I. INNLEDNING
Mikrokontroller, som en kjernekomponent i moderne elektronisk teknologi, er utviklingshistorikken nært knyttet til fremdriften i elektronisk teknologi. Siden fødselen i midten -1970 s, har mikrokontrollere, med fordelene med høy integrasjon, lave kostnader og høy ytelse, blitt mye brukt på mange felt, for eksempel motorstyring, strekkodelesere/skannere, forbrukerelektronikk, spill Enheter, telefoner, HVAC, bygningssikkerhet og tilgangskontroll, industriell kontroll og automatisering og hvitevarer. I denne artikkelen vil definisjonen, arbeidsprinsippet og arbeidsforholdene til mikrokontroller bli introdusert i detalj.
Ii. Definisjon av mikrokontroller
Mikrokontroller, forkortet som MCU (mikrokontrollerenhet), er en mikrodatamaskin vil være hoveddelen av mikrodatamaskinen integrert i en enkelt chip -mikrodatamaskin. Den integrerer den sentrale prosesseringsenheten (CPU), minne (ROM, RAM), inngang/utgang (I/O) grensesnitt, timing/teller og avbryter system og andre hovedkomponenter, og er preget av dets lille størrelse, lave strømforbruk og stabil ytelse. Fremveksten av mikrokontrollere har i stor grad fremmet utviklingen av innebygde systemer, noe som muliggjør realisering av en rekke intelligente enheter.
Iii. Arbeidsprinsippet for mikrokontroller
Arbeidsprinsippet for mikrokontroller er hovedsakelig basert på samarbeidsarbeidet til dets interne komponenter. Spesifikt kan arbeidsprinsippet for mikrokontroller oppsummeres som følger:
Sentral prosesseringsenhet (CPU):CPU er kjernedelen av mikrokontrolleren, ansvarlig for utførelse av instruksjoner, databehandling og kontrollalgoritmer. CPU synkroniserer driften gjennom klokkesignaler, og utfører de tilsvarende operasjonene i samsvar med instruksjonen som er satt i programmet.
Hukommelse:Mikrokontrollere inneholder en rekke interne minner, inkludert programminne (Flash eller EEPROM) og Data Memory (RAM). Programminnet brukes til å holde programkoden, og dataminnet brukes til å holde dataene som brukes i programmet. Størrelsen og typen minne avhenger av den spesifikke mikrokontrollermodellen.
Perifere grensesnitt:En rekke perifere grensesnitt er integrert i mikrokontrolleren, inkludert generelle formål innganger og utganger (GPIOs), analoge innganger og utganger (ADCer, DAC), kommunikasjonsgrensesnitt (UARTS, SPI -er, I2C), tidtakere og PWMS. Disse perifere grensesnittene gjør det mulig for mikrokontrolleren å utveksle data og kontroll med eksterne enheter.
Avbruddshåndteringsmekanisme:Mikrokontrolleren støtter en avbruddsmekanisme der når en ekstern hendelse inntreffer (f.eks. En nøkkel trykkes, datamottaket er fullført osv.) Denne mekanismen gjør at mikrokontrolleren kan svare på eksterne hendelser i sanntid, og forbedre sanntiden og påliteligheten til systemet.
Under driften av mikrokontrolleren leser CPU først en instruksjon fra programminnet og utfører instruksjonen. Utførelsen av instruksjonen kan innebære operasjoner som dataplest, prosessering, lagring og kontroll av periferiutstyr. Når en ekstern hendelse inntreffer, avgjør mikrokontrolleren om det er nødvendig å avbryte den aktuelle programutførelsen i henhold til avbruddsprioriteten og utfører det tilsvarende avbruddstjenesteprogrammet. Etter utførelsen av avbruddstjenesteprogrammet vil mikrokontrolleren gå tilbake til det originale programmets utførelsespunkt for å fortsette å utføre programmet.
IV. Mikrokontroller driftsforhold
For å sikre normal og stabil drift av mikrokontrolleren må oppfylle følgende tre grunnleggende forhold:
Strømforsyning:Mikrokontrolleren må fungere under en viss strømforsyning. Driftsstrømforsyningen leveres vanligvis av strømforsyningskretsen, spenningsområdet er vanligvis 3 ~ 5 V. Noen mikrokontrollere i energisparende tilstand, kan forsyningsspenningen ikke gå tapt, ellers vil mikrokontrolleren ikke kunne våkne opp igjen.
Tilbakestill krets:Tilbakestillkretsen brukes til å generere tilbakestillingsnivået til mikrokontrolleren. I det øyeblikket mikrokontrolleren får strømforsyning, vil tilbakestillingskretsen gi tilbakestillingsnivået til mikrokontrolleren for å tilbakestille den. Etter tilbakestilling begynner mikrokontrolleren å operere fra starttilstanden.
Klokkesvingningskrets: Klokkesvingningskretsen er grunnlaget for normal drift av mikrokontrolleren. Ulike operasjoner av mikrokontrolleren (f.eks. Lagre/hente data, analog lagring, etc.) er drevet av klokkepulser. Bare under handlingen av klokkepulsen kan mikrokontrolleren fungere på en ryddig måte.
V. Konklusjon
Som en kjernekomponent i moderne elektronisk teknologi, er utviklingshistorien til mikrokontroller nært forbundet med fremdriften i elektronisk teknologi. Gjennom den detaljerte introduksjonen av definisjonen, arbeidsprinsippet og arbeidsforholdene, kan vi ha en dypere forståelse av den viktige posisjonen og rollen til mikrokontroller i moderne teknologi. Med kontinuerlig fremgang av teknologi og utvidelse av applikasjonsfelt, vil ytelsen og funksjonene til mikrokontrollere bli ytterligere forbedret og perfeksjonert, og injisere ny vitalitet i fremtidig utvikling av vitenskap og teknologi.