微控制器类型及其应用

微控制器是单个芯片，它用μC或UC表示。用于其控制器的制造技术是VLSI。微控制器的备用名称是嵌入式控制器。目前，市场上存在不同的微控制器类型，如4位，8位，64位＆128位。它是一种压缩的微型计算机，用于控制机器人，办公机器，机动车，家电和其他电子小工具中的嵌入式系统功能。微控制器中使用的不同组件是处理器，外围设备和内存。这些基本上用于不同的电子设备，该设备需要由设备的操作者给出的控制量。本文讨论了微控制器类型及其工作的概述。

什么是微控制器？

微控制器是一种小型，低成本，也可以用作嵌入式系统的芯片芯片。一些微控制器可以利用四位表达式并在时钟速率频率下工作，这通常包括：

• 一个8或16位微处理器。
• 内存的一小部分。
• 可编程ROM和闪存。
• 平行和串行I / O.
• 定时器和信号发生器。
• 模拟到数字和数字到模拟的转换

微控制器通常必须具有低功耗要求，因为它们控制的许多设备是电池供电的。微控制器用于许多消费电子，汽车发动机，计算机外围设备和测试或测量设备。这些非常适合持久的电池应用。现在使用的微控制器的主要部分植入其他装置。

微控制器工作

微控制器芯片是高速设备，但与计算机相比，它慢速。因此，每个指令将以快速速度在微控制器内执行。电源打开后，Quartz振荡器将通过控制逻辑寄存器激活。几秒钟，随着早期的制剂正在开发，然后将寄生电容器充电。

一旦电压水平达到其最高值和振荡器的频率，就会在特殊功能寄存器上写入写入比特的稳定过程。基于振荡器和整体电子器件的CLK的一切都将开始工作。这一切都需要极少的纳秒。

微控制器的主要功能是，可以考虑使用处理器内存的自包含系统。它的外围设备可以像8051微控制器一样使用。当目前使用的微控制器多数均嵌入其他类型的机器中，如电话设备，汽车和计算机系统外围设备。

微控制器类型的基础知识

任何用于存储，测量和显示信息的电器，否则措施包括其中的芯片。微控制器的基本结构包括不同的组件。

中央处理器

微控制器被称为CPU设备，用来携带和解码数据，并最终有效地完成分配的任务。通过使用一个中央处理单元，所有的微控制器部件都连接到一个特定的系统。通过可编程存储器获取的指令可以通过CPU解码。

记忆

在微控制器中，存储器芯片类似于微处理器，因为它存储了所有数据以及程序。微控制器设计有一定量的RAM / ROM /闪存，用于存储程序源代码。

I / O端口

基本上，这些端口用于接口或驱动不同的设备，如led、lcd、打印机等。

串行端口

串口用于在微控制器之间提供串行接口以及并行端口等其他外围设备之间的串行接口。

计时器

微控制器包括计时器否则计数器。这些用于管理微控制器中的定时和计数的所有操作。计数器的主要功能是计算外部脉冲，而通过定时器执行的操作是时钟功能，脉冲代，调制，测量频率，使振荡等。

ADC（模拟到数字转换器）

模数转换器是模数转换器的首字母缩写。ADC的主要功能是将模拟信号转换为数字信号。对于ADC，所需的输入信号是模拟信号，而数字信号的产生用于不同的数字应用，如测量设备

DAC（数字到模拟转换器）

DAC是数字-模拟转换器的缩写，用于对ADC执行反向功能。一般情况下，该设备用于管理直流电机等模拟设备。

解释控制

该控制器用于向正在运行的程序和解释提供延迟控制，否则是外部的。

特殊功能块

一些专为机器人等特殊设备而设计的特殊微控制器，空间系统包括特殊功能块。此块具有额外的端口，以执行一些特定的操作。

微控制器类型分类是什么？

微控制器的特征在于总线宽度，指令集和存储器结构。对于同一个家庭，可能存在不同的形式，不同的来源。本文将介绍新用户可能不知道的微控制器的一些基本类型。

微控制器的类型如图所示，它们的特征是它们的位、内存结构、内存/设备和指令集。让我们简单讨论一下。

微控制器类型根据位数

微控制器的位有8位、16位和32位微控制器。

在一个8位微控制器，内部总线为8位的点，然后ALU执行算术和逻辑操作。8位微控制器的示例是英特尔8031/8051，PIC1x和摩托罗拉MC68HC11系列。

这16位与8位相比，微控制器执行更高的精度和性能。例如，8位微控制器只能使用8位，导致每个循环的最终范围为0×00 - 0xFF（0-255）。相比之下，每个循环的16位微控制器具有位数据宽度的范围为0×0000 - 0xFFFF（0-65535）。

更长的计时器最极端的价值可能在某些应用和电路中证明是有用的。它可以在两个16位数字上自动运行。16位微控制器的一些示例是延长8051xa，pic2x，英特尔8096和摩托罗拉MC68HC12系列的16位MCU。

这32位微控制器使用32位指令来执行算术和逻辑操作。它们用于自动控制的设备，包括可植入的医疗设备，发动机控制系统，办公机器，设备和其他类型的嵌入式系统。有些例子是英特尔/ Atmel 251家族，Pic3x。

微控制器类型根据内存设备类型

它们被分成两种类型，它们是

• 嵌入式内存控制器
• 外部存储器微控制器

嵌入式内存微控制器：当嵌入式系统具有微控制器单元时，芯片上的所有功能块都称为嵌入式微控制器。例如，8051具有程序和数据存储器，I / O端口，串行通信，计数器和定时器以及芯片上的中断是嵌入式微控制器。

外部存储器微控制器：当嵌入式系统具有芯片上没有可用的所有功能块的微控制器单元时称为外部存储器微控制器。例如，8031在芯片上没有程序存储器是外部存储器微控制器。

微控制器类型根据指令集

CISC.：CISC是一个复杂的指令集电脑。它允许程序员使用一个指令来代替许多更简单的指令。

risc.当前位置RISC代表简化指令集计算机，这类指令集简化了微处理器的工业标准设计。它允许每条指令在任何寄存器上操作或使用任何寻址方式并同时存取程序和数据。

CISC和RISC的示例

CISC.：	MOV AX，4	risc.：		MOV AX，0
	mov bx，2			mov bx，4
	添加BX，AX			Mov残雪,2
			开始	添加AX，BX
			环形	开始

从上面的例子来看，RISC系统通过减少每条指令的时钟周期来缩短执行时间，并且CISC系统通过减少每个程序的指令数来缩短执行时间。RISC提供比CISC更好的执行。

微控制器类型根据内存架构类型

微控制器的内存架构是两种类型，它们就是：

• 哈佛记忆架构微控制器
• 普林斯顿记忆架构微控制器

哈佛记忆架构微控制器：微控制器单元具有用于程序和数据存储器的不同存储器地址空间的点，微控制器在处理器中具有哈佛内存架构。

普林斯顿内存架构微控制器:当微控制器对程序存储器和数据存储器有一个通用的存储器地址时，微控制器在处理器中有普林斯顿存储器结构。

微控制器类型

有不同的微控制器类型，如8051，PIC，AVR，ARM，

微控制器8051.

它是一个40pin微控制器，VCC为5V，连接到销40和销20处的VSS，其保持0V。并且有来自P1.0 - P1.7的输入和输出端口，具有开漏功能。Port3已有额外的功能。PIN36具有开漏条件，PIN17在微控制器内部具有内部拉动晶体管。

当我们在Port1应用逻辑1时，我们将在Port21处获得逻辑1，反之亦然。微控制器的编程是死亡的复杂性。基本上，我们以C语言编写一个程序，下次转换为MicrocoCtroller理解的机器语言。

复位引脚连接到PIN9，与电容器连接。当开关打开时，电容器开始充电，并且RST高。向复位引脚施加高重置微控制器。如果我们将逻辑零应用于此引脚，则程序从开头开始执行。

8051的内存架构

8051的存储器分为两部分。它们是程序存储器和数据存储器。程序内存存储正在执行的程序，而数据内存临时存储数据和结果。8051已经在许多设备中使用，主要是因为它很容易集成到一个设备中。微控制器主要应用于能源管理、触摸屏、汽车、医疗设备等领域。

和

8051单片机引脚说明

PIN-40：VCC是+ 5V DC的主电源。

销20：Vss -表示接地(0v)连接。

PIN 32-39：称为端口0 (P0.0到P0.7)，作为I/O端口。

PIN-31：地址锁存使能（ALE）用于解复用端口0的地址数据信号。

PIN-30：(EA)外部访问输入用于启用或禁用外部内存接口。如果没有外部内存要求，这个引脚总是高的。

PIN- 29：PSEN (Program Store Enable)用于从外部程序存储器读取信号。

PINS- 21-28：作为端口2（P 2.0至P 2.7） - 除了用作I / O端口之外，还使用该准二方位端口复用更高阶地址总线信号。

引脚18和19:用于连接外部晶体以提供系统时钟。

引脚10 - 17:此端口还提供其他一些功能，如中断，定时器输入，控制信号，用于外部存储器接口读写。这是一个具有内部上拉的准双向端口。

销9:它是一个复位引脚，用于将8051微控制器设置为其初始值，而微控制器正在工作或在应用程序的初始开始时。必须为2个机器周期设置高速标识。

引脚1 - 8：该端口无其他功能。端口1是准双向I/O端口。

瑞萨单片机

Renesas是最新的汽车微控制器系列，提供高性能特性，在宽阔而多功能的物品延伸方面具有极低的功耗。该微控制器提供了新的和先进的汽车应用所需的丰富功能安全性和嵌入式安全特性。微控制器CPU的核心结构支持高可靠性和高性能要求。

瑞萨微控制器的全形形式是“用于高级解决方案的文艺复兴区半导体”。这些微控制器对微处理器以及微控制器提供了最佳性能，以具有良好的性能特征以及其非常低的功率利用以及实心包装。

该微控制器具有巨大的内存容量以及引脚，因此这些内存在不同的汽车控制应用中使用。由于其高性能，最受欢迎的微控制器系列是RX以及RL78。Renesas RL78以及基于RX系列的微控制器的主要特点包括以下内容。

• 此微控制器中使用的架构是CISC哈佛架构，可提供高性能。
• RL78的系列可在8位以及16位微控制器中访问，而RX系列是32位微控制器。
• RL78系列微控制器是低功耗的微控制器，而RX系列提供高效率和性能。
• RL78系列微控制器可从20个引脚获得到128个销，而RX系列可用于48针微控制器到176针盒。
• 对于RL78微控制器，闪存范围为16KB至512KB，而对于RX系列，它是2MB。
• RX系列微控制器的RAM从2KB到128KB的范围。
• 瑞萨微控制器提供低功耗、高性能、适中的封装和最大范围的内存大小，并结合了特性丰富的外围设备。

• Renesas提供世界上最通用的微控制器系列，例如我们的RX系列提供多种类型的设备，其中包含32K闪光灯/ 4K RAM的内存变型到令人难以置信的8M闪存/ 512K RAM。
• 32位微控制器的RX系列是一种功能丰富的通用MCU，涵盖具有高速连接，数字信号处理和逆变器控制的各种嵌入式控制应用。
• RX微控制器系列使用32位增强型哈佛CISC架构来实现非常高的性能。

针描述

瑞萨微控制器的引脚布置如图所示：

它是一个20针微控制器。引脚9是VSS，接地引脚和VDD，电源引脚。它有三种不同的中断，是正常的中断，快速中断，高速中断。

正常的中断使用push和pop指令将有效寄存器存储在堆栈上。快速中断将程序计数器和处理器状态字自动存储在专用的备份寄存器中，因此响应时间更快。高速中断分配多达四个通用寄存器，由中断专门使用，以进一步扩大速度。

内部总线结构提供5个内部总线，以确保数据处理不会放慢速度。指令提取通过宽64位总线发生，因此由于CISC架构中使用的可变长度指令。

RX微控制器的功能和优点

• 采用多核技术实现低功耗
• 支持5V用于工业和设备设计的操作
• 可扩展性从48到145针，从32KB到1MB闪存，包括8KB的数据闪存
• 综合安全功能
• 集成了7 UART、I2C、8 SPI、比较器、12位ADC、10位DAC和24位ADC (RX21A)的丰富功能集，通过集成大部分功能降低系统成本

瑞萨微控制器的应用

• 工业自动化
• 通信应用程序
• 电机控制应用程序
• 测试和测量
• 医疗应用

AVR微控制器

AVR微控制器由Atmel公司的Alf-Egil Bogen和Vegard Wollan开发。AVR微控制器采用改进的哈佛RISC结构，数据和程序分开存储，与8051和PIC相比速度高。AVR代表一种lf-egil bogen和V.egard Wollan的R.ISC处理器。

8051和AVR控制器之间的差异

• 8051S是基于CISC架构的8位控制器，AVRS是基于RISC架构的8位控制器
• 8051消耗比AVR微控制器更多的功率
• 在8051中，我们可以比AVR单片机更容易地编程
• AVR的速度超过8051单片机

AVR控制器的分类

AVR微控制器分为三种类型：

• TinyAVR - 更少的内存，小尺寸，仅适用于更简单的应用程序
• Megaavr - 这些是最受欢迎的内存量（最多256 kB），内置外围设备数量越多，以及适用于中等到复杂的应用程序
• XmegaAVR -商业上用于复杂的应用程序，需要大的程序内存和高速

AVR单片机的特点

• 16KB的系统中可编程闪光灯
• 系统内可编程EEPROM 512B
• 具有额外功能的16位计时器
• 多个内部振荡器
• 内部，自我可编程指令闪存最多256K
• 使用ISP，JTAG或高压方法系统的系统可编程
• 可选引导码部分，具有独立锁定位进行保护
• 同步/异步串行外设（UART / USART）
• 串行外围接口总线（SPI）
• 通用串行接口(USI)为二/三线同步数据传输
• 看门狗定时器（WDT）
• 多种省电睡眠模式
• 10位A / D转换器，多路复用最多16个通道
• CAN和USB控制器支持
• 低压器件操作降至1.8V

有许多AVR系列微控制器，如Atmega8，Atmega16等。在本文中，我们讨论了Atmega328微控制器。Atmega328和Atmega8是PIN兼容的IC，但在功能上它们是不同的。Atmega328具有32kb的闪存，其中Atmega8具有8kb。其他差异是额外的SRAM和EEPROM，添加引脚更改中断和定时器。Atmega328的一些功能是：

Atmega328的功能

• 28针AVR微控制器
• 32kbytes的闪存程序存储器
• EEPROM数据存储器为1kbytes
• SRAM数据存储器为2kbytes
• I/O引脚为23
• 两个8位计时器
• A / D转换器
• 六通道PWM
• 内置usart.
• 外部振荡器：高达20MHz

针头描述Atmega328

它有28个引脚浸，如下图所示：

Vcc:数字电源电压。

接地:地面。

B:港端口B是8位双向I / O端口。即使时钟未运行，复位条件变为活动状态时，端口B引脚也会进行三维。

港口C:端口C是一个带有内部上拉电阻的7位双向I/O端口。

PC6 /重置

端口D：它是一个带内部上拉电阻的8位双向I / O端口。端口D的输出缓冲器由对称驱动特性组成。

AVCC：AVCC是ADC的电源电压引脚。

arf：ADC是ADC的模拟参考引脚。

AVR微控制器的应用

AVR微控制器有许多应用;它们用于家庭自动化，触摸屏，汽车，医疗设备和防御。

pic microcontroller.

PIC是由一般仪器的微电子，1993年开发的外围接口控制器。它由软件控制。它们可以被编程为完成许多任务并控制一行等级。PIC微控制器正在进入新的应用程序，如智能手机，音频配件，视频游戏外围设备和先进的医疗设备。

有很多照片，用PIC16F84和PIC16C84开始。但这些是唯一经济实惠的闪光照片。Microchip最近推出了具有更具吸引力的闪光芯片，例如16F628,16F877和18F452。16F877是旧16F84价格的两倍，但有八倍的代码大小，更多的RAM，更多的I / O引脚，UART，A / D转换器以及更多。

PIC16F877的功能

PIC16F877的功能包括以下内容。

• 高性能RISC CPU
• 最多8k x 14闪存程序内存的14个字
• 35指令（固定长度编码-14位）
• 368×8基于静态ram的数据存储器
• 高达256 x 8字节的EEPROM数据存储器
• 中断功能（最多14个源）
• 三种寻址模式（直接，间接，相对）
• 上电复位（POR）
• 哈佛架构记忆
• 省电睡眠模式
• 宽工作电压范围：2.0V至5.5V
• 高温下/源电流：25mA
• 基于蓄电池机

外围特征

3计时器/计数器（可编程预编程）

• Timer0，Timer2是8位定时器/计数器，其中8位预量标量
• Timer1是16位，可以通过外部水晶/时钟睡眠期间递增

两个捕获、比较、PWM模块

• 输入捕获函数记录一个引脚转换上的Timer1计数
• PWM功能输出是具有可编程时期和占空比的方波。

10位8通道模数转换器

带有9位地址检测的USART

具有主模式和I2C主/从站的同步串口

8位并行从端口

模拟功能

• 10位，最多8通道模数转换器（A / D）
• 棕色重置（BOR）
• 模拟比较器模块（从设备输入和比较器输出的可编程输入复用是外部可访问的）

PIC16F877A的PIN描述

PIC16F877A的引脚描述如下所述。

pic的优点

• 这是一个RISC设计
• 它的代码非常有效，允许图片通常与其更大的节目记忆一起运行，而不是其较大的竞争对手
• 它是一种低成本，时钟速度高

PIC16F877A的典型应用电路

以下电路由使用PIC微控制器控制的灯具组成。微控制器与外部晶体接口，提供时钟输入。

图片也是界面上的按钮,按下按钮,相应的单片机发送信号晶体管的基础,以开关晶体管,从而给适当的连接到继电器开关,允许通过交流电流灯和灯发光。操作状态显示在PIC微控制器的LCD界面上。

MSP微控制器

像MSP430这样的微控制器是16位微控制器。术语MSP是“混合信号处理器”的首字母缩略词。此微控制器系列采用德州仪器，设计用于低成本以及低功耗系统。该控制器包括16位数据总线，具有减少指令集的制模式-7，其允许更密集，更短，用于快速性能的编程代码。

该微控制器是一种集成电路，用于执行控制其他机器或设备的程序。它是一种微型设备，用于控制其他机器。该微控制器的特征通常可用其他类型的微控制器获得。

• 完整的SOC，如ADC，LCD，I / O端口，RAM，ROM，UART，看门狗定时器，基本计时器等。
• 它采用一个外置晶体和一个FLL(锁频环)振荡器，主要推导所有的内锁频
• 每条指令的功率利用率很低，只有4.2 nW
• 最常用的常量如-1,0,1,2,4,8的稳定生成器
• 典型的高速为300 ns，每个指令都是如3.3 MHz CLK
• 寻址模式为11，其中七种寻址模式用于源操作数和四个寻址模式，用于目标操作数。
• RISC架构与27个核心指示

实时容量完全，稳定，标称系统CLK频率只能在6个时钟后获得，只有MSP430从低功耗模式恢复。对于主晶体，没有等待开始稳定和振荡。

使用特殊功能组合核心指令，使程序在MSP430微控制器内使用汇编程序在C中轻松，以便在C中提供出色的功能以及灵活性。例如，甚至通过使用低指令计数，微控制器也能够跟踪整个指令集。

日立微控制器

Hitachi微控制器属于H8家族。H8等名称在大8位，16位和32位微控制器系列中使用。这些微控制器是通过瑞萨技术开发的。该技术成立于1990年的日立半导体。

摩托罗拉微控制器

摩托罗拉微控制器是一个极其合并的微控制器，用于具有高性能的数据处理过程。该微控制器的单位使用SIM（系统集成模块），TPU（时间处理单元）和QSM（排队串行模块）。

微控制器类型的优点

微控制器类型的优点包括以下内容。

• 可靠的
• 可重复使用的
• 高效节能
• 成本效益
• 可重复使用的
• 它需要更少的时间操作
• 这些是灵活的&非常小
• 由于他们的高度集成度，其规模和成本的系统可以降低。
• 使用额外的ROM，RAM和I / O端口，微控制器的接口很容易。
• 可以进行许多任务，因此人体效果可以减少。
• 使用简单，故障排除和系统维护简单。
• 它像微型计算机一样工作，没有任何数字部件

微控制器类型的缺点

微控制器类型的缺点包括以下内容。

• 编程的复杂性
• 静电敏感
• 与高功率器件的接口不能。
• 与微处理器相比，其结构更复杂。
• 通常，它用于MicroDexce
• 它只是执行不完整的号码。同时执行执行。
• 一般用于微型设备中
• 与微处理器相比，它具有更复杂的结构
• 该微控制器不能直接与更高功率的设备接口
• 它只同时执行有限数量的执行

微控制器类型的应用

微控制器主要用于嵌入式设备，而微处理器则用于个人计算机或其他设备。这些产品主要应用于不同的设备，如植入式医疗器械、电动工具、汽车发动机控制系统、办公室机器、遥控电器、玩具等。微控制器类型的主要应用包括以下方面。

• 汽车
• 手持计量系统
• 手机
• 计算机系统
• 安全警报
• 电器
• 当前的计
• 相机
• 微波炉
• 测量仪器
• 用于过程控制的设备
• 用于计量和测量装置，电压表，测量旋转物体
• 控制设备
• 工业自动化仪表设备
• 工业用仪器仪表
• 光敏
• 安全设备
• 过程控制设备
• 控制设备
• 火灾探测
• 温度传感
• 手机
• 汽车手机
• 洗衣机
• 相机
• 安全警报

因此，这一切都是关于微控制器类型概述。这些微控制器是单芯片微型计算机，其用于其制造的技术是VLSI。这些也称为嵌入式控制器，可在4位，8位，64位和128位中提供。该芯片旨在控制不同的嵌入式系统功能。以下是一个问题，微处理器和微控制器之间有什么区别？