单片机计算机测控系统

单片机计算机控制系统

院系：机械与汽车工程学院

专业：测控技术与仪器

学号：1402314062

姓名：韩玉硕

导师：何一文

二零一五年十二月十二日

摘要

二十世纪跨越了三个“电”的时代，即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机（亦称微控制器）。顾名思义，这种计算机的最小测控系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制。它的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为它体积小，通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在这个装置中，起着有如人类头脑的作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了。

单片机具有体积小、功能强、应用面广等优点，目前正以前所未见的速度取代着传统电子线路构成的经典系统，蚕食着传统数字电路与模拟电路固有的领地。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机了解计算机原理与结构的最佳选择。

现在，这种单片机的使用领域已十分广泛。智能仪器、工业控制、家用电器、航空航天、汽车电子、设备领域、模块化系统、网络与通信等无处不见单片机的影子，单片机早已深深地融入我们每个人的生活之中。

关键词：单片机测控系统领域广泛

目录

第一章单片机概述

1.1 单片机的发展 (1)

1.2 单片机的基本概念............................................... .1

1.3 单片机构成的一般测控系统 (1)

1.4 硬件特性 (2)

第二章单片机的分类

2.1 通用型 (2)

2.2 总线型 (2)

2.3 控制型 (3)

第三章单片机的内部结构

3.1 运算器 (4)

3.2 控制器 (4)

3.3 主要寄存器 (4)

第四章单片机的工作原理 (5)

第五章单片机的应用范围

5.1 智能仪器 (6)

5.2 工业控制 (7)

5.3 家用电器 (7)

5.4 网络与通信 (7)

5.5 设备领域 (7)

5.6 模块化系统 (7)

5.7 汽车电子 (7)

总结 (8)

参考文献 (9)

第一章单片机概述

一、单片机的发展

单片机（Microcontrollers）诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大阶段，早期的SCM单片机都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8051，此后在8051上发展出了MCS51系列MCU系统。基于这一系统的单片机系统直到现在还在广泛使用。随着工业控制领域要求的提高，开始出现了16位单片机，但因为性价比不理想并未得到很广泛的应用。90年代后随着消费电子产品大发展，单片机技术得到了巨大提高。随着INTEL i960系列特别是后来的ARM系列的广泛

应用，32

位单片机迅速取代16位单片机的高端地位，并且进入主流市场。

而传统的8位单片机的性能也得到了飞速提高，处理能力比起80年代提高了数百倍。高端的32位Soc单片机主频已经超过300MHz，性能直追90年代中期的专用处理器，而普通的型号出厂价格跌落至1美元，最高端的型号也只有10美元。当代单片机系统已经不再只在裸机环境下开发和使用，大量专用的嵌入式操作系统被广泛应用在全系列的单片机上。而在作为掌上电脑和手机核心处理的高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。

二、单片机的基本概念

单片机（Single Chip Microcomputer/Microcontroller）实质上就是一种计算机，是将CPU、RAM、ROM、和多种接口都集成到一块芯片上的微型计算机。单片机的开发过程就是利用单片机的输入输出接口（I/O）构造输入输出系统，检测某种信息及进行相应控制，利用单片机程序实现整个过程的智能控制。

三、单片机构成的一般测控系统

待测信息传感器A/D转换显示

相应动作控制器操作

单片机处理

控制信号

单片机一般测控系统

VA,IA

利用相应传感器（温度传感器、湿度传感器、光电器件、灰尘粒度分析仪等）取得信息，与设定的标准值进行比较，再反馈给相应设备（空调、喷水、灯光、除尘等）控制该信息恒定。

四、硬件特性

1、主流单片机包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM、 2个16位定时/计数器、4个8位并行口、全双工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP。

2、系统结构简单，使用方便，实现模块化；

3、单片机可靠性高，可工作到10^6 ~10^7小时无故障；

4、处理功能强，速度快。

5、低电压，低功耗，便于生产便携式产品

6、控制功能强

7、环境适应能力强。

第二章单片机的分类

单片机（Microcontrollers）作为计算机发展的一个重要分支领域，根据发展情况，从不同角度，单片机大致可以分为通用型/专用型、总线型/非总线型及工控型/家电型。

通用型

这是按单片机（Microcontrollers）适用范围来区分的。例如，80C51式通用型单片机，它不是为某种专门用途设计的；专用型单片机是针对一类产品甚至某一个产品设计生产的，例如为了满足电子体温计的要求，在片内集成ADC接口等功能的温度测量控制电路。

总线型

这是按单片机（Microcontrollers）是否提供并行总线来区分的。总线型单片机普遍设置有并行地址总线、数据总线、控制总线，这些引脚用以扩展并行外围器件都可通过串行口与单片机连接，另外，许多单片机已把所需要的外围器件及外设接口集成一片内，因此在许多情况下可以不要并行扩展总线，大大减省封装成本和芯片体积，这类单片机称为非总线型单片机。