单片机基础电气工程及其自动化毕业论文中英文翻译Word文档格式.docx

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therecanstillbeasignificantsavinginI/

Oandotherchipscomparedtoaconventionalmicroprocessorbasedcircuit.MoreexactreplacementsforROMdevicescanbeobtainedintheformofvariantswith‘piggy-back’EPROM（ErasableProgrammableROM）socketsordeviceswithEPROMinsteadofROM.ThesedevicesarenaturallymoreexpensivethantheequivalentROMdevice,butdoprovidecompletecircuitequivalents.EPROMbaseddevicesarealsoextremelyattractiveforlow-volumeapplicationswheretheyprovidetheadvantagesofasingle-chipdevice,intermsofon-chipI/O,etc,withtheconvenienceofflexibleuserprogrammability.

RandomAccessMemory（RAM）RAMisforthestorageofworkingvariablesanddatausedduringprogramexecution.Thesizeofthismemoryvarieswithdevicetypebutithasthesamecharacteristicwidth（4,8,16bits,etc.）astheprocessor.Specialfunctionregisters，suchasastackpointerortimerregisterareoftenlogicallyincorporatedintotheRAMarea.ItisunnecessarytomakeadistinctionbetweenRAMandprocessorregisterasisdoneinthecaseofamicroprocessorsystemsinceRAMandregistersarenotusuallyphysicallyseparatedinamicrocomputer.

CentralProcessingUnit（CPU）TheCPUismuchlikethatofanymicroprocessor.Manyapplicationsofmicrocomputersandmicrocontrollersinvolvethehandingofbinary-codeddecimal（BCD）data（fornumericaldisplays,forexample）,henceitiscommontofindthattheCPUiswelladaptedtohandingthistypeofdata.Itisalsocommontofindgoodfacilitiesfortesting,settingandresettingindividualbitsofmemoryorI/Osincemanycontrollerapplicationsinvolvetheturningonandoffofsingleoutputlinesorthereadingofasingleline.Theselinesarereadilyinterfacedtotwo-statedevicessuchasswitches,thermostats,solid-statesrelays,valves,motors,etc.

ParallelInput/OutputParallelInputandoutputschemesvarysomewhatindifferentmicrocomputers;

inmostamechanismisprovidedtoatleastallowsomeflexibilityofchoosingwhichpinsareoutputsandwhichareinputs.Thismayapplytoallorsomeoftheports.SomeI/Olinesaresuitablefordirectinterfacingto,forexample,fluorescentdisplays,orcanprovidesufficientcurrenttomakeinterfacingtoothercomponentsstraightforward.SomedevicesallowanI/Oporttobeconfiguredasa

systembustoallowoff-chipmemoryandI/Oexpansion.Thisfacilityispotentiallyusefulasaproductrangedevelops,sincesuccessiveenhancementsmaybecometoobigforon-chipmemoryanditisundesirablenottobuildontheexistingsoftwarebase.

SerialInput/OutputSerialcommunicationwithterminaldevicesisacommonmeansofprovidingalinkusingasmallnumberoflines.Thissortofcommunicationcanalsobeexploitedforinterfacingspecialfunctionchipsorlinkingseveralmicrocomputerstogether.Boththecommonasynchronousandsynchronouscommunicationschemesrequireprotocolsthatprovideframing（startandstop）information.ThiscanbeimplementedasahardwarefacilityorU（S）ARP（Universal（synchronous）asynchronousreceiver/transmitter）relievingtheprocessor（andtheapplicationsprogrammer）ofthislow-level,time-consuming,detail.Itismerelynecessarytoselectabaud-rateandpossiblyotheroptions（numberofstopbits,parity,etc.）andload（orreadfrom）theserialtransmitter（orreceiver）buffer.Serializationofthedatainthedataintheappropriateformatisthenhandledbythehardwarecircuit.

Timer/CounterFacilitiesManyapplicationsofsingle-chipmicrocomputersrequireaccurateevaluationofelapsedrealtime.Thiscanbedeterminedbycarefulassessmentoftheexecutiontimeofeachbranchinaprogrambutthisrapidlybecomesinefficientforallbutthesimplestprograms.Thepreferredapproachistouseatimercircuitthatcanindependentlycountprecisetimeincrementsandgenerateaninterruptafterapresettimehaselapsed.Thistypeoftimerisusuallyarrangedtobepreloadablewiththerequiredcount.Thetimerthendecrementsthisvalueproducinganinterruptorsettingaflagwhenthecounterreacheszero.Bettertimersthenhavetheabilitytoautomaticallyreloadtheinitialcountvalue.Thisrelievestheprogrammeroftheresponsibilityofreloadingthecounterandassessingtheelapsedtimebeforethetimerisrestarted,whichotherwisewouldbenecessaryifcontinuouspreciselytimedinterruptswererequired（asinaclock,forexample）.Sometimesassociatedwithatimerisaneventcounter.Withthisfacilitythereisusuallyasp

ecialinputpin,thatcandrivethecounterdirectly.

TimingComponentsTheclockcircuitryofmostmicrocomputersrequiresonlysimpletimingcomponents.Ifmaximumperformanceisrequired,acrystalmustbeusedtoensurethemaximumclockfrequencyisapproachedbutnotexceeded.Manyclockcircuitsalsoworkwitharesistorandcapacitoraslow-costtimingcomponentsorcanbedrivenfromanexternalsource.Thislatterarrangementisusefulifexternalsynchronizationofmicrocomputerisrequired.

单片机基础

单片机是数字计算机和集成电路发展中的一个顶峰，而这二者可以说是20世纪的两项最有意义的发明。

在单片机中有两种类型的体系结构。

一些采用的是分离的程序或数据存储器的哈佛建筑学结构，如下图3-4A-1所示，其他的一些根据原则，广泛采用通用计算机和微处理器，程序或数据存储器之间没有明确的区分开来的普林斯顿建筑学结构，如图3-4A-2所示。

如图3-4A-3所示，概括地说一个单片机是把组成微型计算机的各个功能部件集成在一块芯片中，构成一个完整的微型计算机。

只读程序存储器（ROM）ROM通常是为永久的应用程序。

很多微型计算机的非易变性存储器和微型控制器供大容积应用使用，并且设备的制造要求在芯片的制造期间，记忆的内容永久地被保存。

很清楚，因为变动不可能在制造以后，这就暗示着对只读存储器代码发展有了一定的限制。

在这个发展过程中可能需要包含一个稳定开放的计算机系统以及使用强有力的硬件仿效能力的软件工具。

有些制造商提供另外的ROM选择通过包含在他们的范围设备内有（或打算供用途使用）用户可编程序的记忆。

这些最简单的方法通常是通过使用某些输入/输出线作为数据和地址总线访问在微处理器方式下运行的外部设备。

作为单片机，此种设备可能在功能上表现为来自限制的I/O和改进的外部电路。

在生产的集成电路中使用这些只读存储器附加设备是非常常见的，其容量在片内ROM的扩展是不容发展的;

与一条基于微处理机的常规电路相比，在输入/输出和其他芯片上的容量可能仍然比较小。

ROM设备的替换可以得到以与背负式的EPROM（可擦除的可编程序存储器）的插口而不是ROM。

EPROM比等效ROM设备昂贵，但是与提供的完全电路等值。

EPROM在设备上的低音量应用也是非常有吸引力的，因为它们提供了根据在片内的输入/输出，等等，以及为用户提供一个方便灵活的可编程性的单片机设备。

随机存取存储器（RAM）RAM是用于存放所有在执行过程中的结果和中间数据。

其存储容量的大小随设备型号的变化而变化，但是它有同样典型宽度（4，8，

16位等等）作为处理器。

特殊功能计数器，例如堆栈指针或定时器记数器经常在逻辑上被合并到RAM区域里。

在微处理器系统情况下，RAM和处理器的记数器之间的区分是多余的，因为RAM和记数器通常在微型计算机没有完全被分离。

中央处理单元（CPU）CPU是整个单片机的核心部件。

微型计算机和微型控制器的许多应用都介入了十进制（BCD）数据（例如为数字显示），因此，共同发现了CPU能很好的适应传递此种数据。

因为许多控制器的应用都介入了打开和关上这唯一的一条输出线或访问这条线路的数据，这也是共同性发现用于设置和重新设置各自的位记忆或输入/输出的好的设备。

这些线很理所当然的成为了被连接的二状态设备例如开关、温箱、固态继电器、阀门、马达等等。

并行的输入/输出在不同的微型计算机系统中，其并行的输入/输出也不相同；

在大多数的机制中，至少提供允许一定的灵活性的选择，其中关于引脚的输出和输入，这可能适用于全部或部分的端口。

一些输入/输出线适用于直接访问，例如，萤光显示或者能提供足够的电流，使界面的其他组成部分简单明了。

有些设备允许输入/输出端口配置作为系统总线，允许片外记忆存储和输入/输出端口的扩展。

这项设施作为一个产品系列的开发是非常有潜力的，因为连续改进在对片内存储器也许会变得太大，这在现有的软件基础上是不可取的。

串行的输入/输出与终端设备的串行通信是提供共同链接的方式，使用很少数量的线。

这类通信可能在特殊功能芯片的连接或几台微型计算机的连接而被利用。

双方共同的异步和同步通信方案要求制定协议（开始和中止）的信息。

这可以被实施作为ARP（普遍（同步）异步接收器或发射机）缓冲处理器（和应用程序员）的低层次，耗时，细节的硬件设施。

选择波特率和其他可能的选择（结束位、同等位等）和负荷（或读出）串行发射机（或接收）缓冲区是仅仅不够的。

系列化的数据，数据的适当格式化处理，都由硬件电路来处理。

定时器/计数器微型计算机经常要求用来对外部事件进行实时控制或记录外部事件产生的次数。

如果要统计外部事件发生的次数那么用一个寄存器记录事件发生的个数就可以了，程序很简单，但也要用等待的方法来等待事件的发生。

首选的办法是使用一个定时器电路，可以独立的计数确切时间的递增，并产生一个中断后。

这种类型的计时器通常是需要有符合要求的计数器。

减法计数器是送入计数初值后，每送来一个脉冲，计数器就减1，减到0时产生一个时钟信号输出。

如果用作定时器，在计数值满值或

为0后，重新设置初始值自动开始新的计数过程。

这为程序员省掉了在定时器被重新开始之前重设初始值和估计所用时间的麻烦，否则必须要对中断进行连续精确地计时（例如在时钟当中）。

有时定时器和事件计数器是联系在一起的。

这种设备通常需要有一个特殊的输入引脚，可以直接控制计数器。

时间组分多数微型计算机时钟电路要求有简单的时间组分。

如果需要最佳性能，必须保证晶振趋近于时钟频率，但是不能大于时钟频率。

许多时钟电路也与电阻器和电容器一起使用作为低成本的时间组分或驱动外部输入。

如果微型计算机的外部同步是需要的，那外部输入驱动是十分有用的。

（注：

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