定時器 / 計數(shù)器是單片機的重要功能模塊,可用于定時控制、脈沖計數(shù)和 PWM 輸出等。定時器通過對內(nèi)部時鐘信號計數(shù)實現(xiàn)定時功能,例如,在 51 系列單片機中,定時器 T0 可配置為 16 位模式,通過設(shè)置初值和工作方式,實現(xiàn)從幾微秒到幾十毫秒的定時。計數(shù)器則對外部輸入脈沖計數(shù),常用于測量頻率或轉(zhuǎn)速。PWM(脈沖寬度調(diào)制)輸出可通過定時器實現(xiàn),廣泛應(yīng)用于電機調(diào)速、LED 調(diào)光等場景。例如,在直流電機控制中,通過調(diào)整 PWM 信號的占空比,可精確控制電機轉(zhuǎn)速?,F(xiàn)代單片機通常集成多個定時器 / 計數(shù)器,且支持多種工作模式,提高了應(yīng)用靈活性。通過合理的電路設(shè)計和編程,可以實現(xiàn)單片機的低功耗運行,延長設(shè)備使用壽命。AD8302ARU-REEL7
智能穿戴設(shè)備(如智能手表、手環(huán)、耳機)的普及得益于單片機的小型化和低功耗設(shè)計。單片機在其中負責(zé)傳感器數(shù)據(jù)采集(如加速度計、心率傳感器)、數(shù)據(jù)處理和無線通信(如藍牙傳輸)。例如,F(xiàn)itbit 智能手環(huán)通過單片機實時監(jiān)測用戶步數(shù)、睡眠質(zhì)量等數(shù)據(jù),并同步至手機;Apple Watch 則利用高性能單片機實現(xiàn) GPS 定位、運動檢測等復(fù)雜功能。為延長電池續(xù)航,穿戴設(shè)備通常采用休眠模式和動態(tài)電源管理,單片機在低功耗狀態(tài)下仍能保持基本功能運行。ADUM2201ARW單片機的定時器功能十分實用,可用于定時觸發(fā)各種操作和事件。
單片機主要由 CPU、存儲器和 I/O 接口三大部分組成。CPU 是單片機的 “大腦”,負責(zé)執(zhí)行指令和數(shù)據(jù)處理;存儲器分為程序存儲器(ROM)和數(shù)據(jù)存儲器(RAM),ROM 用于存儲程序代碼,RAM 用于臨時存儲運行數(shù)據(jù);I/O 接口則是單片機與外部設(shè)備通信的橋梁,包括數(shù)字輸入 / 輸出(GPIO)、模擬輸入 / 輸出(ADC/DAC)、串行通信接口(UART、SPI、I2C)等。以 51 系列單片機為例,其典型結(jié)構(gòu)包含 8 位 CPU、4KB ROM、128B RAM、32 個 I/O 口、2 個 16 位定時器 / 計數(shù)器和 1 個全雙工串行口,這種結(jié)構(gòu)為單片機的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
智能電表的計量模塊里,單片機承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集與處理的雙重任務(wù)。它內(nèi)置 16 位 ADC 轉(zhuǎn)換器,能將電流、電壓信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,通過計量算法計算出有功功率、無功功率等參數(shù),精度達到 0.2 級。每 15 分鐘,單片機會將用電數(shù)據(jù)存儲到 Flash 存儲器中,即使斷電也能保存 6 個月以上的數(shù)據(jù)。同時,它支持紅外通信與電力線載波兩種方式,抄表員既可以現(xiàn)場讀取數(shù)據(jù),也能通過遠程系統(tǒng)自動抄表,數(shù)據(jù)傳輸誤差率低于 0.01%,徹底解決了傳統(tǒng)人工抄表的效率低下問題。基于單片機的控制系統(tǒng),能夠?qū)﹄姍C進行精確調(diào)速,廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化生產(chǎn)線等領(lǐng)域。
單片機編程主要使用匯編語言和高級語言(如 C 語言)。匯編語言是與硬件直接對應(yīng)的低級語言,指令執(zhí)行效率高,但開發(fā)難度大、可讀性差,適合對性能要求極高的場景。例如,在早期的單片機開發(fā)中,工程師使用匯編語言編寫代碼,精確控制每個寄存器和 I/O 口。隨著技術(shù)發(fā)展,C 語言因其結(jié)構(gòu)化編程、可移植性強等優(yōu)點,成為單片機開發(fā)的主流語言。通過 C 語言,開發(fā)者可以更高效地編寫代碼,如使用函數(shù)封裝復(fù)雜功能、利用指針直接操作硬件地址等。例如,在 STM32 單片機開發(fā)中,C 語言配合標準外設(shè)庫或 HAL 庫,縮短了開發(fā)周期。單片機可以通過串口、I2C、SPI等通信接口與其他設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換。AD8315ARMZ-REEL
單片機是一種集成電路芯片,它將CPU、內(nèi)存、輸入輸出接口等集成于一體,功能強大且小巧。AD8302ARU-REEL7
物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站:無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點設(shè)備中,單片機是連接物理世界與數(shù)字世界的橋梁。它采用低功耗設(shè)計,在休眠模式下電流只有 10μA,使用兩節(jié) AA 電池就能工作 2 年以上。通過 LoRa 無線模塊,單片機能將溫度、濕度等傳感數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)關(guān),傳輸距離可達 2 公里,采用擴頻技術(shù)確保在復(fù)雜環(huán)境下的通信可靠性。在智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用中,數(shù)百個這樣的節(jié)點分布在農(nóng)田各處,單片機通過自適應(yīng)組網(wǎng)算法自動構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò),當某個節(jié)點故障時,會自動切換到備用路由,保證數(shù)據(jù)傳輸不中斷。AD8302ARU-REEL7