論單片機的原理及接口技術

陳杰

【摘要】計算機技術的發展浪潮推動了微型計算機的研發進程。單片機也隨之越來越多的滲入人們的日常生活，本文對單片機的基本運作原理以及單片機通過SL8HHS芯片完成讀寫的接口系統設計進行了探究，在此基礎上對單片機的應用領域進行了分析。

【關鍵詞】單片機；運作原理；接口技術；應用領域

前言

新世紀，各領域的發展日新月異，單片機的應用普及速度也在不斷加快。目前，在任何研究領域我們都有可能找到單片機的影子。因此掌握單片機的運作原理，并進一步對其研發技術進行改善以便更好的將其投入應用，必將進一步推動我國的科研事業的向前發展。

一、單片機的作用原理

單片機其實就是一種小型計算機，它將CPU、RAM、ROM以及幾種不同的I/O接口電路集合到同一塊芯片上來構成相對完整的計算機系統。盡管單片機將其大部分的運作功能都集合在了芯片上，但仍然要配備一些必須的部件。單片機技術的應用實際上源自于對芯片中的CPU的處理器。最開始對單片機進行設計時，其設計思路是將CPU和大部分的外圍設備放入同一芯片中，進而來縮小計算機的龐大系統，并使系統更容易集成。另外復雜的控制設備的研發，在初期也是應用了與單片機相似的設計思路來完成的。單片機的主要特征就是能夠實現實時控制，并且可以在線操控，這種實時控制也可以說是一種現場控制。要想提高單片機控制能力首先要提高其抗干擾的性能。單片機通常是利用程序來運作的，這些程序一般都可以根據需要進行調整或修改。由于不同的程序所具備的功能是不相同的，尤其是對于特殊的功能，程序的運行往往還要配合使用一些設備。這就造成了工作完成耗時長且投入大，而結果卻不一定能符合要求。單片機系統通過一塊小小的芯片將計算機的主要功能都集中起來，大大提高了單片機的工作效率以及智能化水平。

二、單片機的接口技術

隨著各種類型的控制器的逐漸投入應用，智能化技術也不斷向前發展。目前大部分的輸入輸出設備已經逐漸被新的設備所替代。具有容量較大、體積小便于攜帶且價格低廉等諸多優勢的U盤越來越受到人們歡迎。甚至作為可移動的存儲介質，其功能已經超越了軟盤。而在工業領域的應用中，U盤已經成為最常用的存儲介質，能夠隨時實現與PC機連接，進行讀寫。U盤的接口技術通常是利用SL8HHS芯片來實現的。SL8HHS芯片遵從USB協議。SL8HHS芯片具備兩個任務端口，它可以通過設置對USB主機進行設置來滿足高低速的USB設備的運作。通過利用SL8HHS我們可以實現單片機與不同USB進行連接通訊。SL8HHS芯片與單片機、入機接口共同組成完整的控制系統。單片機的主要作用是對信息的采集過程進行操控。USB控制器對U盤以及接口的數據傳輸進行操控。RAM可以在數據進行傳輸時用來作為一個緩沖區。整個系統的關鍵部分就是接口控制器。它將硬件、軟件以及固體等集合到一起，形成一個整體。

三、單片機的應用領域

下面對單片機在儀表儀器、工業操控、醫用設施、家用電器以及網絡通信等幾大應用領域進行探究。因為單片機大部分具備體積較小、功能強大、可控性強、便于操作以及耗能低等優點，在智儀器儀表的智能化研發中得到了良好的應用。目前在對功率、濕度、速度等數值的測算中，常常將多種類型的傳感器與單片機進行組合來提高儀表儀器的智能化與自動化水平。使單片機在擁有更強大的功能的同時體積更小，更加便于使用。在工業操控方面，單片機也發揮著不可或缺的重要作用。因此單片機在工業操控領域的應用趨勢仍處于上升階段。種類繁多的控制系統以及數值的采集系統都使工業操控更加便捷。例如工廠中對電梯的自動化控制，警報系統的智能化控制以及工廠車間的流水線的智能管理等方面都要依靠單片機的功能來實現。目前，單片機的應用領域已經越來越多的進入到人們的日常生活中，在家用電器領域得到極大應用。例如，我們生活中常見的冰箱、音響、電視等家用電器都將單片機的功能融入其中。另外，為了能夠在網絡以及通訊領域使單片機的功能更好地服務于計算機的數據傳輸，單片機增加了通信接口來滿足需求，以便為網絡系統的通信提供條件。事實上，目前我們所接觸的現代化的通訊設備大部分都已經將單片機的智能化控制功能應用其中。單片機還在醫用設施的研發中受到廣泛應用。例如醫院中常用的呼吸機、超聲波診斷設備以及為病人提供的呼叫系統等。單片機的應用范圍遠遠超出我們的預料之外，諸如金融、國防、科研、航空、醫療等領域都通過單片機系統實現了技術進步。

四、單片機在研發中存在的問題

（一）提高單片機抗干擾性

通常情況下，對單片機收到干擾的問題進行解決的方式主要是切斷干擾的傳播路徑，以及消除干擾源兩種。但是，這兩種解決方式在實際實施的過程中非常有難度。因而，要想切實解決單片機受到干擾的問題，就要從改善單片機的抗干擾性能方面入手。在研發過程中我們不僅要進一步提升單片機的硬件系統的抗干擾性，還要充分利用軟件系統的占用資源少，功能設計靈活以及抗干擾能力較強同時方便操作使用的多重優勢來提升單片機的整體抗干擾性能。在處理單片機的抗干擾問題時最關鍵的部分是解決其復位問題。對于單片機出現的程序跑飛的問題，我們可以通過看門狗或者軟件陷阱來使其復位。在分析單片機復位的因素時，可以通過標志寄存器來處理。除此之外，我們也可以通過在RAM中設置標志來對復位出現的原因進行判斷。或者利用這些標志來連接到相對應的程序當中，來保證程序能夠繼續穩定運行。

（二）提升C語言的編程效率

在單片機的研發中，人們越來越傾向于使用C語言來進行編程。而要想提升編程效率，就要對C語言編譯器的使用方法做到熟練掌握。進而在編譯的過程中實現效率的最大化。通常，在編譯前我們要對使用C語言進行編譯的結果做一些實驗來得出語句的行數，進而來對編程的效率進行大致了解。通過實驗我們可以找到編譯效率最高的語句，并將其運用到編譯中。不過由于編譯器的類型有很多種，因而其編譯的效率也大不相同。另外，作為高級語言，C語言的編譯系統在對比較特別的功能進行操作時就會顯現出很大的區別。對于這些特性，我們必須要進一步去了解才能在使用C語言的過程中盡量提高效率。

五、結語

本文通過對單片機的運作原理以及對USB的接口芯片實現讀寫功能的作用原理進行了介紹，分析USB的存儲功能操作便捷、實用性強、安全可靠等優點。并對單片機的應用領域進行了探究，以期在未來應用前景中將接口技術進一步發展提高。

參考文獻

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