基于DS18B20的温度测量模块设计.docx

单片机的发展与应用概述 单片机简介 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术将具有数据处理能力（如算术运算、逻辑运算、数据传送、中断处理）的中央处理器（CPU），随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ROM）、输入/输出（I/O）电路，可能还包括定时/计数器、串行通信口（SCI）、显示驱动电路（LCD工LED驱动电路）/脉宽调制（PWM）电路、模数转换器等电路集成到一片芯片上，构成一个既小而又完善的计算机系统，结构框图如图1-1所示。这些电路能在软件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的任务。图 1-1 单片机结构框图 由以上分析可以看出，单片机除了具备微处理品的功能外，还可以单独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这也是单片机最大的特点。 单片机与单板机或个人计算机具有本质的区别。单片机的应用属于芯片级应用，需要用户了解单片机制芯片一结构和指令系统以及其他集成电路应用技术和系统设计所需要的理论与技术，并对芯片定稿特定的应用程序，才能使其具备特定的功能。 不同的单片机具有不同的硬件特征和软件特征。硬件特征取决于单片机芯片的内部结构用户要使用某种单片机，必须了解该型号产品是否满足需要的功能和应用系统所要求的特性指标。这里的技术包括功能功能特性/控制特性和电气特性等，需要从生产厂商的技术手册中得到。软件特征是指指令系统特性和开发支持环境，指令特性即单片机的寻址方式、数据处理和逻辑处理方式，输入输出特性以及对电源的要求等。开发支持的环境包括指令的兼容以及可移植性，支持软件以及硬件资源。要利用某型号单片机开发自己的应用系统，掌握其结构特征和技术特征是必须的。单片机的特点单片机的一块半导体芯片集成了一台微型计算机的基本部件，在硬件结构、指令功能方面均有独特之处，主要特点如下。（1）单片机内集成了存储器。由于电路集成度的限制，单片机片内存储器容量有限，必要时可以在片外扩展存储器。（2）单片机存储结构将ROM和RAM严格分工。ROM为程序存储器，只存放程序、常数及数据表格；RAM则为数据存储器。两个存储空间采用不同的寻址方式，使用不同的指针，PC指向程序存储器，DPTR指向数据存储器。（3）为了满足工业控制的需要，单片机有很强的位处理功能，在其他逻辑控制功能方面也都优于一般的8位微处理器。（4）8位处理器的引脚功能一般都是固定的。由于单片机带有一定数量的接口电路，所需的引脚较多，但芯片的引脚数受到制造工艺的限制，如8位单片机芯片引脚数一般为40.为了解决实际相脚 数和需要数的矛盾，单片机的多数引脚具有复用功能。（5）单片机类型多，并且便于扩展功能。（6）单片机把微型计算机的各个部分集成在一块芯片上，极大地缩短了系统内信号的传送距离，从而提高了系统的可靠性及运行速度。 由于单片机具有体积小、速度快、功耗低、性能可靠、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、家用电器等领域得到了日益广泛的应用。1.13 单片机的应用领域 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制领域，大致可分为以下几个方面。在智能仪器仪表中的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可以实现如电压、功率、频率、温度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度和压力等物理量的测量。采用单片机控制使仪器仪表数字化、智能化和微型化，并且功能比采用电子或数字电路更加强大。在工业控制中的应用工业自动化能使工业产品的生产处于最佳状态，是提高经济效益、改善产品质量和减轻劳动强度有效的科技手段。单片机广泛应用于工业自动化控制系统中，无论是数据采集、过程控制，还是生产线上的机器人系统，单片机都融入其中并发挥着重要的作用，如数控机床、汽车安全技术检测、各种报警系统等。在家用电器中的应用现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，如洗衣机、冰箱、空调、微波炉、电视机、VCD、音响设备、手机和BP机等。在计算机网络和通信领域的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络的通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，如手机、电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统和列车无线通信系统等。单片机在医用设备领域中的应用单片机在医用设备中的用途也相当广泛，如呼吸机、各种分析仪、监护仪、超声诊断设备以及病床呼叫系统等。此外，单片机在工商、金融、科研、教育和国防航空等领域的应用也十分广泛。1.2 单片机的发展1.2.1 单片机的发展概况单片机诞生于20世纪70年代。如果以8位单片机的推出作为单片机发展的起点，单片机的发展大致可分为3个阶段。第一阶段