視，在醫療設備當中，單片機的應用也相當廣泛，首先，大多數醫用消毒設備均需要單片機電子技術支持才能完成消毒殺菌的功能，并且通過對單片機中控制器進行調整，能識別殺毒程度，對殺毒不徹底的區域或器械進行重新殺毒，有利于提高殺毒質量。單片機也在監護儀器、診斷設備當中應用廣泛，由于人體各種生理參數可直接反映出人體的健康狀態，因此對生理參數進行測量尤為重要。此外，生理參數幾乎均為低頻或超低頻的模擬信號，對數據處理速率要求低，利用單片機電子技術就能完成處理。在醫學領域，通用性較強的Intel系列單片機可用于對生理參數的直接測量，具體方法為：可直接使用自帶AID轉換的單片機，例如8098、80c552等型號，對經過放大、濾波等處理后的各種生理信號進行A/D轉換，再以軟件采集處理，從而可準確測量出相應的生理參數，為臨床治療提供依據。
2.3工業應用
在工業生產領域當中，單片機已經有十多年的使用歷史，且在現代化工業體系當中承擔著越來越重要的角色，在工業領域的特殊環境當中，例如核工業、粉塵工業等，由于對人體危害較大，因此自動化操作相當重要，而借助單片機的數據采集功能和控制功能，可對工業生產中的機械操作實現高效、智能的控制，包括自動噴漆系統、流水線作業、報警系統、溫控系統等等。
2.4自動化儀器儀表的應用
從技術方面來看，單片機推動了傳統擴展和測量儀器儀表技術的改革進程，自動化儀器儀表在單片機的技術支持下，實現了綜合化、數字化、多功能化發展，與傳統的數字電路相比，單片機功能更為強大，兼容性和綜合性優勢更為突出。例如電力行業中常用的智能萬用表則充分利用了單片機優勢，由于萬用表的測量精度要求較高，利用單片機軟件可對放大器和A/D轉換器零點漂移產生的系統誤差予以消除，同時也能消除不相關獨立因素導致的隨機誤差，從而提高測量精度。例如ICL7135屬于412分位的雙積分A/D轉換器，其數字范圍區間為-19999~-20000，分辨率為1/40000，以雙斜率積分式進行工作，抗工頻干擾能力非常顯著。
3單片機發展前景
在科技水平不斷發展的前提下，單片機電子技術呈現出微型化、高穩定性、低噪音的發展趨勢，具體表現為：
3.1微型化發展
在目前的技術水平支持下，將定時電路、ROM只讀存儲器和RAM隨機存取數據存儲器、CPU等功能的相關模塊相對集中于微型化的單一芯片當中，同時，在功能模塊當中，還可深入擴展增強型的單片機，有利于單片機朝微型化、功能多元化的方向發展。
3.2高穩定性和低噪音
近年來，生產企業在設計單片機時采取了一系列增強穩定性的技術，例如EFT抗干擾技術、驅動技術以及低噪音分布技術，一方面，當單片機振蕩電路的正弦信號收到干擾時，波形上會迭加毛刺信號，當使用施密特電路整形時，交替使用Rc濾波電路即可消除毛刺；另一方面，將相鄰兩條引腳上單獨設置電源和地角引線，不僅能降低芯片電流，而且能在電路板上印制去耦電容，達到降噪的目的。
4結語
單片機的應用已成為家電、工業、醫療診斷等方面的核心技術，在科學技術發展的背景下，單片機中的電子技術也越來越高端復雜，在逐漸朝微型化、高穩定性和低噪音發展的過程中，單片機電子技術也必將會引領新的科技革命。
作者：陳耀 單位：燕京理工學院
參考文獻：
第4篇：單片機技術范文
原來使用的“單片機技術與應用”課程的教學大綱對知識點分解層層深入，便于學生由淺入深地學習相關知識。但是由于原有的教學大綱只對知識點作出了要求，沒有對教學方法和教學過程作出要求；只強調了理論知識的學習，沒有對學生職業行為能力培養作出要求，所以學生感覺學習過程枯燥乏味，內容深度大，學習難度大。
新制定的課程標準繼承了原有教學大綱中知識點由淺入深的分解特點，對各個知識點進行重新整合，以項目為驅動帶動全部知識的學習。把原來先學后練的教學方法改為了邊做邊學的學習方法，從而激發學生的學習興趣，讓學生參與到教學中。同時，在新課標中還強調了對學生職業行為能力培養的要求，將知識點的學習與實際工作流程相結合，學生掌握了該知識在實際工作中的應用方法。
原教學大綱和新課標中知識點分解圖如圖1：
2 “單片機技術與應用”課程標準制定
2.1 課程設計的基本理念
高等職業教育的根本任務是培養高級技術應用型人才。課程教學是實現高等職業教育人才培養目標的基本途徑，課程教學的質量是直接影響人才培養質量的核心要素。新的課程體系要與經濟建設、科技進步和社會發展要求相適應，與人的全面發展需求相適應，與高等教育大眾化條件下多樣化的學習需求相適應，與高等職業教育課程改革與建設相適應。本體系的構建，應根據先進的職業教育思想，改變學科本位的觀念，加強實踐教學，著眼課程群，培養學生綜合運用相關現代化先進工具和知識，培養學生的創新精神和創新能力。
(1) 面向全體學生，注重素質教育、能力與技能培養
本課程面向計算機應用技術專業的全體學生，注重專業基礎素質教育，激發學生的學習興趣，提高他們的抽象思維能力，增強他們理論聯系實際的能力，培養他們的創新精神。重視知識與技能；過程與方法；情感態度與價值觀課程目標的培養。
(2) 突出學生主體，尊重個體差異
本實訓在目標設定、教學過程、課程評價和教學資源的開發等方面都突出以學生為主體的思想，課程實施應成為學生在教師的指導下構建知識、活躍思維、展現個性和拓展視野的過程。
(3) 注重過程評價，促進學生發展
建立能激勵學生動手能力發展的評價方法。在課程學習過程中應注重培養和激發學生動手實踐的積極性和自信心。
(4) 開發課程資源，拓展學用渠道
本課程要力求合理利用和積極開發課程資源，給學生提供貼近現場實際，能反映新技術、新工藝、新設備的課程資源。
2.2 課程總體目標
課程總目標是使學生具有單片機系統編程和設計的知識與技能、具備較高的職業素質，具有調試單片機系統程序和設計最小單片機系統的能力，能解決程序調試和系統設計中遇到的問題，能勝任單片機產品調試員、單片機產品技術支持、單片機軟件開發師、單片機硬件開發師和單片機設計師等崗位工作。
(1) 知識要求
會對所學知識進行整合，能夠根據設計要求獨立編寫程序，并能在實踐工作中熟練進行單片機程序和系統電路的調試；掌握各種接口電路的分析方法和理論知識。
(2) 技能
能熟練進行單片機程序和系統電路的調試，并能獨立設計單片機系統電路并能編寫相應程序，同時還可以對以單片機為核心的設備進行維護。
(3) 素質
通過項目實踐，培養愛崗敬業、熱情主動的工作態度；養成遵守操作規程，分析工作整潔、有序、愛護儀器設備的良好實驗習慣；能認真負責、實事求是、堅持原則、一絲不茍地依據標準進行編程和設計，并在工作實踐中能遵守勞動紀律，注意安全，具備良好的敬業精神和協作精神，堅持努力學習，不斷提高自身可持續發展的基礎理論水平和操作技能，形成良好的職業素養和勤奮工作的基本素質。
2.3 內容目標
本課程標準通過對知識點的重新分解，將內容分成了六個主題。其中主題一是對單片機系統原理知識的學習，主題六是對知識的總結訓練，而其他的四個主題分為學習情境和訓練情景兩部分。在主題二到主題四中每個學習情境都分為了若干個小項目，幾個小項目又可以合為一個項目。內容目標詳見附錄，其中學習情境設計方案如圖2所示：
2.4 教學評價建議
(1) 改革傳統的學生評價手段和方法，采用階段評價、目標評價、項目評價、理論與實踐一體化的評價模式。
(2) 關注評價的多元性，結合課堂講解表現、課堂項目操作、項目訓練、綜合訓練及考試情況，綜合評價學生成績。筆答考試可采用開卷考試形式。
(3) 評價比例分配
課堂表現：8%；課堂項目操作：12%；項目訓練20%；綜合訓練：20%；考試：40%。
以上為“單片機技術與應用”課程標準的主要設計內容。由于課程標準的提出時間不長，沒有嚴格的設計要求，因此在新課標的設計過程中遇到一些問題。如內容目標中的格式如何進行設計，是否將教師的教學方法融入其中，學生目前所具有的學習能力是否能夠與新課標中的要求相結合等等，這些都需要進一步的研究。
附錄：內容目標
主題一 理論學習
要對一個單片機系統進行分析設計和編寫程序，就必須非常熟悉單片機芯片的組成原理，特別是要熟悉其各個外部引腳、內部寄存器和數據區的使用方法。
1 學習目標
(1) 了解MCS-51單片機的內部結構、主要功能部件和CPU微處理器的組成、任務分配。
注意：單片機上電后程序指針被賦予的初值。
(2) 了解MCS-51單片機的程序存儲器結構，掌握內部數據存儲器的空間分配和SFR。
注意：程序存儲器的編址規律；只訪問外程序存儲器時，外部引腳的連接要求；上電后堆棧指針被賦予的初值。
(3) 掌握89C51芯片的外部引腳功能常見的幾種復位電路和計算機器周期的方法。
注意：準雙向并口和真正雙向并口的區別和相應并口讀數時的編程要求；89C51的復位時間是多少。
(4) 開發工具的使用
介紹Keil(或MedWin)、ISP兩個軟件的使用方法，并各種指令的學習編寫簡單的子程序，將源程序文件編譯并上載至實驗儀中顯示結果。
知識點：
掌握常用編程軟件的使用。在程序運行期間觀察相應存儲區和寄存器中數據的變化。
掌握MCS-51單片機的尋址方式。
2 教學建議
(1) 教學時數10學時。
(2) 實物教學，增強感性認識。
主題二 學習情境1
1 學習情境：信號燈控制
2 學習目標
(1) 熟練掌握MCS-51單片機的尋址方式和指令系統。
技能點：要會畫出模塊的流程圖，建立學生的編程思維；分清各個尋址方式的功能。(DATA PDATA XDATA CODE的訪問方式，地址空間，針對89C52芯片多128Bytes DATA區的應用，實際應用中256bytes Data區的單片機更多)
(2) 能編寫完整的程序。
技能點：會進行地址分配，整個程序的起始地址要正確；掌握各種程序結構，能夠畫出系統的流程圖。
(3) 會應用常見的調試軟件進行程序調試。
(4) 理解機器周期和指令周期。
3 學習情境內容
功能一：信號燈的控制1
利用P1口控制8個發光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發光二極管的狀態。
點亮8個發光二極管后單片機空運行。
給片內RAM中40H-4FH單元賦值后，將其數據傳送給片外50H-5FH單元，最后將56H中的數據由P1口輸出給發光二極管顯示。
在數據區建立一個數據表，編寫程序將表中的第3個數由P1口輸出給發光二極管顯示。
知識點：
掌握數據傳送指令。
掌握MCS-51單片機并口傳送和讀取數據時得技術要求。
MOVX與 MOVC的區別
功能二：信號燈的控制2
利用并口控制發光二極管，通過編寫并上載不同的程序，觀察發光二極管的狀態。
將累加器中的數據(十六進制)轉換為BCD碼，個位存入30H，十位存入31H，百位存入32H，最后由P0口輸出個位數據，P1口輸出十位數據，P2口輸出百位數據。
將DPH和DPL中放入兩個小于10的數據a和b，編寫程序實現c=a2+b2-a，并把c通過P0口輸出。
將累加器A中數據得高4位和寄存器B中數據的低4位相乘后取反，并將其結果通過P0口輸出。
采用移位指令，實現累加器A中數據乘4，寄存器B中數據除以2。
知識點：
掌握算術操作指令和邏輯運算指令。
會畫簡單的流程圖。
會使用軟件正確調試程序。
功能三：信號燈的控制3
設計一個延時程序，使與P2.0相連的發光二極管每隔1秒亮一次。
采用循環控制，使8個發光二極管呈跑馬燈方式閃爍，其中發光二極管點亮時長為1秒，熄滅時長為2秒。
知識點：
掌握程序轉移類指令和位操作指令。
會畫簡單的流程圖。
會使用軟件正確調試程序。
理解指令延時的用法，NOP指令的使用。
4 教學建議
(1) 教學時數12學時。
(2) 學習過程中，教師通過講解和演示，指導學生完成項目學習。
(3) 采用多做多練加強學生對所學知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓練，鞏固所學內容。
5 實踐活動建議
(1) 訓練情境1：交通燈控制
(2) 教學建議：6學時
(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學生獨立設計和調試程序的能力
(4) 集中安排實驗
主題三 學習情境2
1 學習情境
跑馬燈設計與實現
2 學習目標
(1) 掌握TMOD和TCON專用寄存器各位的定義與設置。會計算和設置定時/計數器的初值。
(2) 掌握IE和IP專用寄存器各位的定義與設置。理解中斷的工作過程，熟記中斷入口地址。
技能點：能夠正確使用中斷方式對定時/計數器進行編程；能夠使用中斷方式對外部事件中斷進行處理；會畫流程圖，并編寫完整的具有中斷程序；理解電平觸發中斷、邊沿觸發中斷的區別及應用；中斷的優先級和中斷嵌套的應用，中斷現場的保護和恢復。
3 學習情境內容
設計一個個性跑馬燈，能夠完成以下功能：
功能一：利用P2口，用單片機內部的定時器采用查詢方式，使8個發光二極管呈跑馬燈方式閃爍(亮1秒、滅2秒)。
功能二：用計數器中斷對按鍵按下的次數計數，作為跑馬燈閃爍次數。
功能三：用外部中斷對正常顯示和閃爍次數設定功能進行轉換。
知識點：
掌握定時/計數器的初始化方法；定時器初值與計數器初值的計算與設定。
掌握中斷源與中斷服務程序的入口地址；中斷相關寄存器的使用方法；中斷工作過程。
4 教學建議
(1) 教學時數8學時。
(2) 學習過程中，教師通過講解和演示，指導學生完成項目學習。
(3) 采用項目教學，多做多練加強學生對所學知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓練，鞏固所學內容。
5 實踐活動建議
(1) 訓練情境2：秒表設計與實現
(2) 教學建議：6學時
(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學生獨立設計和調試程序的能力
(4) 集中安排實驗
主題四 學習情境3
1 學習情境
單片機點對點串口通信
2 學習目標
(1) 了解SCON專用寄存器各位的定義與設置，掌握串口初始化的內容與步驟。
(2) 會用查詢和中斷方式編寫數據通信程序。
技能點：能夠正確地編寫數據通信程序。
3 學習情境內容
設計一個單片機之間的點對點的通信系統。要求甲機發送，乙機接收。甲機中按加號鍵，乙機中顯示數據加1；甲機中按減號鍵，乙機中顯示數據減1
知識點：
掌握與串行口初始化方法。
掌握串行口通信波特率的計算方法。
掌握串行口通信編程的兩種方法。
4 教學建議
(1) 教學時數6學時。
(2) 學習過程中，教師通過講解和演示，指導學生完成項目學習。
(3) 采用項目教學，多做多練加強學生對所學知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓練，鞏固所學內容。
5 實踐活動建議
(1) 訓練情境3：單片機雙機通信
(2) 教學建議：6學時
(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學生獨立設計和調試程序的能力
(4) 集中安排實驗
主題五 學習情境4
1 學習情境
溫度控制系統的設計與實現
2 學習目標
(1) 使用P0、P2口的第二功能，擴展片外數據存儲器RAM和片外程序存儲器。
技能點：能夠正確對89C51進行片外RAM和ROM擴展；理解并記住MOVX指令的時序圖。
(2) 對89C51的并口進行擴展
技能點：能夠正確對89C51的并口進行擴展。
(3) 人機接口擴展
技能點：能夠正確地在89C51外連接鍵盤和顯示設備。
(4) 8位A/D轉換芯片與單片機的接口
技能點：能夠正確選擇A/D轉換芯片，并實現其與單片機的正確連接。
(5) 8位D/A轉換芯片與單片機的接口
(6) 掌握C51程序設計方法
技能點：能夠正確運用單片機C51語言對單片機系統進行編程。
3 學習情境內容
設計一個溫度控制系統，要求用C51編寫系統程序，并且該系統滿足以下要求：
功能一：使用89C51擴展一個片外RAM。
知識點：
掌握P0、P2口的第二功能使用方法。
會擴展片外數據存儲器和片外程序存儲器。
功能二：用兩位七段數碼管顯示其溫度值。
知識點：
掌握LED的動態顯示方法。
功能三：用 4*4的矩陣鍵盤，設置其溫度初值。
知識點：
掌握鍵盤設計方法。
掌握LED動態顯示方法。
功能四：具有對環境溫度進行實時測量，當外界溫度于設定溫度時，啟動風扇降溫；當外界溫度低于設定最低溫度時，發出報警聲。
知識點：
掌握A/D轉換的方法。
掌握D/A轉換的方法。
掌握正確選擇A/D和D/A芯片的方法。
4 教學建議
(1) 教學時數20學時。
(2) 提高課堂質量，上課時要多啟發學生，提高他們提出問題、分析問題、解決問題的能力，讓學生學會理解記憶的技巧。
(3) 采用項目教學，多做多練加強學生對所學知識的掌握程度。
(4) 安排項目訓練，鞏固所學內容。
5 實踐活動建議
(1) 訓練情境：人機接口設計與實現
(2) 教學建議：6學時
(3) 采用每組兩人的分組方式，鍛煉學生獨立設計和調試程序的能力
(4) 集中安排實驗
主題六 綜合訓練
使用套件設計一個最小單片機系統，完成其設計、繪圖、焊接、編程、調試工作并撰寫實訓報告。
1 教學建議
(1) 教學時數20學時。
(2) 教師命題，學生獨立完成。
第5篇：單片機技術范文
關鍵詞：電子工程技術；單片機；應用
0前言
近年來，計算機技術發展迅猛，并不斷應用到人們生活和工作中的各個領域，但受到計算機體積以及型號的限制，計算機技術在一些工業控制領域的應用還有待加強，集成化、微型化將是計算機未來發展的重要趨勢，單片機的發展和應用在其中起到了至關重要的作用，如何將電子工程技術更好的應用到單片機中從而實現對單片機的運行狀態的控制至關重要，基于以上，本文簡要研究了電子工程技術在單片機中的應用。
1單片機概述
（1）單片機的發展。計算機發展初期，其體積較大、性能較差，計算機技術還比較落后，只是應用在一些簡單的數字計算中，從這個角度來講，單片機在此時期還沒有被廣泛運通。近年來，計算機技術發展迅速，計算機的性能也逐漸完善，且體積也逐漸縮小，例如筆記本電腦就得到了廣泛的應用，在這種背景下，單片機打破了傳統的交換界面，滿足人們的實際需求，逐漸受到人們的關注。單片機沒有交換界面，因此在利用單面機執行一些特殊任務的時候，需要將特定的任務編制到相關程序中，在單片機工作結束之后，還應當融合相對應的控制系統，這樣將命令程序輸入到單片機中，就可以直接處理面板，在此過程中，單片機插腳的壽命有限，因此不能過于頻繁的拆裝，當前許多單片機都支持相關程序的在線輸入。電子工程技術的發展在各個領域都有著重要的作用，例如醫學領域、工業領域等等。（2）單片機應用現狀。我國單片機技術的發展起步較晚，因此當前單片機技術水平相對較低，單片機的相關生產技術、設計技術等核心制造技術都掌握在發達國家手里，我國對單片機的應用大部分來自于發達國家的工程。例如近年來應用廣泛的51系列單片機是英特爾公司與ATMEL公司聯合生產的。基于以上，我國要想真正的解決制約我國單片機發展的這些問題，就必須對單片機技術的研發高度重視，只有不斷地自主探索，加大研究力度，培養研究人員，才能夠鼓勵并推進單片機的研發。就目前來看，我國電子科技公司已經制造出了具有產權的中央處理器，盡管性能方面相較于發達國家還比較落后，相關加工工藝也不夠完善，但我國自主制造的中央處理器標志著我國單片機領域的一次進步，在不久的將來，我國定會自主研究出先進的單片機微型計算機。
2我國電子工程技術發展現狀
電子行業以信息化為基礎，電子工程技術是評價國家信息化水平的重要標準，各個國家對電子工程技術的發展都十分重視。就目前來看，許多學校都增設了電子工程技術的專業和相關課程，以此來保證我國電子工程技術發展的后備人才力量。當前我國電子工程技術發展相對來說還比較落后，西方國家在單片機技術領域實施了技術封鎖，我國可以借鑒的經驗較少，因此，只有積極與發達國家互相溝通聯系、同時不斷地自主探索才能夠促進我國電子工程技術的發展。
3電子工程技術在單片機中的應用研究
（1）通信設備中的應用。單片機的設計都有通信接口，通過通信接口能夠實現單片機與計算機的互相連接，同時通過在通信設備中的應用可以為計算機網絡提供數據支持，當前我國許多通信設備都安裝了單片機，例如手機、列車通信設備等等，通信設備在信息交換的過程中，其主要的通信方式有并行通信和串行通信。（2）串行通信中的應用。在串行通信方式中，有異步和同步兩種方式，在異步串行的使用過程中，線路數據的傳送方式為單字符，不同的字符在傳遞的過程中可以實現互相之間的連接，這就形成了一種間接式的傳送方式，而傳送方式要根據傳送方本身的需求進行確定。（3）智能儀器儀表與單片中的應用。單片機有著集成程度高、體積小等特點，而智能儀器、儀表的體積一般較小，這就使得單片機成為了智能儀器儀表的新寵。單片機在智能儀器儀表中的應用改變了我國傳統的半自動儀器儀表，真正實現了儀器儀表的自動化和智能化。在這種情況下，儀器儀表與單片機的結合所體現出的性能要比傳統儀器儀表更加先進和優越，其能夠實現測量功能與處理功能的集合，提升了儀表的工作效率。（4）單片機硬件及軟件中的應用。單片機從本質上講就是一種超微型的計算機，其和普通計算機一樣也有著硬件和軟件的區分，在工業控制領域中，單片機已經形成了相對完善的體系，單片機能夠將自身分為硬件和軟件兩個部分，其中電子元件為硬件部分，相關程序為軟件部分，要想實現單片機的控制功能，只有通過其電子元件也就是硬件部分構成控制系統，之后根據具體的任務需求將控制程序寫入到單片機中，就可以實現單片機完整的控制工作，從上述分析可知，電子工程技術在單片機電子元件等硬件中以及程序寫入等軟件中都有著廣泛的應用。（5）工業領域中的應用。隨著科技的發展，我國工業現代化程度不斷提升，傳統的人力物力實現工業生產的方式改變，當今工業生產已經初步實現了機械化和自動化，在整個工業領域現代化的過程中，電子工程技術與單片機技術發揮著重要的作用，促進了工業企業經濟效益的提升。在經濟發展過程中，工業領域是基礎性產業，其占用了眾多的流動資金，因此，應當采取科學的方式從工業生產物料和工業生產設備兩個方面進行成本控制，只有這樣才能夠保證工業企業的經濟效益。
4結論
綜上所述，電子工程技術在工業領域有著重要的應用，當前我國也越來越重視電子工程技術的發展，電子工程技術在單片機中的應用能夠提升工作效率和信息化水平，本文簡要概述了單片機的發展和應用現狀，探討了我國電子工程技術的發展特點，并研究了電子工程技術在單片機中的應用，旨在充分發揮電子工程技術和單片機技術的作用。
作者:鐘銘 嚴梁立 單位:廣東省機電設備招標有限公司
參考文獻：
[1]鄭澤宏.單片機在電子技術中的應用和開發技術研究[J].科技信息,2013(25):140+221.
第6篇：單片機技術范文
1.1單片機技術
所謂的單片機技術指的是利用高度集成的電路來將ROM以及RAM、中央處理器等一系列的計算機部件放入到一個集中的芯片當中，雖然只是一個普通的芯片，但是卻可以同計算機的功能相比較，可以滿足不同領域應用的實際需求。因此可以說自從單片機出現之后，就由于其強大的功能而受到了不同行業的關注，特別是在交通行業以及通訊行業中，單片機都發揮了至關重要的作用。再加上單片機自身抗干擾能力很強，并且具有較高的環境適應性，因此也在一定程度上拓展了單片機的應用范圍。
1.2電氣傳動控制技術
所謂的電氣傳動控制技術指的是利用對電氣傳動裝置的控制來完成生產環節的自動化，也是當前我國工業化生產的眾多環節中最為基礎的一項技術。這項技術將中央處理器作為網絡化系統的一個核心，然后再將自動化控制技術以及智能檢測等技術進行有機的結合，從而實現現代化的控制以及自動化的生產。隨著科技的不斷發展與創新，電氣傳動控制技術有了顯著的發展，不但在工業生產領域中發揮了重要的作用，還通過同其他技術的結合被石油等領域所廣泛應用。
2我國單片機技術的發展現狀和發展前景
2.1單片機的內部結構
近幾年來，隨著單片機技術的不斷進步，單片機內部可以進行集成的部件也呈現出了逐漸增多的趨勢，甚至在一些單片機的內部還設置了局部網絡的控制模塊，這就可以使得之前純粹的單片機逐漸升級成了脈寬調制的電路，從而實現了變頻的功能。從目前的情況來看，這種嵌入式的系統具有很強的經濟性能，同時也使得單片機的使用功能可以更加方便。
2.2單片機EFT技術
社會和科技的發展使得單片機的技術中出現了一種全新的可以抗干擾的技術，那就是EFT技術。這種技術可以在電路的正弦信號受到干擾之后，在波形上疊加不同的毛刺信號對其造成干擾，如果將施密特電路同RC濾波進行交替使用，那么則可以將這些毛刺信號進行消除，從而最大限度地確保系統的正常運轉。
2.3單片機噪聲布線技術
在電氣傳動控制系統中應用單片機技術，通常情況下都會將電源以及地線布置在集成電路的外殼引腳上，并且進行對稱的設置，采用左上加右下以及左下加右上這兩種方式。但是相關的設置人員應該注意到，這種普遍使用的布線方式就相當于將單片機的全部內部電路都置于單片機電源噪聲干擾的領域中，也就是說電源產生的噪聲可以輕易地穿透整個芯片，從而對整個電氣傳動控制系統造成消極的影響。因此在進行布線時，應該將電源以及地線的引腳設置在兩個彼此相鄰的引腳中，這樣不但可以降低芯片自身的電流，還可以極大地降低系統所產生的噪音。
3單片機技術在電氣傳動控制系統中的應用
當前，單片機技術在生產領域的應用范圍越來越廣，使得電氣傳動控制系統也呈現出了較大的進步和飛躍，系統的功能不但日益多樣化，性能指標變得更加多元化，整個電氣傳動控制系統的結構也更加復雜。因此可以說，單片機技術的普遍應用不但極大地減輕了生產勞動的強度，還極大地提高了生產的速度和生產效率，可以進一步降低生產的成本，防止出現不必要的能源消耗，從而在一定程度上促進產品質量的全面提升。但是應該注意的是，從另外一個角度來分析，如果電氣傳動控制系統出現了一些問題和故障，那么就需要采用有效的方式和手段來對出現的故障進行技術診斷和控制，否則就會加大傷害的力度。但是在電氣傳動控制系統中，相關的控制人員主要是憑借個人的工作經驗來對設備中某一個固定位置的電壓和電流進行測試，從而判斷設備或者是機械是否是正常運行。對于一些相對比較復雜的部件，控制人員主要是采用建構數學模型的方式以及線辨的方式來進行故障的診斷故障。當前單片機技術有了更加有效的應用，因此這也就使得即使是一個內部小控件都可能會變成計算機的程序，就會極大地增加故障診斷工作的難度。如果這時相關的診斷人員想要建構一個數學模型，那么則需要根據電氣傳動控制系統自身的結構來進行。但是一旦設備出現了一定的問題和故障，會給整個系統結構造成一定的消極影響，因此給數學模型的建構工作也帶來了更大的難度與挑戰。由此可見，在電氣傳動控制系統中，應用單片機技術雖然在一定程度上促進了整個系統工作質量和工作效率的提升，但是也加大了設備故障的診斷和控制的難度，給設備的故障監控工作提出了更高的要求，也使得微型計算機的功能和作用充分地顯示出來。以由80C196單片機構成的直流伺服控制系統作為例子來分析電氣傳動系統中單片機的應用，這個系統主要包括三個部分，分別是控制電路、接口電路以及主電路。其中控制電路主要包括單片機的系統電路、鍵盤、顯示器三個構件。接口電路主要負責的是對電路中信號的傳遞工作進行有效的控制。而主電路則包括了濾波器以及整流器等部分，還可以對部分內容加以自主控制，有效地提升整個電氣傳動控制系統的總吞吐能力，操作起來也更加方便和快捷。
4結語
第7篇：單片機技術范文
關鍵詞：單片機、可靠性、電磁兼容性
隨著半導體技術的飛速發展，單片機本身的設計中不斷采用了一些新的抗干擾技術，使單片機的可靠性不斷提高。除選擇抗干擾能力強的單片機外，單片機系統中其它輔助元器件的可靠性也至關重要，一些抑制干擾的元器件的使用有助于提高系統的可靠性。此外，單片機系統在電路設計、印制電路板的設計、布線與制造工藝、系統安裝時有無良好的接地等，都直接影響應用系統的可靠性。
單片機自身的抗干擾措施
為提高單片機本身的可靠性。近年來單片機的制造商在單片機設計上采取了一系列措施以期提高可靠性。這些技術主要體現在以下幾方面。
1.降低外時鐘頻率
外時鐘是高頻的噪聲源，除能引起對本應用系統的干擾之外，還可能產生對外界的干擾，使電磁兼容檢測不能達標。在對系統可靠性要求很高的應用系統中，選用頻率低的單片機是降低系統噪聲的原則之一。以8051單片機為例，最短指令周期1μs時，外時鐘是12MHz。而同樣速度的Motorola單片機系統時鐘只需4MHz，更適合用于工控系統。近年來，一些生產8051兼容單片機的廠商也采用了一些新技術，在不犧牲運算速度的前提下將對外時鐘的需求降至原來的1/3。而Motorola單片機在新推出的68HC08系列以及其16/32位單片機中普遍采用了內部瑣相環技術，將外部時鐘頻率降至32KHz，而內部總線速度卻提高到8MHz乃至更高。
2.低噪聲系列單片機
傳統的集成電路設計中，在電源、地的引出上通常將其安排在對稱的兩邊。如左下角是地，右下角是電源。這使得電源噪聲穿過整個硅片。改進的技術將電源、地安排在兩個相鄰的引腳上，這樣一方面降低了穿過整個硅片的電流，一方面使外部去耦電容在PCB設計上更容易安排，以降低系統噪聲。另一個在集成電路設計上降低噪聲的例子是驅動電路的設計。一些單片機提供若干個大電流的輸出引腳，從幾十毫安到數百毫安。這些大功率的驅動電路集成到單片機內部無疑增加了噪聲源。而跳變沿的軟化技術可消除這方面的影響，辦法是將一個大功率管做成若干個小管子的并聯，再為每個管子輸出端串上不同等效阻值的電阻。以降低di/dt。
3.時鐘監測電路、看門狗技術與低電壓復位
監測系統時鐘，當發現系統時鐘停振時產生系統復位信號以恢復系統時鐘，是單片機提高系統可靠性的措施之一。而時鐘監控有效與省電指令STOP是一對矛盾。只能使用其中之一。
看門狗技術是監測應用程序中的一段定時中斷服務程序的運行狀況，當這段程序不工作時判斷為系統故障，從而產生系統復位。
低電壓復位技術是監測單片機電源電壓，當電壓低于某一值時產生復位信號。由于單片機技術的發展，單片機本身對電源電壓范圍的要求越來越寬。電源電壓從當初的5V降至3.3V并繼續下降到2.7V、2.2V、1.8V。在是否使用低電壓復位功能時應根據具體應用情況權衡一下。
4.EFT技術
新近推出的MotorolaM68HC08系列單片機采用EFT(ElectricalFastTransient)技術進一步提高了單片機的抗干擾能力。當振蕩電路的正弦波信號受到外界干擾時，其波形上會疊加一些毛刺。以施密特電路對其整形時，這種毛刺會成為觸發信號干擾正常的時鐘信號。交替使用施密特電路和RC濾波可以使這類毛刺不起作用，這就是EFT技術。隨著VLSI技術的不斷發展，電路內部的抗干擾技術也在不斷發展之中。
5.軟件方面的措施
單片機本身在指令設計上也有一些抗干擾的考慮。非法指令復位或非法指令中斷是當運行程序時遇到非法指令或非法尋址空間能產生復位或中斷。單片機應用系統程序是事先寫好的，不可能有非法指令或尋址。一定是系統受到干擾，CPU讀指令時出錯了。
以上提到的是當前廣泛使用的單片機應該具有的內部抗干擾措施。在選用單片機時，要檢查一下這些性能是否都有，以求設計出可靠性高的系統。
在應用軟件設計方面，設計者都有各自的經驗。這里要提醒的是最后對不用的ROM要做處理。原則是萬一程序落到這里可以自恢復。
用于單片機系統的干擾抑制元件
1.去耦電容
每個集成電路的電源、地之間應配置一個去耦電容，它可以濾掉來自電源的高頻噪聲。作為儲能元件，它吸收或提供該集成電路內部三極管導通、截止引起的電流變化(di/dt)，從而降低系統噪聲。要選高頻特性好的獨石電容或瓷片電容作去耦電容。每塊印制電路板電源引入的地方要安放一只大容量的儲能電容。由于電解電容的纏繞式結構，其分布電感較大，對濾除高頻干擾信號幾乎不起作用。使用時要與去耦電容成對使用。鉭電容則比電解電容效果更好。
2.抑制高頻的電感
用粗漆包線穿入軸向有幾個孔的鐵氧體芯，就構成了高頻扼制器件。將其串入電源線或地線中可阻止高頻信號從電源/地線引入。這種元件特別適用于隔開一塊印制電路板上的模擬電路區、數字電路區、以及大功率驅動區的供電。應該注意的是它必須放在該區儲能電容與電源之間而不能放在儲能電容與用電器件之間。
3.自恢復保險絲
這是用一種新型高分子聚合材料制成的器件，當電流低于其額定值時，它的直流電阻只有零點幾歐。而電流大到一定程度，它的阻值迅速升高，引起發熱，而越熱電阻越大，從而阻斷電源電流。當溫度降下來以后能自動恢復正常。這種器件可防止CMOS器件在遇到強沖擊型干擾時引起所謂“可控硅觸發”現象。這種現象指集成電路硅片的基體變得導通，從而引起電流增大，導致CMOS集成電路發熱乃至燒毀。4.防雷擊器件
室外使用的單片機系統或電源線、信號線從室外架空引入室內的，要考慮系統的防雷擊問題。常用的防雷擊器件有：氣體放電管，TVS(TransientVoltageSupervention)等，氣體放電管是當電源電壓大于某一值時，通常為數十伏或數百伏，氣體擊穿放電，將電源線上強沖擊脈沖導入大地，TVS可以看成兩個并聯且方向相反的齊納二極管，當電兩端電壓高于某一額定值時導通。其特點是可以瞬態通過數百乃至上千安培的電流。這類元器件要和抗共模和抗差模干擾的電感配合使用以提高抗干擾效果。
提高單片機系統抗干擾能力的主要手段
1.接地
這里的接地指接大地，也稱作保護地。為單片機系統提供良好的地線，對提高系統的抗干擾能力極為有益。特別是對有防雷擊要求的系統，良好的接地至關重要。上面提到的一系列抗干擾元件，意在將雷擊、浪涌式干擾以及快脈沖群干擾去除，而去除的方法都是將干擾引入大地，如果系統不接地，或雖有地線但接地電阻過大，則這些元件都不能發揮作用。為單片機供電的電源的地俗稱邏輯地，它們和大地的地的關系可以相通、浮空、或接一電阻，要視應用場合而定。不能把地線隨便接在暖氣管子上。絕對不能把接地線與動力線的火線、零線中的零線混淆。
2.隔離與屏蔽
典型的信號隔離是光電隔離。使用光電隔離器件將單片機的輸入輸出隔離開，一方面使干擾信號不得進入單片機系統，另一方面單片機系統本身的噪聲也不會以傳導的方式傳播出去。屏蔽則是用來隔離空間輻射的，對噪聲特別大的部件，如開關電源，用金屬盒罩起來，可減少噪聲源對單片機系統的干擾。對特別怕干擾的模擬電路，如高靈敏度的弱信號放大電路可屏蔽起來。而重要的是金屬屏蔽本身必須接真正的地。
3.濾波
濾波指各類信號按頻率特性分類并控制它們的方向。常用的有各種低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器。低通濾波器用在接入的交流電源線上，旨在讓50周的交流電順利通過，將其它高頻噪聲導入大地。低通濾波器的配置指標是插入損耗，選擇的低通濾波器插入損耗過低起不到抑制噪聲的作用，而過高的插入損耗會導致“漏電”，影響系統的人身安全性。高通、帶通濾波器則應根據系統中對信號的處理要求選擇使用。
印制電路板的布線與工藝
印制電路板的設計對單片機系統能否抗干擾非常重要。要本著盡量控制噪聲源、盡量減小噪聲的傳播與耦合，盡量減小噪聲的吸收這三大原則設計印制電路板和布線。當你設計單片機用印制電路板時，不仿對照下面的條條檢查一下。
·印制電路板要合理區分，單片機系統通常可分三區，即模擬電路區(怕干擾)，數字電路區(即怕干擾、又產生干擾)，功率驅動區（干擾源）。
·印刷板按單點接電源、單點接地原則送電。三個區域的電源線、地線由該點分三路引出。噪聲元件與非噪聲元件要離得遠一些。
·時鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線圈起來。讓周圍電場趨近于零。
·I/O驅動器件、功率放大器件盡量靠近印刷板的邊，靠近引出接插件。
·能用低速的就不用高速的,高速器件只用在關鍵的地方。
·使用滿足系統要求的最低頻率的時鐘，時鐘產生器要盡量靠近用到該時鐘的器件。
·石英晶體振蕩器外殼要接地，時鐘線要盡量短，且不要引得到處都是。
·使用450的折線布線，不要使用900折線,以減小高頻信號的發射。
·單面板、雙面板，電源線、地線要盡量的粗。信號線的過孔要盡量少。
·4層板比雙面板噪聲低20dB。6層板比4層板噪聲低10dB。經濟條件允許時盡量用多層板。
·關鍵的線盡量短并要盡量粗，并在兩邊加上保護地。將敏感信號和噪聲場帶信號通過一條扁帶電纜引出的話，要用地線-信號-地線......的方式引出。
·石英振蕩器下面、噪聲敏感器件下面要加大地的面積而不應該走其它信號線。
·任何信號線都不要形成環路，如不可避免，環路應盡量小。
·時鐘線垂直于I/O線比平行于I/O線干擾小，時鐘線要遠離I/O線。
·對A/D類器件，數字部分與模擬部分寧可繞一下也不要交叉。噪聲敏感線不要與高速線、大電流線平行。
·單片機及其它IC電路，如有多個電源、地端的話，每端都要加一個去耦電容。
·單片機不用的I/O端口要定義成輸出。
·每個集成電路要加一個去耦電容，要選高頻信號好的獨石電容式瓷片電容作去耦電容。去耦電容焊在印制電路板上時，引腳要盡量短。
·從高噪聲區來的信號要加濾波。繼電器線圈處要加放電二極管。可以用串一個電阻的辦法來軟化I/O線的跳變沿或提供一定的阻尼。
·用大容量的鉭電容或聚脂電容而不用電解電容作電路充電的儲能電容。因為電解電容分布電感較大，對高頻無效。使用電解電容時要與高特性好的去耦電容成對使用。
·需要時，電源線、地線上可加用銅線繞制鐵氧體而成的高頻扼流器件阻斷高頻噪聲的傳導。
·弱信號引出線、高頻、大功率引出電纜要加屏蔽。引出線與地線要絞起來。
第8篇：單片機技術范文
關鍵詞：SOC 單片機 嵌入式系統
引言
現場電子技術應用中包含了硬件（HW）、硬件加軟件（HW+SW）、固件（FW）3個層次。這3個層次也可以說是現代電子技術應用的3人發展階段。自1997年以來，電子技術應用又增加了一個新的層次——片上系統（SOC）層次。SOC技術概念和應用技術層次的出現，標志著現代電子技術應用進入了SOC階段。
從各個發展階段看，自HW+SW階段開始，電子技術應用就與單片機緊密地聯系在一起。在FW階段，作為固件系統的重要核心技術，單片機又以嵌入式技術為基礎，再次成為現代電子應用技術的核心技術之一，并為SOC應用技術提供了緊實的基礎。
SOC為各種應用提供了一個新的實現技術。這種新的電子系統實現技術促使工業界在近3年中發生了巨大的變化，為信息技術的應用提供堅實的基礎，因此，完全可以稱之為SOC革命。同時，SOC也為單片機技術提供了更廣闊的應用領域，使單片機應用技術發生了革命性的變化。
本文根據幾年來對SOC技術和單片機應用技術發展的研究，對SOC的基本技術概念以及單片機與SOC技術的關系進行了討論，指出了SOC中單片機嵌入式應用的技術特點。
一、SOC技術與應用概念
所謂SOC技術，是一種高度集成化、固件化的系統集成技術。使用SOC技術設計系統的核心思想，就是要把整個應用電子系統全部集成在一個芯片中。在使用SOC技術設計應用系統，除了那些無法集成的外部電路或機械部分以外，其他所有的系統電路全部集成在一起。
1.系統功能集成是SOC的核心技術
在傳統的應用電子系統設計中，須要根據設計要求的功能模塊對整個系統進行綜合，即根據設計要求的功能，尋找相應的集成電路，再根據設計要求的技術指標設計所選電路的連接形式和參數。這種設計的結果是一個以功能集成電路為基礎，器件分布式的應用電子系統結構。設計結果能否滿足設計要求不僅取決于電路芯片的技術參數，而且與整個系統PCB版圖的電磁兼容特性有關。同時， 對于須要實現數字化的系統，往往還須要有單片機等參與，所以，還必須考慮分布式系統對電路固件特性的影響。很明顯，傳統應用電子系統的實現，采用的是分布功能綜合技術。
對于SOC來說，應用電子系統的設計也是根據功能和參數要求設計系統，但與傳統方法有著本質的差別。SOC不是以功能電路為基礎的分布式系統綜合技術。而是以功能IP為基礎的系統固件和電路綜合技術。首先，功能的實現不再針對功能電路進行綜合，而是針對系統整體固件實現進行電路綜合，也就是利用IP技術對系統整體進行電路結合。其次，電路設計的最終結果與IP功能模塊和固件特性有關，而與PCB板上電路分塊的方式和連線技術基本無關。因此，使設計結果的電磁兼容特性得到極大提高。換句話說，就是所設計的結果十分接近理想設計目標。
2.固件集成是SOC的基礎設計思想
在傳統分布式綜合設計技術中，系統的固件特性往往難以達到最優，原因是所使用的是分布式功能綜合技術。一般情況下，功能集成電路為了滿足盡可能多的使用面，必須考慮兩個設計目標：一個是能滿足多種應用領域的功能控制要求目標；另一個是要考慮滿足較大范圍應用功能和技術指標。因此，功能集成電路（也就是定制式集成電路）必須在I/O和控制方面附加若干電路，以使一般用戶能得到盡可能多的開發性能。但是，定制式電路設計的應用電子系統不易達到最佳，特別是固件特性更是具有相當大的分散性。
對于SOC來說，從SOC的核心技術可以看出，使用SOC技術設計應用電子系統的基本設計思想就是實現全系統的固件集成。用戶只須根據需要選擇并改進各部分模塊和嵌入結構，就能實現充分優化的固件特性，而不必花時間熟悉定制電路的開發技術。固件基礎的突發優點就是系統能更接近理想系統，更容易實現設計要求。
3.嵌入式系統是SOC的基本結構
在使用SOC技術設計的應用電子系統中，可以十分方便地實現嵌入式結構。各種嵌入結構的實現十分簡單，只要根據系統需要選擇相應的內核，再根據設計要求選擇之相配合的IP模塊，就可以完成整個系統硬件結構。尤其是采用智能化電路綜合技術時，可以更充分地實現整個系統的固件特性，使系統更加接近理想設計要求。必須指出，SOC的這種嵌入式結構可以大大地縮短應用系統設計開發周期。
4.IP是SOC的設計基礎
傳統應用電子設計工程師面對的是各種定制式集成電路，而使用SOC技術的電子系統設計工程師所面對的是一個巨大的IP庫，所有設計工作都是以IP模塊為基礎。SOC技術使應用電子系統設計工程師變成了一個面向應用的電子器件設計工程師。由此可見，SOC是以IP模塊為基礎的設計技術，IP是SOC應用的基礎。
5.SOC技術中的不同階段
用SOC技術設計應用電子系統的幾個階段如圖1所示。在功能設計階段，設計者必須充分考慮系統的固件特性，并利用固件特性進行綜合功能設計。當功能設計完成后，就可以進入IP綜合階段。IP綜合階段的任務利用強大的IP庫實現系統的功能I。P結合結束后，首先進行功能仿真，以檢查是否實現了系統的設計功能要求。功能仿真通過后，就是電路仿真，目的是檢查IP模塊組成的電路能否實現設計功能并達到相應的設計技術指標。設計的最后階段是對制造好的SOC產品進行相應的測試，以便調整各種技術參數，確定應用參數。
二、SOC的應用概念
現代科學技術應用的重要特點之一，就是技術多樣性、智能多變性和面向對象的系統設計性。所謂技術多樣性，就是實現同一個應用電子系統可以有許多不同的設計方案供選擇；而不同的設計方案就意味著必須使用不同的設計和生產技術。所謂知識多變性，是指在現代電子技術應用系統中，實現系統目標的基礎理論和方法隨著新知識的出現不斷地在變化。這種變化不僅使應用電子系統技術指標發生變化，甚至改變了系統的整體結構。
隨著現代信息和電子技術應用領域的不斷拓寬，越來越多的應用領域提出了各種特殊要求。例如，航空航天領域要求的小體積大系統，信息應用領域提出的個性化等要求，都使得一般固件技術難以勝任。特別是在民用領域，重視個性化的產品設計概念使應用電子產品的更新速度極快，而且小批量多品種的要求也越來越高。這就是提出了小批量產品與成本、集成化與成本、產品研制周期與成本等一系列的問題。
SOC正是成為滿足現代科學和工程技術發展的要求而產生的現代應用電子技術。傳統的觀念認為，只有大批量的產品才有集成的可能，才具有價格競爭優勢。因此，到目前為止，大多數小批量產品，特別是研究性質的應用電子系統，一般都采用HW，HW+SW或FW技術實現。但隨著SOC的出現、發展和成熟，這種現狀已經發生極大的變化。SOC為現代電子工程師提供了一個快捷經濟的系統設計方法，使那么傳統觀念上認為高性能、高復雜度、高成本的嵌入式結構，能夠通過低成本的單片芯片實現。
1.SOC的設計觀念
SOC的設計觀念與傳統設計觀念完全不同。在SOC設計中，設計者面對的不再是電路芯片；而是能實現設計功能的IP模塊庫。設計者不必要在眾多的模塊電路中搜索所須要的電路芯片，只需要根據設計功能和固件特性，選擇相應的IP模塊。這種電路的設計技術和綜合方法，基本上消除了器件信息障礙，因為每一個應用設計都是一個專用的集成系統，都是一個專用的集成電路。換句話說，SOC的設計觀念是“設計自己的專用集成電路”。從某種意義上講，就是把用戶變成了集成電路制造商。
2.高效便利的設計工具
由于IP是SOC的基礎，所以，必須采用相應的EDA軟件才能完成設計技術。如果沒有高效便利的設計工具，SOC設計就是一句空話。實際上，傳統應用電子系統設計工作對EDA和其他相應的設計軟件并沒很高的要求，只要求能提供相應的便利條件；而SOC設計則必須建立在EDA基礎之上。例如，使用SOC技術設計一個智能溫度控制系統，由于整個系統集成在一個芯片中，用戶就必須能對其中的CPU核、存儲器、A/D、模擬放大器等電路進行綜合仿真，顯然，必須要有一個高效便利的EDA工具才能完成這些工作。
三、SOC技術中的單片機
單片機現代電子技術應用中的主流技術，特別是在工業和民用的獨立電子系統中，單片機起著系統核心的作用。由于單片機系統特有的固件特性，使單片機在SOC技術中占有重要的地位。
1.SOC中的單片機嵌入技術
隨著電子技術的發展，特別是應用技術的飛速發展，單片機應用系統已經形成了常用的、獨特的嵌入式結構。如不同系列的單片機，都是通過嵌入不同的CPU和其他輔助電路而形成的。目前，單片機已經成為CPU和其他輔助電路而形成的。目前，單片機已經成為IP庫中的重要成員，而其嵌入式結構正是SOC的一種重要實現技術和方法。
用SOC設計單片機系統嵌入式結構，為設計者提供了現有技術所無法比擬的優越條件。設計者必在選擇單片機的型號上下功夫；只須要根據所設計系統的固件特性和功能要求，選擇相應的單片機CPU內核，再根據需要選擇其他的IP模塊，就可以實現完整的系統。從某種意義上看，SOC為單片機應用提供了更廣闊的應用技術，并賦予了單片機更強大的生命力。試想，如果整個SOC目標系統的核心是一個單片機CPU，那么，這個系統設計成功之后就不僅是真正意義上的單片機，而且還實現了真正的系統單片機。這正是單片機強大生命力的根源。
2.SOC中單片機系統優化
目前在單片機應用中，有相當一部分實際上并不能叫做單片機。因為許多應用中需要形成單片機的外部系統總線。因此，單片機資源的充分利用和避免形成外部總線，往往是單片機應用設計的主要追求目標。換句話說，優化問題是單片機應用中的一個重要問題。
例如，設計一個具有多個傳感器的測試系統，往往須要根據單片機的特點設計相應的外部總線，應用系統由此而龐大。采用SOC技術后，系統不再需要外部總線，所選用單片機中不需要的資源也可以去除掉，只保留所需要的CPU等功能模塊。這兩種設計方法的方框圖如圖2所示。
從圖2中可以看出，設計人員不必為如何最大限度地利用單片機資源而發愁，可以根據自己的需要選擇所需的電路，并與所熟悉單片機的CPU內核相結合。同時還把現有技術需要精密調整的前置電路（模擬信號處理部分）也全部安放在一塊芯片中，從而避免了大量的PCB板調試工作。從“單片機必須實現系統單片化”的角度看，這種系統正是用戶自己設計的專用單片機系統，而且是一個能實現全部系統功能的優化系統。這種系統的調試、測試方法與傳統的單片機系統完全不同，已經成為一個能處理模塊-數字混合信號的全新系統。因此，SOC技術使單片機應用系統實現了更高層次上的集成。
概括地說，SOC使單片機應用技術發生了革命性的變化，這個變化就是應用電子系統的設計技術，從選擇廠家提供的定制產品時代進入了用戶自行開發設計器件的時代。這標志著單片機應用的歷史性變化，一個全新的單片機應用時代已經到來。
結束語
第9篇：單片機技術范文
嵌入式單片機的功耗狀況，在很大程度上受運行過程中所呈現的頻率影響。因此，可通過將運行頻率降低的方式，降低嵌入式單片機的整體功耗。但是，在實際使用中，為了滿足生產需求，可根據嵌入式單片機的運行特點，設置雙時鐘模式，即高頻率運行時鐘與低頻率運行時鐘，通過運行中頻率的直接變換，降低到低頻率模式下，以這種方式實現嵌入式單片機運行的低功耗。
2嵌入式單片機應用系統的低功耗技術分析
2.1單片機的低功耗技術
在COMS系統中，其系統功耗Ws為：Ws=CU2f。其中，f代表著時鐘頻率；U代表著電源電壓；C代表著負載電容。通過降低供電電源的電壓，使單片機系統的功耗降低。在確保響應速度符合標準的基礎上，最大限度地降低平均時鐘頻率，結合低功耗休眠與時鐘管理技術，應用與系統要求相符合的低功耗單片機。如，MSP430系列單片機，就是由德州儀器公司生產的具備休眠模式的低功耗單片機.
2.2CMOS電路的處理
結合CMOS電路的特點，避免出現未用的輸入引腳浮空狀況，確保輸入引腳上不會形成電荷的累積增加功耗。為確保輸入電流的正常平穩，需要確保輸入信號的幅度始終在供電電壓范圍內。同時，在低功耗的單片及應用系統中，需盡可能采用CMOS電路組成，以避免使用總線驅動能力。2.3復位監控電路的低功耗復位監控電路的應用，在很大程度上增強了單片機應用系統的可靠性。因此，復位監控電路被大量運用于單片機應用系統中，而復位監控電路始終位于工作狀態，必須對其功耗作出較高要求。由MAXIM公司所研發的復位監控電路，采用的CMOS電路為微功耗型，如MAX6328、MAX6348等，當其處于靜態工作狀況時，電流能低達500nA，為電源電壓1V時的復位輸出提供有效保障。
2.4存儲器的低功耗方式
為了降低功耗，在存儲器的選擇上，應優先選用HCMOS工藝的存儲器。通過維持工作方式，確保存儲器在不工作時，不會被選中，而在存儲器讀或寫時，形成一定的工作電流，以此來實現存儲器的低功耗。
2.5顯示系統的低功耗
在低功耗的單片機應用系統中，系統需配具備不同功能的顯示器，用來顯示各種狀況、輸入參數以及測量結果等，以實現人機對話的方便、快捷。通常情況下，在進行顯示系統選擇時，主要采用液晶顯示系統，以縮小體積、降低功耗。液晶顯示器的工作電壓低一般為3～6V，而功耗極低通常為每平方厘米僅18～80μW。
2.6A/D、D/A轉換器的低功耗
在嵌入式單片機應用系統中，需要運用前向通道A/D轉化器與后向通道中的D/A轉換器，以實現對現場模擬信號的采集以及模擬量的控制。在選擇單片機時，需優先選擇內部帶有A/D、D/A轉換器的單片機，通過最高性價比來實現低功耗，其中需要確保系統精度符合相關要求。如，MSP430系列單片機，其內部擁有12位A/D轉換器。而當單片機內無A/D、D/A轉換器時，在進行A/D、D/A選擇時，應優先選用功耗較低的。在系統性能指標得到滿足的基礎上，還需優先選用具備關斷功能的單電源、低電源供電A/D、D/A轉換器，以最大限度降低功耗。
2.7數據通訊接口
在上位機與單片機應用系統的數據通訊接口上，常見的有：異步串行通信控制器、UARTRS-422、RS-232、RS-485等。其中，RS-232接口通常為12V電源供電，因而必須降低其供電電壓，來降低整體功耗。由MAXIM公司研發的RS-232接口，其供電電源可降至5V甚至低達1.8V，并且其存在的自動關斷功能，讓接口電路的電源電流低至1μA。
2.8低功耗單片機應用系統的軟件設計
