及应用水平越来越高和互联网连接已是种明显的走向。
单片机从功能上讲可以说是万用机。
目前,单片机正朝着高性能和多品种方向发展,趋势将是进步向着化低功耗小体积大容量高性能低价格和外围电路内装化等几个方面发展。
当今,单片机广泛地用于各种仪器仪表,使仪器仪表智能化,并可以提高测量的自动化程度和精度,简化仪器仪表的硬件结构,提高其性能价格比。
单片机也广泛地用于各种实时控制系统中。
例如,在工业测控航空航天尖端武器机器人等各种实时控制系统中,都可以用单片机作为控制器。
单片机的实时数据处理能力和控制功能,可使系统保持在最佳工作状态,提高系统的工作效率和产品质量。
自从单片机诞生以后,它就步入了人类生活,如洗衣机电冰箱电子玩具收录机等家用电器配上单片机后,提高了智能化程度,增加了功能,倍受人们喜爱。
单片机将使人类生活更加方便舒适丰富多彩。
单片机已成为计算机发展和应用的个重要方面。
单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。
从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。
这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的次革命。
随着半导体工艺技术的发展及系统设计水平的提高,单片机还会不断产生新的变化和进步。
在不久的将来,最终单片机与微机系统之间的距离越来越小,甚至难以辨认。
关于单片机单片机的发展单片机自问世以来,性能不断提高和完善,其资源又能满足很多应用场合的需要,加之单片机具有集成度高功能强速度快体积小功耗低使用方便价格低廉等特点,因此,在工业控制智能仪器仪表数据采集和处理通信系统高级计算器家用电器等领域的应用日益广泛,并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统。
单片机的潜力越来越被人们所重视。
特别是当前用工艺制成的各种单片机,由于功耗低,使用的温度范围大,抗干扰能力强能满足些特殊要求的应用场合,更加扩大了单片机的应用范围,也进步促使单片机性能的发展。
而现在单片机在液晶显示上也有了很多的应用。
随着科技不断进步,各种显示技术如雨后春笋般诞生,由于液晶显示器具有轻薄短小低耗电量无辐射危险,平面直角显示以及影像稳定不闪烁等优势,在近年来价格不断下跌的吸引下,逐渐取代之主流地位,显示器明日之星架势十足。
液晶显示器件从初期的实验室到现在的生产厂家,已形成较大规模的生产能力,使液晶显示形成了的产业部门。
而今,液晶显示已经应用于人们生产生活中的各个领域,人们时时处处都要与这神奇而又普通的产品打交道。
液晶显示技术以它跨越多学科的工作原理,高技术专业化的制造工艺使它披上了层神秘的面纱,而它轻巧薄形的体态,独特而理想的性能以及广泛的应用价值,又使它充满魅力,深深地吸引着人们。
在单片机技术日趋成熟的今天,其灵活的硬件电路的设计和软件的设计,让单片机得到了广泛的应用,几乎是从小的电子产品,到大的工业控制,单片机都起到了举足轻重的作用。
单片机小的系统结构几乎是所有具有可编程硬件的个缩影,可谓是麻雀虽小,肝胆俱全,单片机的学习和研究是对微机系统学习和研究的简捷途径。
在目前,用户对单片机的需要越来越多,但是,要求也越来越高,因此,单片机也在不断的发展和进步。
单片机的技术进步主要反映在内部结构功率消耗外部电压等级以及制造工艺上。
在这几方面,较为典型地说明了数字单片机的水平。
下面分别就这三个方面说明单片机的技术进步状况。
内部结构的进步单片机在内部已集成了越来越多的部件,这些部件包括般常用的电路,例如定时器,比较器,转换器,转换器,串行通信接口,电路,控制器等。
有的单片机为了构成控制网络或形成局部网,内部含有局部网络控制模块。
例如,公司的公司的系列等。
特别是在单片机中,内部还含有个。
因此,这类单片机十分容易构成网络。
特别是在控制,系统较为复杂时,构成个控制网络十分有用。
为了能在变频控制中方便使用单片机,形成最具经济效益的嵌入式控制系统。
有的单片机内部设置了专门用于变频控制的脉宽调制控制电路,这些单片机有公司的系列系列公司的等。
在这些单片机中,脉宽调制电路有个通道输出,可产生三相脉宽调制交流电压,并内部含死区控制等功能。
功耗封装及电源电压的进步现在新的单片机的功耗越来越小,特别是很多单片机都设置了多种工作方式,这些工作方式包括等待,暂停,睡眠,空闲,节电等工作方式。
公司的单片机是个很典型的例子,在空闲时,其功耗为,而在节电方式中,其功耗只有。
而在功耗上最令人惊叹的是公司的单片机系列,它是个位的系列,有超低功耗工作方式。
它的低功耗方式有三种。
当电源为时,如果工作于方式,即使外围电路处于活动,由于不活动,振方式之前应禁止时钟丢失检测器。
通过将停机方式选择位置使处理器处于停机方式。
在复位时,完成正常的复位过程并从地址开始执行程序,任何有效的复位源都可以使退出停机方式。
能使退出停机方式的复位源是外部复位时钟丢失检测器比较器外部转换启动信号。
例如,在不需要工作的段时间内可以被置于停机方式以节省功耗,在需要工作时用用比较器复位信号将其唤醒。
般来说,个低功耗的设计应采用最低的电源电压最低的频率,并尽可能地使用电源管理方式,以最大限度地节省功耗。
这些条件中的大多数都可以用软件实现或控制。
功耗计算在的和系列器件中消耗功率的两大部件是模拟部件和数字部件。
模拟部件的功耗对于所有的频率来说几乎是不变的数字部件的功耗随着频率的不同而有较大的变化。
模拟部件和数字部件的功耗加在起构成器件的总功耗。
本应用笔记中所介绍的器件消耗电流的计算方法适用于和和系列器件。
数据手册中总体直流电气特性节中给出了不同条件下器件的供电电流值。
电流值被分为数字部件在三种示例频率下和模拟部件两部分。
所给出的模拟电流值是所有模拟外设都工作时的数值。
每个模拟外设的供电电流可以在数据手册中与外设相关的章节中查到。
内部和外部振荡器比较除了使用较低的频率之外,设计者还可以通过合理地选择时钟源达到减小功耗的目的。
内部振荡器消耗数字电源电流的典型值为,用于驱动外部振荡器的电流是变化的。
对于个外部振荡源例如个晶体,驱动电流由模拟电源提供用软件通过配置外部振荡器控制寄存器的位来设置。
在驱动电流较大时,用户可以使用内部振荡器以节省功耗,但是在最低的设置下,外部振荡器使用不到的电流,小于内部振荡器所使用的电流。
下面列出了几个典型测量电流值。
这些测量值对于不同的器件可能不样。
驱动电平应保持最低以节省功耗,但又应足够高以使外部振荡器能够起振。
下表列出了电流与外部振荡器频率控制位设置的关系。
数字外设对于粗略的计算,个经验公式是假设的工作电流,如果模拟部件比较器等被允许。
这个经验公式假定使用的电源电压。
较低的电源电压将使功耗降低。
在经验公式为在正常方式。
下表列出了用于估算电源电流的经验数据。
数字电流消耗典型值电源方式正常等待注意数字电源电流与使用多少个数字外设无关,电源电流与的频率及电源电压成正比。
模拟外设每个模拟外设的供电电流值都在数据表中关于这个外设的部分给出通常在该部分的最后。
建议禁止所有不用的外设部件以降低功耗。
为方便起见,将和模拟外设的供电电流值列于下表模拟外设供电电流模拟外设典型电流值监视器总处于允许状态内部带隙基准和驱动器温度传感器比较器每个每个内部振荡器使用数字电源注意模拟功耗与频率相对无关。
总电流计算当所需要的频率电源电压及外设部件都已经确定后,可以估算总的电源电流。
所使用的模拟外设电流将每个被允许的模拟外设的电流加在起加上所使用的数字电流在给定频率电源方式和电源电压下计算就得到总的电源电流。
如果所有的模拟外设都被允许,则所用模拟电流大约为。
计算举例下面是电源电流计算的几个例子。
每个应用在不同的时间,可以使用不同的电源方式频率和外设部件。
因此,功率管理指标需要几种不同的电源电流计算。
数字部件和模拟部件所使用的电流分别计算然后加到起得到总电流。
例在个的系统中使用器件。
对个参数采样,将样本处理后经输出。
由于在该应用中需要进行采样和处理,选择内部振荡器提供的频率。
模拟部件外设供电电流内部内部振荡器个监视器总模拟电流数字部件在正常方式工作频率为总电流模拟数字例假设我们仍然估算例中同个应用的电源电流。
如果采样处理是个猝发操作即间歇性地需要采样和转换,我们可以选择平时将置于等待方式,经过个规定的时间间隔后,再用个定时器将其唤醒。
在这种情况下,可以通过计算平均电流来估算功率需求。
器件将在正常方式用于采样和数据转换和等待方式在两个采样处理操作之间之间切换。
在正常方式和等待方式之间切换的周期等于采样速率。
这就允许我们在计算了等待方式的电源电流之后计算平均电源电流。
模拟部件在两次采样处理和输出之间,器件处于等待方式,模拟外设被禁止。
这种情况下模拟电流消耗为监视器数字部件在等待方式,工作频率为总电流在大多数应用中,模拟部件的功耗可以被忽略,这样来总电流就是数字部件的电流模拟数字注意,我们已经计算了等待方式下的电源电流和正常方式下的电源电流在例中。
我们还必须计算在每种方式下所消耗的时间,以计算所用器件的平均电流。
假设工作在低功耗跟踪方式,使用最大的转换时钟设置为时钟,我们需要的采样速率。
图中的电源周期为,采样速率。
处在正常方式下的时间是跟踪转换时间和将样本保存到存储器的时间。
在低功耗跟踪方式,需要个时钟用于跟踪和个时钟用于转换。
这个时钟在频率为时需要。
存储采样值需要






























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