微控制器类型及其应用

微控制器是一个单芯片，用μC或uC表示。其控制器采用超大规模集成电路制造技术。微控制器的另一个名称是嵌入式控制器。目前，市场上有不同类型的微控制器，如4位，8位，64位和128位。它是一种压缩微型计算机，用于控制机器人、办公机器、汽车、家用电器及其他电子产品的嵌入式系统功能。微控制器中使用的不同组件是处理器、外设和内存。这些基本用于不同的电子设备，需要设备的操作员给予一定程度的控制。这篇文章讨论了微控制器的类型和它们的工作概述。

什么是微控制器?

微控制器是一种小型、低成本、自给自足的芯片上计算机，可以用作嵌入式系统。一些微控制器可能使用4位表达式并在时钟频率下工作，通常包括:

• 8位或16位微处理器。
• 一小部分内存。
• 可编程ROM和闪存。
• 并行和串行I/O。
• 计时器和信号发生器。
• 模拟到数字和数字到模拟的转换

微控制器通常必须有低功率要求，因为他们控制的许多设备是电池操作的。微控制器用于许多消费电子产品，汽车发动机，计算机外围设备和测试或测量设备。bob足球体育app这些都非常适合长时间的电池应用。目前使用的微控制器的主要部分是植入到其他设备中。

微控制器的工作

微控制器芯片是一种高速设备，但与计算机相比速度较慢。因此，每条指令将在微控制器内以较快的速度执行。一旦电源打开，石英振荡器将通过控制逻辑寄存器被激活。几秒钟，因为早期的准备是在发展，然后寄生电容器将被充电。

一旦电压水平达到它的最高值&振荡器的频率变成在特殊函数寄存器上写位的稳定过程。所有的事情都基于振荡器的CLK发生，整个电子系统将开始工作。bob足球体育app这一切只需要极少的纳秒。

微控制器的主要功能是，它可以被认为是使用处理器内存的自包含系统。它的外围设备可以像8051微控制器一样使用。目前使用最多的微控制器是嵌入在电话、电器、汽车和计算机系统外围设备中的。

微控制器基础

任何用于存储、测量和显示信息的电器，都包含一个芯片。微控制器的基本结构包括不同的组件。

CPU

微控制器被称为CPU设备，用来承载和解码数据，最终有效地完成分配的任务。通过使用中央处理器，所有微控制器组件都连接到一个特定的系统。通过可编程存储器获取的指令可以通过CPU进行解码。

内存

在微控制器中，存储芯片像微处理器一样工作，因为它存储所有的数据和程序。微控制器设计有一定数量的RAM/ROM/闪存来存储程序源代码。

I / O端口

基本上，这些端口用于接口或驱动不同的设备，如led、lcd、打印机等。

串行端口

串口用于提供微控制器之间的串行接口，以及各种其他外设，如并口。

计时器

微控制器包括定时器或计数器。它们被用来管理微控制器中计时和计数的所有操作。计数器的主要功能是计数外部脉冲，而通过计时器执行的操作是时钟功能、脉冲产生、调制、测量频率、进行振荡等。

模数转换器

ADC是模拟数字转换器的缩写。ADC的主要功能是将模拟信号转换为数字信号。对于ADC，所需的输入信号是模拟信号，数字信号的产生用于不同的数字应用，如测量设备

数模转换器

DAC的缩写是数模转换器，用于执行与ADC相反的功能。通常，该设备用于管理模拟设备，如直流电机等。

解释控制

这个控制器被用来给正在运行的程序延时控制&解释要么是内部的，要么是外部的。

特殊的功能块

一些专门为机器人等特殊设备设计的特殊微控制器，包括一个特殊的功能块。这个块有额外的端口来执行一些特定的操作。

微控制器的类型是如何分类的?

微控制器的特点是总线宽度，指令集和存储器结构。同一个科，可能有不同的形式，不同的来源。这篇文章将描述一些微控制器的基本类型，新用户可能不知道。

微控制器的类型如图所示，它们由比特、内存架构、内存/设备和指令集来表征。让我们简单讨论一下。

微控制器按比特数分类

微控制器中的位有8位、16位和32位。

在一个8位当内部总线为8位时，由ALU执行算术和逻辑运算。8位微控制器的例子有Intel 8031/8051, PIC1x和Motorola MC68HC11系列。

的16位与8位相比，微控制器具有更高的精度和性能。例如，8位微控制器只能使用8位，导致每个循环的最终范围为0×00 - 0xFF(0-255)。相比之下，16位微控制器的位数据宽度在每个周期的范围为0×0000 - 0xFFFF(0-65535)。

在某些应用和电路中，较长的计时器的最大价值可能被证明是有用的。它可以自动操作两个16位的数字。16位微控制器的一些例子是16位mcu扩展8051XA, PIC2x, Intel 8096和Motorola MC68HC12家族。

的32位微控制器使用32位的指令来执行算术和逻辑运算。这些被用于自动控制设备，包括植入式医疗设备，发动机控制系统，办公机器，电器和其他类型的嵌入式系统。例如英特尔/Atmel 251系列，PIC3x。

微控制器的类型根据内存设备

内存设备分为两种，它们是

• 嵌入式内存控制器
• 外部存储器控制器

嵌入式内存控制器当一个嵌入式系统有一个微控制器单元，该单元在一个芯片上具有所有可用的功能块时，称为嵌入式微控制器。例如，8051芯片上具有程序和数据存储器、I/O端口、串行通信、计数器、计时器和中断，这就是嵌入式微控制器。bob的是什么网站

外部存储器控制器当一个嵌入式系统的微控制器单元没有芯片上所有可用的功能块时，称为外部存储器微控制器。例如，8031上没有程序存储器的芯片就是一个外接存储器微控制器。

微控制器类型根据指令集

CISCCISC是一种复杂指令集计算机。它允许程序员使用一条指令来代替许多更简单的指令。

RISCRISC代表简化指令集计算机，这类指令集减少了工业标准微处理器的设计。它允许每条指令在任何寄存器上操作或使用任何寻址模式，并同时访问程序和数据。

例如:CISC和RISC

CISC：	Mov AX, 4	RISC：		Mov AX, 0
	Mov BX, 2			Mov BX 4
	添加BX,斧头			Mov残雪,2
			开始	添加AX,软
			循环	开始

从上面的例子中可以看出，RISC系统通过减少每个指令的时钟周期来缩短执行时间，而CISC系统则通过减少每个程序的指令数量来缩短执行时间。RISC比CISC执行得更好。

根据内存架构的微控制器类型

单片机的内存架构有两种，分别是:

• 哈佛记忆结构微控制器
• 普林斯顿存储器结构微控制器

哈佛记忆架构微控制器:当微控制器单元为程序和数据内存具有不同的内存地址空间时，该微控制器在处理器中具有哈佛内存架构。

普林斯顿记忆架构微控制器:当微控制器对程序内存和数据内存有一个通用的内存地址时，微控制器在处理器中具有普林斯顿内存体系结构。

微控制器类型

有不同类型的微控制器，如8051,PIC, AVR, ARM，

单片机8051

它是一个40pin的微控制器，Vcc为5V，连接到引脚40,Vss在引脚20，保持0V。P1.0 - P1.7的输入输出端口具有开漏特性。Port3有额外的功能。Pin36具有开漏条件，pin17具有内部拉起晶体管内部的微控制器。

当我们在端口1上应用逻辑1时，我们在端口21上得到逻辑1，反之亦然。微控制器的编程非常复杂。基本上，我们用c语言写一个程序，然后转换成微控制器能理解的机器语言。

一个RESET引脚连接到pin9上，与电容连接。开关ON时，电容开始充电，RST高。对复位引脚施加高压复位微控制器。如果我们对这个引脚应用逻辑0，程序将从头开始执行。

8051的内存架构

8051的内存分为两部分。它们是程序存储器和数据存储器。程序内存存储正在执行的程序，而数据内存临时存储数据和结果。8051已经在大量的设备中使用，主要是因为它很容易集成到设备中。微控制器主要用于能源管理、触摸屏、汽车和医疗设备。

和

8051单片机引脚说明

Pin-40:Vcc是+5V DC的主要电源。

销20:Vss -它表示接地(0v)连接。

针32-39:称为端口0 (P0.0到P0.7)，用作I/O端口。

Pin-31:ALE (Address Latch Enable)用于对0端口的地址数据信号进行解复用。

Pin-30:(EA)外部访问输入用于启用或禁用外部内存接口。如果没有外部内存需求，这个引脚总是保持在高位。

销- 29:程序存储使能(PSEN)用于从外部程序存储器读取信号。

针——第21至28:被称为端口2 (p2.0到p2.7)——除了作为I/O端口，更高阶地址总线信号用这个准双向端口进行多路复用。

引脚18和19:用于连接外部晶体以提供系统时钟。

引脚10 - 17:该端口还提供一些其他功能，如中断、计时器输入、外部内存接口的读写控制信号。这是一个具有内部上拉功能的准双向端口。

销9:它是一个RESET引脚，用于在微控制器工作时或在应用程序的初始启动时将8051微控制器设置为初始值。RESET引脚必须设置高2个机器周期。

引脚1 - 8:此端口不具有任何其他功能。端口1为准双向I/O端口。

瑞萨单片机

瑞萨是最新的汽车微控制器家族，在广泛和多功能的项目中提供了极低功耗的高性能功能。这种微控制器提供了丰富的功能安全和嵌入式安全特性，需要新的和先进的汽车应用。单片机CPU的核心结构支持高可靠性和高性能的要求。

RENESAS微控制器的完整形式是“Renaissance Semiconductor for Advanced Solutions”。这些微控制器为微处理器提供了最好的性能，同时微控制器具有良好的性能特点，以及极低的功耗利用率以及坚固的封装。

该微控制器具有巨大的内存容量和引脚，因此这些被用于不同的汽车控制应用。最受欢迎的微控制器系列是RX和RL78，因为它们的高性能。RENESAS RL78以及RX系列微控制器的主要功能包括以下内容。

• 该微控制器采用的是具有较高性能的CISC Harvard体系结构。
• RL78系列可在8位和16位微控制器中访问，而RX系列是32位微控制器。
• RL78系列微控制器是一种低功率微控制器，而RX系列提供高效率和高性能。
• RL78系列微控制器可从20脚到128脚，而RX系列可在48脚到176脚的微控制器包中获得。
• 对于RL78微控制器，闪存的范围从16KB到512KB，而对于RX家族，它是2MB。
• RX系列微控制器的内存范围为2KB ~ 128KB。
• 瑞萨微控制器提供低功率，高性能，适中的封装，最大范围的内存大小结合丰富的外围设备的特点。

• 瑞萨提供世界上最通用的微控制器系列，例如我们的RX系列提供多种类型的设备，从32K闪存/4K RAM到令人难以置信的8M闪存/512K RAM。
• RX系列32位微控制器是一种功能丰富的通用MCU，涵盖了高速连接、数字信号处理和逆变器控制等广泛的嵌入式控制应用。
• RX微控制器系列使用32位增强的哈佛CISC体系结构来实现非常高的性能。

销的描述

瑞萨单片机的引脚排列如图所示:

它是一个20针的微控制器。引脚9为接地引脚Vss，电源引脚Vdd。它有三种不同的中断，即普通中断、快速中断、高速中断。

普通中断通过使用推和弹出指令将重要寄存器存储在堆栈上。快速中断将程序计数器和处理器状态字自动存储在特殊的备份寄存器中，因此响应时间更快。高速中断分配多达四个通用寄存器供中断专用，以进一步扩展速度。

内部总线结构提供了5个内部总线，以确保数据处理不会减慢。由于CISC体系结构中使用了可变长度的指令，因此指令的获取是通过一个宽的64位总线进行的。

RX微控制器的特点和优点

• 采用多核技术实现低功耗
• 支持工业和电器设计的5V操作
• 可扩展性从48到145引脚和从32KB到1MB的闪存，包括8KB的数据闪存
• 集成的安全特性
• 集成了7个UART、I2C、8个SPI、比较器、12位ADC、10位DAC和24位ADC (RX21A)的丰富功能集，集成了大部分功能，降低了系统成本

瑞萨微控制器的应用

• 工业自动化
• bob的是什么网站通信应用程序
• 电机控制应用程序
• 测试和测量
• 医学应用

AVR微控制器

AVR微控制器由阿特梅尔公司的Alf-Egil Bogen和Vegard Wollan开发。AVR微控制器采用改良的Harvard RISC体系结构，具有独立的数据和程序存储器，与8051和PIC相比AVR的速度更高。AVR代表一个lf-Egil弧状,Vegard Wollan的RISC处理器。

8051和AVR控制器的区别

• 8051是基于CISC架构的8位控制器，avr是基于RISC架构的8位控制器
• 8051比AVR微控制器更耗电
• 在8051中，我们比AVR单片机更容易编程
• AVR的速度超过8051单片机

AVR控制器的分类

AVR微控制器分为三种类型:

• TinyAVR -内存少，体积小，只适合简单的应用
• MegaAVR—这些是最流行的，具有大量的内存(最多256 KB)，内置外设数量较多，适合中等到复杂的应用程序
• XmegaAVR -商用用于需要大程序内存和高速的复杂应用程序

AVR单片机的特点

• 16KB的系统内可编程Flash
• 系统内可编程EEPROM的512B
• 16位计时器具有额外的功能
• 多个内部振荡器
• 内部，自编程指令闪存高达256K
• 系统内可编程使用ISP, JTAG或高压方法
• 可选的引导代码部分，具有独立的保护锁位
• 同步/异步串行外设(UART/USART)
• 串行外围接口总线(SPI)
• 通用串行接口(USI)，用于两线/三线同步数据传输
• 看门狗定时器(WDT)
• 多种省电睡眠模式
• 10位A/D转换器，具有多达16个通道的多路复用
• CAN和USB控制器支持吗
• 工作电压低至1.8v的低压设备

AVR系列微控制器有很多，如ATmega8、ATmega16等。在本文中，我们讨论了ATmega328单片机。ATmega328和ATmega8是引脚兼容的ic，但在功能上它们是不同的。ATmega328的闪存为32kB, ATmega8的闪存为8kB。其他的区别是额外的SRAM和EEPROM，增加引脚更改中断和计时器。ATmega328的一些特点是:

ATmega328的特点

• 28-pin AVR单片机
• Flash程序内存32kbytes
• EEPROM数据内存1kbytes
• SRAM数据内存2kbytes
• I/O引脚是23
• 两个8位计时器
• A / D转换器
• 六经PWM
• 内置USART
• 外部振荡器:高达20MHz

ATmega328引脚描述

它有28针DIP，如下图所示:

Vcc:数字电源电压。

接地:地面。

B:港端口B为8位双向I/O端口。当复位条件变为激活或激活时，即使时钟不运行，端口B引脚也是三重的。

港口C:端口C是一个7位双向I/O端口，具有内部上拉电阻。

PC6 /重置

港口D:它是一个8位双向I/O端口，具有内部上拉电阻。D端口的输出缓冲器由对称驱动特性组成。

AVcc:AVcc是ADC的电源电压引脚。

诺:AREF是ADC的模拟参考引脚。

AVR单片机的应用

AVR微控制器有许多应用;它们被用于家庭自动化、触摸屏、汽车、医疗设备和国防。

PIC单片机

PIC是一种外设接口控制器，由通用仪器微电子学于1993年开发。bob足球体育app它是由软件控制的。它们可以通过编程来完成许多任务，并控制一条传输线和更多。PIC微控制器正在寻找新的应用程序，如智能手机、音频附件、视频游戏外设和先进的医疗设备。

有许多pic，以PIC16F84和PIC16C84开始。但这是唯一买得起的闪存照片。Microchip最近推出了更具吸引力的闪存芯片，如16F628、16F877和18F452。16F877的价格大约是老款16F84的两倍，但它的代码大小是老款16F84的8倍，内存更多，I/O引脚更多，UART, a /D转换器等等。

PIC16F877的特点

pic16f877的特性包括:

• 高性能的RISC CPU
• 高达8K x 14个字的FLASH程序内存
• 35条指令(固定长度编码-14位)
• 368×8基于静态ram的数据内存
• 高达256 x 8字节的EEPROM数据内存
• 中断能力(最多14个源)
• 三种寻址模式(直接、间接、相对)
• 加电复位(运动)
• 哈佛体系结构的记忆
• 节电睡眠模式
• 工作电压范围宽:2.0V至5.5V
• 高汇聚/源电流:25mA
• 基于蓄电池机

外围功能

3个计时器/计数器(可编程预标量)

• Timer0, Timer2是8位定时器/计数器，具有8位预标量
• Timer1是16位的，可以在睡眠期间通过外部晶体/时钟增加

两个捕获、比较、PWM模块

• 输入捕获函数记录引脚转换上的Timer1计数
• PWM功能输出是具有可编程周期和占空比的方波。

10位8通道模数转换器

USART具有9位地址检测

同步串口，主模式和I2C主/从

8位并行从口

模拟功能

• 10位，最多8通道模数转换器(A/D)
• 暗光重置(BOR)
• 模拟比较器模块(来自设备输入和比较器输出的可编程输入多路复用可对外访问)

PIC16F877A引脚描述

下面讨论PIC16F877A的引脚描述。

图片的优势

• 这是RISC设计
• 它的代码是非常高效的，允许PIC运行比它的大型竞争对手通常更少的程序内存
• 它成本低，时钟速度快

PIC16F877A的典型应用电路

下面的电路由一个灯组成，它的开关由PIC单片机控制。微控制器与提供时钟输入的外部晶体连接。

PIC还与一个按钮连接，在按下按钮时，微控制器相应地向晶体管的底座发送一个高信号，以便接通晶体管，从而给继电器适当的连接来接通晶体管，并允许交流电流通过灯，因此灯发光。操作状态显示在与PIC微控制器接口的LCD上。

MSP单片机

像MSP430这样的微控制器是16位微控制器。术语MSP是“混合信号处理器”的缩写。这个微控制器家族是从德州仪器和设计的低成本和低功耗系统。该控制器包括一个16位数据总线，寻址模式7与减少的指令集，这允许更密集，更短的编程代码用于快速性能。

微控制器是一种集成电路，用于执行控制其他机器或设备的程序。它是一种微型装置，用来控制其他机器。该微控制器的特性通常可通过其他类型的微控制器获得。

• 完整的SoC，如ADC, LCD, I/O端口，RAM, ROM, UART，看门狗定时器，基本定时器等。
• 它使用一个外部晶体和一个FLL(锁频环)振荡器，主要产生所有的内部clk
• 功耗很低，每条指令只有4.2 nW
• 最常用常数的稳定生成器，如- 1,0,1,2,4,8
• 典型的高速是每条指令300 ns，如3.3 MHz CLK
• 寻址模式为11，其中7种寻址模式用于源操作数，4种寻址模式用于目标操作数。
• RISC架构有27个核心指令

实时容量是充分的，稳定的，和标称系统CLK频率是在6钟后，只有一次MSP430从低功率模式恢复。对于主晶，无需等待开始稳定和振荡。

核心指令使用特殊功能进行组合，使程序在MSP430微控制器中容易使用汇编程序，否则在C语言中提供出色的功能和灵活性。例如，即使使用较低的指令数，微控制器也能够遵循几乎整个指令集。

日立单片机

日立微控制器属于H8家族。像H8这样的名称用于大型8位、16位和32位微控制器系列中。这些微控制器是由瑞萨科技公司开发的。这项技术是日立半导体公司于1990年创立的。

摩托罗拉单片机

摩托罗拉微控制器是一种非常集成的微控制器，用于高性能的数据处理过程。该微控制器的单元采用SIM(系统集成模块)、TPU(时间处理单元)和QSM(排队串行模块)。

微控制器的优点类型

微控制器类型的优点包括以下几点。

• 可靠的
• 可重用的
• 节能
• 具有成本效益的
• 可重用的
• 它需要更短的操作时间
• 这些是灵活的和非常小
• 由于其集成度高，可以降低系统的规模和成本。
• 微控制器的接口很容易与额外的ROM, RAM和I/O端口。
• 许多任务可以执行，因此可以减少人为影响。
• 它使用简单，故障排除和维护系统简单。
• 它的工作原理就像一台没有任何数字部件的微型计算机

微控制器的缺点类型

微控制器类型的缺点包括以下几点。

• 编程的复杂性
• 静电敏感
• 与大功率设备的接口是不可能的。
• 与微处理器相比，它的结构更加复杂。
• 一般用于微器件中
• 它只是执行不完全不。的同时执行。
• 一般用在微型设备上
• 与微处理器相比，它具有更复杂的结构
• 微控制器不能直接与更高功率的器件连接
• 它只能同时执行有限数量的执行

微控制器的应用类型

微控制器主要用于嵌入式设备，而微处理器则用于个人电脑或其他设备。这些主要用于不同的电器，如植入式医疗设备，电动工具，汽车发动机控制系统，办公室使用的机器，通过远程控制的电器，玩具等。微控制器类型的主要应用包括以下几种。

• 汽车
• 手持计量系统
• 移动电话
• 计算机系统
• 安全警报
• 电器
• 当前的计
• 相机
• 微波炉
• 测量仪器
• 过程控制设备
• 用于计量测量装置，电压表，测量旋转物体
• 控制设备
• 工业自动化仪表设备
• 工业中的仪器设备
• 光传感
• 安全设备
• 过程控制设备
• 控制设备
• 火灾探测
• 温度传感
• 移动电话
• 汽车手机
• 洗衣机
• 相机
• 安全警报

因此，这就是一切微控制器类型概述．这些微控制器是单芯片微型计算机，用于其制造的技术是超大规模集成电路。这些也被称为嵌入式控制器，有4位、8位、64位和128位可选。该芯片用于控制不同的嵌入式系统功能。这里有一个问题，微处理器和微控制器之间的区别是什么?