單片計(jì)算機(jī)概述

單片計(jì)算機(jī)(single-chip computer)是指將計(jì)算機(jī)的主要部件制作在一個(gè)集成芯片上的微型計(jì)算機(jī)。單片計(jì)算機(jī)又稱為單片機(jī)或微控制器，從20世紀(jì)70年代開始，出現(xiàn)了4位單片計(jì)算機(jī)和8位單片計(jì)算機(jī)，20世紀(jì)80年代出現(xiàn)16位單片機(jī)，性能得到很大的提升，20世紀(jì)90年代又出現(xiàn)了32位單片機(jī)和使用FLASH存儲(chǔ)的微控制器。由于單片機(jī)的集成度高，所以單片計(jì)算機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于智能儀器儀表的制造、通過構(gòu)造應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)用于工業(yè)控制、家用智能電器的制造、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備的使用和醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)。

如果說單片機(jī)就是一個(gè)電腦你可能不會(huì)認(rèn)可，其實(shí)它和我們用的電腦的在本質(zhì)上沒有區(qū)別，只是5步和100步的區(qū)別，想比爾.蓋茨也給類似的東西搞過編程，當(dāng)時(shí)機(jī)器的顯示器是幾個(gè)LED顯示燈。

單片機(jī)到底是什么呢?就是一個(gè)電腦，只不過是微型的，麻雀雖小，五臟俱全:它內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過價(jià)錢也是低的，一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)，排煙罩VCD等等的家電里面都可以看到它的身影!......它主要是作為控制部分的核心部件。

它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計(jì)算機(jī)的(比如家用PC)的主要區(qū)別。

比爾.蓋茨就是比爾.蓋茨，他在關(guān)鍵的時(shí)候選擇了開發(fā)操作系統(tǒng)而不是接著對(duì)各種程序開發(fā)下去，畢竟操作系統(tǒng)是一切軟件的平臺(tái)，就象地球是我們生存的平臺(tái)。雖然運(yùn)行的WIN系列的核心基礎(chǔ)是MS-DOS，雖然MS-DOS是比爾.蓋茨花錢買來的，開發(fā)MS-DOS的那個(gè)天才工程師后來在一個(gè)酒吧里面死于一次打架斗毆!英年早逝了，不過賣MS-DOS的那20000美元早就花光了。

如果比爾.蓋茨不懂技術(shù)他也就不會(huì)去買什么MS-DOS，也就沒有后來的他的微軟帝國(guó)，這就是我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)技術(shù)的主要原因，不懂技術(shù)可以做混世魔王或者別的什么，但是不會(huì)特別輝煌!從對(duì)待生命的態(tài)度來說，說到底，人其實(shí)只分為兩種，第一種:悠哉游哉不求人生價(jià)值的實(shí)現(xiàn)，永遠(yuǎn)都達(dá)不到自我的真正自由;第二種:孜孜不倦以求成功，對(duì)失敗的認(rèn)識(shí)就是失敗是成功之母!這就是學(xué)習(xí)一些專業(yè)技術(shù)的意義了，換句話說:生存還是死亡，做一只悠哉游哉快樂的豬其實(shí)已經(jīng)是死了，因?yàn)槟鞘呛翢o意義的快樂，是一種墮落的逃避的快樂，是對(duì)生命的放棄。

單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個(gè)不是很復(fù)雜的功能要是用美國(guó)50年代開發(fā)的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板!但是如果要是用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的系列單片機(jī)，結(jié)果就會(huì)有天壤之別!只因?yàn)閱纹瑱C(jī)的通過你編寫的程序可以實(shí)現(xiàn)高智能，高效率，以及高可靠性!

由于單片機(jī)對(duì)成本是敏感的，所以目前占統(tǒng)治地位的軟件還是最低級(jí)匯編語言，它是除了二進(jìn)制機(jī)器碼以上最低級(jí)的語言了，既然這么低級(jí)為什么還要用呢?很多高級(jí)的語言已經(jīng)達(dá)到了可視化編程的水平為什么不用呢?原因很簡(jiǎn)單，就是單片機(jī)沒有家用計(jì)算機(jī)那樣的CPU，也沒有像硬盤那樣的海量存儲(chǔ)設(shè)備。一個(gè)可視化高級(jí)語言編寫的小程序里面即使只有一個(gè)按鈕，也會(huì)達(dá)到幾十K的尺寸!對(duì)于家用PC的硬盤來講沒什么，可是對(duì)于單片機(jī)來講是不能接受的。 單片機(jī)在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理，如果把巨型計(jì)算機(jī)上的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件拿到家用PC上來運(yùn)行，家用PC的也是承受不了的。

嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。

嵌入式系統(tǒng)一般指非PC系統(tǒng)，它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和I/O端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件(OS)(要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作)和應(yīng)用程序編程。有時(shí)設(shè)計(jì)人員把這兩種軟件組合在一起。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為;而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。

嵌入式系統(tǒng)的核心是嵌入式微處理器。嵌入式微處理器一般就具備以下4個(gè)特點(diǎn):

1)對(duì)實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力，能完成多任務(wù)并且有較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，從而使內(nèi)部的代碼和實(shí)時(shí)內(nèi)核心的執(zhí)行時(shí)間減少到最低限度。

2)具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能。這是由于嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)已模塊化，而為了避免在軟件模塊之間出現(xiàn)錯(cuò)誤的交叉作用，需要設(shè)計(jì)強(qiáng)大的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能，同時(shí)也有利于軟件診斷。

3)可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)，以能最迅速地開展出滿足應(yīng)用的最高性能的嵌入式微處理器。

4)嵌入式微處理器必須功耗很低，尤其是用于便攜式的無線及移動(dòng)的計(jì)算和通信設(shè)備中靠電池供電的嵌入式系統(tǒng)更是如此，如需要功耗只有mW甚至μW級(jí)。

嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)同通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比具有以下特點(diǎn):

1.嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的 嵌入式CPU與通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在為特定用戶群設(shè)計(jì)的 系統(tǒng)中，它通常都具有低功耗、體積小、集成度高等特點(diǎn)，能夠把通用CPU中許多由板卡完成的任務(wù)集成在芯片內(nèi)部，從而有利于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)趨于小型化，移動(dòng)能力大大增強(qiáng)，跟網(wǎng)絡(luò)的耦合也越來越緊密。

2.嵌入式系統(tǒng)是將先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)和電子技術(shù)與各個(gè)行業(yè)的具體應(yīng)用相結(jié)合后的產(chǎn)物。這一點(diǎn)就決定了它必然是一個(gè)技術(shù)密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識(shí)集成系統(tǒng)。

3.嵌入式系統(tǒng)的硬件和軟件都必須高效率地設(shè)計(jì)，量體裁衣、去除冗余，力爭(zhēng)在同樣的硅片面積上實(shí)現(xiàn)更高的性能，這樣才能在具體應(yīng)用中對(duì)處理器的選擇更具有競(jìng)爭(zhēng)力

4.嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起，它的升級(jí)換代也是和具體產(chǎn)品同步進(jìn)行，因此嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品一旦進(jìn)入市場(chǎng)，具有較長(zhǎng)的生命周期。

5.為了提高執(zhí)行速度和系統(tǒng)可靠性，嵌入式系統(tǒng)中的軟件一般都固化在存儲(chǔ)器芯片或單片機(jī)本身中，而不是存貯于磁盤等載體中。

6.嵌入式系統(tǒng)本身不具備自舉開發(fā)能力，即使設(shè)計(jì)完成以后用戶通常也是不能對(duì)其中的程序功能進(jìn)行修改的，必須有一套開發(fā)工具和環(huán)境才能進(jìn)行開發(fā)。

單片計(jì)算機(jī)在計(jì)算器上的應(yīng)用

計(jì)算器是我們?cè)谌粘Ｉ睿貏e是學(xué)習(xí)過程當(dāng)中，最常見的輔助工具之一，"計(jì)算器"，特別是現(xiàn)代意義上的電子計(jì)算器，在具備常規(guī)意義上"+""一"等功能的基礎(chǔ)之上，還能夠支持完成包括Sin、CoS、tan、Cot等一類函數(shù)數(shù)值、求和、方差等數(shù)據(jù)的計(jì)算功能、學(xué)習(xí)與生活工作中遇到的繁瑣性計(jì)算任務(wù)，都能夠通過刊計(jì)算器的應(yīng)用得到迅速的解決，有著事半功倍的效果。

在計(jì)算器的設(shè)計(jì)工作中引人了單片計(jì)算機(jī)作為支持，在提高計(jì)算器運(yùn)算能力以及速度方面有著重要的意義與價(jià)值。

單片機(jī)從根本上來說是對(duì)應(yīng)于硬件結(jié)構(gòu)的芯片，實(shí)際使用過程當(dāng)中，為了能夠與被控制對(duì)象形成可靠的電氣連接關(guān)系，同時(shí)建立一個(gè)完整的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，往往需要通過外部擴(kuò)展設(shè)備、接口電路、以及對(duì)象等方式加以實(shí)現(xiàn)。在計(jì)算器基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案下，對(duì)單片計(jì)算機(jī)的應(yīng)用需要重點(diǎn)關(guān)注一個(gè)問題:在計(jì)算器內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)成方面，單片機(jī)最小系統(tǒng)外所涉及到的復(fù)位電路，時(shí)鐘源元件，以及電源元件可集中稱之為單片機(jī)最小系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)算器加減乘除一類的簡(jiǎn)單性操作功能。

· 單片計(jì)算機(jī)控制程序運(yùn)行、數(shù)字電壓表顯示碳硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)

· 碳硫測(cè)定均采用壓力傳感技術(shù)檢測(cè)數(shù)據(jù)

· 氣體容量法測(cè)碳;碘量法測(cè)硫

紅門道閘，英文名稱(Red Gate Barrier)道閘的一種，它區(qū)別于傳統(tǒng)的電動(dòng)道閘，是一種采用平衡機(jī)構(gòu)和單片計(jì)算機(jī)控制、帶智能系統(tǒng)的道閘，是機(jī)械傳動(dòng)式的手動(dòng)道閘的升級(jí)版，適合于花園別墅小區(qū)、企事業(yè)單位車輛進(jìn)出管理及車場(chǎng)收費(fèi)系統(tǒng)。