单片机系统由硬件和软件两部分组成,合理划分软硬件功能至关重要。有些功能既可用硬件实现,也可用软件完成。硬件实现通常能提高系统的实时性和可靠性,如通过硬件电路实现信号的滤波和放大;软件实现则可降低系统成本,简化硬件结构,如利用软件算法实现数字滤波。在划分软硬件功能时,需综合考虑系统的性能要求、成本限制和开发难度等因素。例如,对于对实时性要求极高的任务,优先采用硬件实现;对于一些复杂的算法和逻辑控制,采用软件实现更为合适。通过编程,单片机可以实现复杂的逻辑控制和数据处理任务,提高设备的智能化水平。存储器单片机STGIPN3H60

单片机与传感器的高效连接是实现数据采集的基础。模拟传感器(如温度传感器、压力传感器)需通过 A/D 转换接口与单片机相连,设计时需考虑信号放大、滤波等预处理电路,确保转换精度;数字传感器(如数字温湿度传感器 DHT11)可直接通过 I²C、SPI 等数字接口与单片机通信,简化硬件设计。此外,还有特殊接口的传感器,如超声波传感器通过定时器测量脉冲时间计算距离,红外传感器输出高低电平信号触发单片机中断。在环境监测系统中,单片机同时连接温湿度、光照、PM2.5 等多种传感器,实时采集数据并上传至服务器,为决策提供依据。合理的传感器接口设计能够充分发挥单片机的控制能力,拓展应用场景。存储器 IC 开发工具单片机STM32C031C4U6单片机的编程相对简单,让开发者能够快速地实现自己的设计思路。

STM32 系列单片机由意法半导体推出,基于 ARM Cortex-M 内核,凭借高性能、低成本、低功耗等优势,在市场上占据重要地位。STM32 产品线丰富,涵盖多个系列,从入门级的 STM32F0,到高性能的 STM32F7,可满足不同应用场景的需求。该系列单片机集成了丰富的外设,如 SPI、I2C、USART 等通信接口,以及 ADC、DAC 等模拟接口,为系统设计提供了极大的灵活性。此外,STM32CubeMX 等开发工具的出现,进一步简化了开发流程,开发者通过图形化界面配置外设,自动生成初始化代码,显著提高了开发效率。
定时器 / 计数器是单片机的重要功能模块,可用于定时控制、脉冲计数和 PWM 输出等。定时器通过对内部时钟信号计数实现定时功能,例如,在 51 系列单片机中,定时器 T0 可配置为 16 位模式,通过设置初值和工作方式,实现从几微秒到几十毫秒的定时。计数器则对外部输入脉冲计数,常用于测量频率或转速。PWM(脉冲宽度调制)输出可通过定时器实现,广泛应用于电机调速、LED 调光等场景。例如,在直流电机控制中,通过调整 PWM 信号的占空比,可精确控制电机转速。现代单片机通常集成多个定时器 / 计数器,且支持多种工作模式,提高了应用灵活性。专为物联网设计的单片机,内置无线通信模块,能轻松实现智能家居设备间的互联互通。

在全自动洗衣机的控制板上,单片机如同一位准确的指挥官。8 位 MCU 通过预设程序,接收水位传感器的模拟信号,将其转换为数字指令后,控制进水阀、电机等执行元件协同工作。当用户选择 “羊毛洗” 模式,单片机会自动调节转速至 500 转 / 分钟,水温控制在 30℃,同时实时监测筒内平衡状态,一旦检测到偏心量超过阈值,立即启动修正程序。这种闭环控制能力让洗衣机既能保护衣物不受损伤,又能降低能耗,其待机功耗可控制在 0.5W 以下,完全符合欧盟 ERP 能效标准。多通道单片机支持同时处理多个输入输出信号,在汽车电子控制系统中发挥关键作用。ADE7753ARSZRL SSOP20
单片机具备强大的运算和控制能力,是现代电子系统中不可或缺的关键部件。存储器单片机STGIPN3H60
当单片机内置 I/O 口数量不足时,需进行扩展。常见的扩展方法有并行扩展和串行扩展两种。并行扩展通过地址总线和数据总线连接 I/O 扩展芯片(如 8255A),可同时扩展多个 I/O 口,但占用资源较多;串行扩展则通过 SPI、I²C 等串行总线连接扩展芯片(如 MCP23S17、PCF8574),占用引脚少,但数据传输速度较慢。例如,在一个需要连接多个按键和 LED 的系统中,可使用 I²C 接口的 PCF8574 扩展 8 个 I/O 口,通过两线(SDA、SCL)即可实现通信。此外,还可利用单片机的 GPIO 模拟串行通信协议,进一步灵活扩展 I/O 功能。存储器单片机STGIPN3H60