一、微控制器的基本概念
微控制器：將微處理器(cpu)、儲存器、i/o介面電路和相應實時控制器件整合在一塊晶元上，稱其為單片微型計算機，簡稱微控制器。
微型計算機：微處理器(cpu)、儲存器、i/o介面電路由匯流排有機地連線在一起的整體，稱為微型計算機。
微型計算機系統：微型計算機與外圍裝置、電源、系統軟體一起構成的系統，稱為微型計算機系統。
通用微機的cpu主要面向資料處理，其發展主要圍繞資料處理功能、計算速度和精度的進一步提高。例如，現今微機的cpu都支援浮點運算，採用流水線作業，並行處理、多級高速緩衝(cache)技術等。cpu的主頻達到數百兆赫茲(mhz)，字長普遍達到32位。
微控制器主要面向控制，控制中的資料型別及資料處理相對簡單，所以微控制器的資料處理功能比通用微機相對要弱一些，計算速度和精度也相對要低一些。例如，現在的微控制器產品的cpu大多不支援浮點運算，cpu還採用序列工作方式，其振盪頻率大多在百兆赫茲範圍內;在一些簡單應用系統中採用4位字長的cpu，在中、小規模應用場合廣泛採用8位字長微控制器，在一些複雜的中、大規模的應用系統中才採用16位字長微控制器，32位微控制器產品目前應用得還不多。
通用微機中儲存器組織結構主要針對增大儲存容量和cpu對資料的訪問速度。現今微機的記憶體容量達到了數百兆位元組(mb)，儲存體系採用多體、並讀技術和段、頁等多種管理模式。微控制器中儲存器的組織結構比較簡單，儲存器晶元直接掛接在微控制器的匯流排上，cpu對儲存器的讀寫按直接實體地址來定址儲存器單元，儲存器的定址空間一般都為64 kb。
通用微機中i/o介面主要考慮標準外設(如crt、標準鍵盤、滑鼠、印表機、硬碟、光碟等)。使用者通過標準匯流排連線外設，能達到即插即用。微控制器應用系統的外設都是非標準的，且千差萬別，種類很多。
微控制器的i/o介面實際上是向使用者提供的與外設連線的物理介面。使用者對外設的連線要設計具體的介面電路，需有熟練的介面電路設計技術。
二、微控制器的發展概況
1．4位微控制器階段
自2023年美國德克薩斯儀器公司首次推出4位微控制器tms-1000後，各個計算機生產公司競相推出4位微控制器。例如美國國家半導體公司(national semiconductor)的cop402系列，日本電氣公司(nec)的μpd75xx系列，美國洛克威爾公司(rockwell)的pps/1系列，日本松下公司的mn1400系列，富士通公司的mb88系列等。
4位微控制器主要用於家用電器、電子玩具等。
2．8位微控制器階段
2023年9月，美國intel公司首先推出了mcs-48系列8位微控制器以後，微控制器發展進入了乙個新的階段，8位微控制器紛紛應運而生。例如，莫斯特克(mostek)和仙童(fairchild)公司共同合作生產的3870(f8)系列，摩托羅拉(motorola)公司的6801系列等。
在2023年以前各廠家生產的8位微控制器，由於受整合度(幾千只管/片)的限制，一般沒有序列介面，並且定址空間的範圍小(小於8 kb)，從效能上看屬於低檔8位微控制器。隨著積體電路工藝水平的提高，在2023年到2023年期間整合度提高到幾萬只管/片，因而一些高效能的8位微控制器相繼問世。例如，2023年摩托羅拉公司的mc6801系列，齊洛格(zilog)公司的z8系列，2023年nec公司的μpd78xx系列，2023年intel公司的mcs-51系列。
這類微控制器的定址能力達64 kb，片內rom容量達4~8 kb，片內除帶有並行i/o口外，還有序列i/o口，甚至某些還有a/d轉換器功能。因此，把這類微控制器稱為高檔8位微控制器。 在高檔8位微控制器的基礎上，微控制器功能進一步得到提高，近年來推出了超8位微控制器。
如intel公司的8x252、upi-45283c152，zilog公司的super8，motorola公司的mc68hc等，它們不但進一步擴大了片內rom和ram的容量，同時還增加了通訊功能、dma傳輸功能以及高速i/o功能等。自2023年以來，各種高效能、大儲存容量、多功能的超8位微控制器不斷湧現，它們代表了微控制器的發展方向，在微控制器應用領域發揮著越來越大的作用。
8位微控制器由於功能強，被廣泛用於工業控制、智慧型介面、儀器儀表等各個領域。
3．16位微控制器階段
2023年以後，積體電路的整合度可達十幾萬只管/片，16位微控制器逐漸問世。這一階段的代表產品有1983 年intel公司推出的mcs-96系列，2023年intel公司又推出的80c96，美國國家半導體公司推出的hpc16040和nec公司推出的783xx系列等。
16位微控制器把微控制器的功能又推向了乙個新的階段。如mcs-96系列的整合度為12萬只管/片，片內含16位cpu、8 kb rom、節ram、5個8位並行i/o口、4個全雙工序列口、4個16位定時器/計數器、8級中斷處理系統。mcs-96系列還具有多種i/o功能，如高速輸入/輸出(hsio)、脈衝寬度調製(pwm)輸出、特殊用途的監視定時器(watchdog)等等。
16位微控制器可用於高速複雜的控制系統。
4．32位微控制器
近年來，各個計算機生產廠家已進入更高效能的32位微控制器研製、生產階段。由於控制領域對32位微控制器需求並不十分迫切，所以32位微控制器的應用並不很多。
需要提及的是，微控制器的發展雖然按先後順序經歷了4位、8位、16位的階段，但從實際使用情況看，並沒有出現推陳出新、以新代舊的局面。4位、8位、16位微控制器仍各有應用領域，如4位微控制器在一些簡單家用電器、高檔玩具中仍有應用，8位微控制器在中、小規模應用場合仍佔主流地位，16位微控制器在比較複雜的控制系統中才有應用。
三、微控制器的特點及應用
1.微控制器的特點
微控制器的儲存器rom和ram是嚴格區分的。rom稱為程式儲存器，只存放程式、固定常數及資料**。ram則為資料儲存器，用作工作區及存放使用者資料。
這樣的結構主要是考慮到微控制器用於控制系統中，有較大的程式儲存器空間，把開發成功的程式固化在rom中，而把少量的隨機資料存放在ram中。這樣，小容量的資料儲存器能以高速ram形式整合在微控制器內，以加速微控制器的執行速度。但微控制器內的ram是作為資料儲存器用，而不是當作高速緩衝儲存器(cache)使用。
採用面向控制的指令系統。為滿足控制的需要，微控制器有更強的邏輯控制能力，特別是具有很強的位處理能力。
微控制器的i/o引腳通常是多功能的。由於微控制器晶元上引腳數目有限，為了解決實際引腳數和需要的訊號線的矛盾，採用了引腳功能復用的方法。引腳處於何種功能，可由指令來設定或由機器狀態來區分。
微控制器的外部擴充套件能力強。在內部的各種功能部分不能滿足應用需求時，均可在外部進行擴充套件(如擴充套件rom、ram，i/o介面，定時器/計數器，中斷系統等)，與許多通用的微機介面晶元相容，給應用系統設計帶來極大的方便和靈活性。
2.微控制器的應用範圍
工業控制。微控制器可以構成各種工業控制系統、資料採集系統等。如數控工具機、自動生產線控制、電機控制、溫度控制等。
儀器儀表。如智慧型儀器、醫療器械、數字示波器等。
計算機外部裝置與智慧型介面。如圖形終端機、傳真機、影印機、印表機、繪圖儀、磁碟/磁帶機、智慧型終端機等。
商用產品。如自動售貨機、電子收款機、電子秤等。
家用電器。如微波爐、電視機、空調、洗衣機、錄影機、音響裝置等。
四、微控制器在生生活中的應用例項
系統選用以低成本、功耗小、效能良好的8位a／d型ht46r47微控制器為控制核心的控制電路。引腳如圖1所示。
1.他的主要特性如下：
·工作電壓：fsys＝4 mhz：2．2～5．5 v；
·13位雙向輸入／輸出口；
·8位帶溢位中斷的可程式設計定時／計數器，具有7級預分頻器；
·石英晶體或rc振盪器；
·看門狗定時器；
·2 048×14位的程式儲存器prom；
·64×8位的資料儲存器ram；
·在vdd＝5 v且系統時鐘為8 mhz時，指令時鐘為0．5μs；
·四通道9位的a／d轉換器；
·指令執行時間皆為1或2個指令週期低電壓復位功能。
2.工作原理：電飯煲的工作原理如圖2所示。
通電後，系統進入待機狀態，此時系統可接收使用者的功能選擇，使用者所選功能通過顯示電路顯示出來，當使用者按下確定鍵時，mcu開始對溫度進行監測，對各種功能進行相應的加熱控制，直至功能結束時，發出聲音報警提示。
3.軟體設計：模糊控制的軟體流程如圖4所示，
在圖4中，t1，t2，t3，t01，t02是時間引數，要根據電飯鍋的不同功率進行設定，其中t01＜t02。
在典型的750 w電飯鍋應用中取值如下：
t1＝2 min，t2＝30 s，t3＝5 min，
t01＝4 min，t02＝8 min主要步驟說明如下：
（1）通電加熱後，採用全功率加熱至60℃，進入a。
（2）a階段：記錄加熱電飯鍋膽從60～70℃所需時間t，t是與鍋內公尺和水的質量成正比的；
（3）b階段：以t1為時間單位，測量起止溫度t1，t2當t1＝t2時為沸騰狀態；
（4）c階段：根據a測公尺量所得到的時間t，和設定的引數t01，t02做比較，選擇適當的加熱功率進行加熱；
（5）以t2為時間單位，測量起止溫度t1，t2，當t1＝t2時為水乾狀態，停止加熱；
（6）用餘熱加熱公尺鈑t3時間，最後飯熟報警提示。
微控制器學習
自己不知不覺已經走過了五年的微控制器學習之旅。在2003年最初接觸微控制器的時候，在我心中覺得51就是微控制器，微控制器就是51，根本不知道還有其他微控制器的存在。那時候老師只教會了我們組合語言，根本不知道用c語言也可以進行微控制器開發。幸運的是，我加入了微控制器興趣小組，在老師的指導下，做了一系列...
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微控制器期末複習
第一作者 由於作者知識有限，如有錯誤，請多多包涵！一 填空題 1 微控制器由那些部件構成？答 處理器 cpu 儲存器 i o埠 定時 計數器 中斷系統以及系統匯流排構成，通過系統匯流排把各個部分連線起來。2 微控制器讀內 外部指令指令使用的指令？答 內 mov movc 外部 movx movc 3...