單片機入門 單片機嵌入式系統的結構與應用
時間：2016-04-27 來源：未知
隨著物聯網與工業4.0的高速發展，單片機以其小體積、低成本、易操控的特性，在工業應用與智能控制領域越來越彰顯出其優勢，可以預見未來幾年單片機系統必將得到越來越廣泛的應用，下面OFweek電子工程網就為大家帶來在單片機中極具優勢的AVR單片機的入門教程。
單片機，全名單片機微控制器，單片微型計算機(Single-Chip Microcomputre)，也有人稱之為嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller)。由單片機作為主要的控制核心所構成的嵌入式系統稱為單片機嵌入式系統，一般簡稱為單片機系統。
一、單片嵌入式系統的結構
單片嵌入式系統一般包含硬件與軟件兩個部分，而硬件部分又分為單片為控制芯片(即單片機)和外圍電路，外圍電路又分為基本系統電路與接口電路，接口電路又分為前向通道接口電路、后向通道接口電路、交互通道接口電路與數據通信接口電路。
1、基本系統電路
基本系統電路是指滿足單片機系統運行所需的基本電路。比如時鐘電路、復位電路、系統供電電路、驅動電路、擴展的存儲器等。
2、前向通道接口電路主要是輸入接口
前向通道接口電路主要是輸入接口，通常是指各種物理量的測量傳感器、變換器輸入通道。常見的有傳感器、信號調理器、模/數轉換器ADC、開關輸入、頻率測量接口等。
3、后向通道接口電路主要是輸出接口
后向通道接口電路主要是輸出接口，通常有數/模轉換器DAC、開關量輸出、功率驅動接口、PWM輸出控制等。
4、人機交互接口
顧名思義，人機交互接口電路主要用于人機交互的電路。如鍵盤、撥動開關、LED發光二極管、數碼管、LCD液晶顯示器、打印機等多種輸入輸出接口。
5、數據通信接口電路
數據通信接口電路是滿足遠程數據通信或構成多機網絡應用系統的接口。如RS232、PSI、I2C、CAN總線、USB總線等通信接口電路。
6、單片嵌入式系統的軟件
單片嵌入系統的軟件則表示所有寫入單片機內的程序。如果說硬件電路是單片嵌入式系統的身體，那么單片機就是大腦，外圍電路則是身體與四肢，而軟件則是靈魂或者說思維。在整個單片嵌入式系統中，程序決定了系統的功能，所有的硬件電路都是通過程序的支配來完成相對應的功能。
相較于應用層的程序，單片嵌入式程序的大不同在于其更加面向底層。單片嵌入式系統的程序更多的在于直接驅動硬件電路而非面向用戶。所以單片嵌入系統的軟程序發與應用程序開發還是有很大的不同，單片嵌入系統的程序開發要求開發者對系統的硬件電路有很清晰的了解，一個不了解硬件電路的程序員是無法做好嵌入式系統的程序開發的。實際上在大多數時候單片嵌入式系統的硬件開發與軟件開發是不區分的，一個嵌入式系統開發人員通常對軟件與硬件都有很深的了解。
二、單片嵌入式系統的應用領域
單片嵌入式系統在現代工業領域被廣泛的應用，甚至可以說無處不在，在導彈導航、飛機飛控、計算機網絡、工業自動化等各個領域都可以看到它的身影。它被廣泛應用的主要原因在于單片機的芯片的體積極小、成本相對極低以及面向對象的控制方式極易操控，使得單片嵌入式系統在工業應用中有極大的成本、設計、與可操作優勢。
具體來說，單片機主要在以下幾個方向應用比較廣泛：
1、智能家居。隨著物聯網的快速發展，家電越來越向智能化方向發展，而在冰箱空調洗衣機這些家用電器中導入單片嵌入式系統，能夠很好的實現溫度自動控制、智能調節等智能化運行。
2、智能制造。從工業4.0提出以來，智能制造越來越成為制造也的發張方向，也在大力推進制造的自動化進程。而傳統的機械設備導入單片嵌入式系統可以很方便的實現產品結構的簡化與智能化控制，可以預測，單片嵌入式系統將在工業4.0中發揮重要作用。
3、智能儀器儀表。單片嵌入式系統在儀器儀表方面的應用主要體現在儀器儀表的智能化與數字化當中。單片嵌入式系統的應用可以實現儀器儀表測量、處理、控制功能的一體化，賦予傳統儀器儀表以全新的面貌。
