中斷系統(tǒng)使單片機(jī)能夠在執(zhí)行主程序時(shí)響應(yīng)緊急事件,提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。當(dāng)外部中斷源(如按鍵、傳感器)或內(nèi)部中斷源(如定時(shí)器溢出)產(chǎn)生中斷請求時(shí),單片機(jī)暫停當(dāng)前程序,保存現(xiàn)場(如 PC 值、寄存器狀態(tài)),轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序(ISR),執(zhí)行完畢后恢復(fù)現(xiàn)場繼續(xù)執(zhí)行主程序。例如,在一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中,當(dāng) ADC 轉(zhuǎn)換完成時(shí)觸發(fā)中斷,單片機(jī)立即讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并進(jìn)行處理。中斷系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)管理機(jī)制可確保高優(yōu)先級(jí)中斷優(yōu)先處理,避免關(guān)鍵任務(wù)被延遲。在 STM32 單片機(jī)中,中斷向量表和 NVIC(嵌套向量中斷控制器)提供了強(qiáng)大的中斷管理能力。單片機(jī)的開發(fā)平臺(tái)不斷更新和完善,為開發(fā)者提供了更多的便利和選擇。LSM303AGR
醫(yī)療設(shè)備的便攜中心:便攜式血糖儀的檢測模塊里,單片機(jī)讓血糖檢測變得簡單易行。它控制光學(xué)傳感器檢測反應(yīng)液的吸光度變化,通過校準(zhǔn)曲線計(jì)算出血糖濃度,整個(gè)檢測過程只需 5 秒,結(jié)果誤差在 ±10% 以內(nèi)。單片機(jī)內(nèi)置的存儲(chǔ)單元可記錄 500 條檢測數(shù)據(jù),支持通過 USB 接口上傳到電腦,配套軟件能生成血糖變化曲線,幫助用戶掌握血糖波動(dòng)規(guī)律。其外殼采用醫(yī)用級(jí) ABS 材料,按鍵設(shè)計(jì)符合人體工學(xué),即使是老年人也能輕松操作,徹底改變了傳統(tǒng)血糖檢測需要專業(yè)人員操作的局面。STM32G031K8T6單片機(jī)可通過串口通信與其他設(shè)備交換數(shù)據(jù),便于實(shí)現(xiàn)多設(shè)備之間的協(xié)同工作和信息傳遞。
智能電表的計(jì)量模塊里,單片機(jī)承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集與處理的雙重任務(wù)。它內(nèi)置 16 位 ADC 轉(zhuǎn)換器,能將電流、電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量,通過計(jì)量算法計(jì)算出有功功率、無功功率等參數(shù),精度達(dá)到 0.2 級(jí)。每 15 分鐘,單片機(jī)會(huì)將用電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到 Flash 存儲(chǔ)器中,即使斷電也能保存 6 個(gè)月以上的數(shù)據(jù)。同時(shí),它支持紅外通信與電力線載波兩種方式,抄表員既可以現(xiàn)場讀取數(shù)據(jù),也能通過遠(yuǎn)程系統(tǒng)自動(dòng)抄表,數(shù)據(jù)傳輸誤差率低于 0.01%,徹底解決了傳統(tǒng)人工抄表的效率低下問題。
A/D(模擬 / 數(shù)字)和 D/A(數(shù)字 / 模擬)轉(zhuǎn)換功能擴(kuò)展了單片機(jī)的應(yīng)用范圍。A/D 轉(zhuǎn)換器將連續(xù)變化的模擬信號(hào)(如溫度、電壓、聲音)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào),便于單片機(jī)進(jìn)行處理和分析。常見的 A/D 轉(zhuǎn)換方式有逐次逼近型、∑-Δ 型等,8 位、12 位甚至更高精度的 A/D 轉(zhuǎn)換器可滿足不同場景需求。D/A 轉(zhuǎn)換器則相反,將單片機(jī)輸出的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào),用于控制需要連續(xù)調(diào)節(jié)的設(shè)備,如電機(jī)轉(zhuǎn)速、音量大小等。在音頻播放設(shè)備中,單片機(jī)通過 D/A 轉(zhuǎn)換將數(shù)字音頻信號(hào)還原為模擬信號(hào),驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)聲;在環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中,A/D 轉(zhuǎn)換采集傳感器的模擬數(shù)據(jù),經(jīng)單片機(jī)處理后上傳至服務(wù)器。A/D 與 D/A 轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)在模擬世界與數(shù)字世界之間的橋梁作用。單片機(jī)能夠根據(jù)預(yù)設(shè)的程序,自動(dòng)完成一系列復(fù)雜的操作和任務(wù)。
在線編程(ISP)和遠(yuǎn)程升級(jí)(OTA)技術(shù)提升了單片機(jī)應(yīng)用的靈活性與維護(hù)效率。ISP 技術(shù)允許通過串行接口(如 UART、SPI)在電路板上直接燒錄程序,無需拆卸芯片,方便產(chǎn)品調(diào)試與批量生產(chǎn)。OTA 技術(shù)則更進(jìn)一步,使單片機(jī)在運(yùn)行過程中通過網(wǎng)絡(luò)接收新程序代碼,自動(dòng)完成固件升級(jí)。在智能電表、共享單車等設(shè)備中,OTA 技術(shù)可遠(yuǎn)程修復(fù)軟件漏洞、更新功能,避免人工上門維護(hù)的高昂成本。實(shí)現(xiàn) OTA 需在單片機(jī)中劃分 Bootloader 和應(yīng)用程序兩個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域,Bootloader 負(fù)責(zé)接收和驗(yàn)證新程序,確保升級(jí)過程的安全性與可靠性。單片機(jī)的定時(shí)器功能十分實(shí)用,可用于定時(shí)觸發(fā)各種操作和事件。L6599D
單片機(jī)具有體積小、功耗低、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),適用于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)。LSM303AGR
對于初學(xué)者,學(xué)習(xí)單片機(jī)可遵循 “理論學(xué)習(xí) — 實(shí)踐操作 — 項(xiàng)目開發(fā)” 的路徑。理論學(xué)習(xí)階段需掌握數(shù)字電路、C 語言編程、單片機(jī)架構(gòu)等基礎(chǔ)知識(shí),推薦書籍包括《單片機(jī)原理及應(yīng)用》《C 語言程序設(shè)計(jì)》;實(shí)踐操作可從開發(fā)板入手,如經(jīng)典的 51 單片機(jī)開發(fā)板或功能豐富的 STM32 開發(fā)板,通過實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí) GPIO 控制、定時(shí)器應(yīng)用、通信接口等模塊;項(xiàng)目開發(fā)則結(jié)合實(shí)際需求,如制作簡易電子鐘、智能溫控風(fēng)扇等,鍛煉綜合應(yīng)用能力。在線學(xué)習(xí)資源方面,CSDN、博客園等技術(shù)社區(qū)提供大量教程與經(jīng)驗(yàn)分享;B 站、慕課網(wǎng)等平臺(tái)有豐富的視頻課程;開源代碼平臺(tái) GitHub 上也有眾多優(yōu)異項(xiàng)目可供參考。持續(xù)學(xué)習(xí)與實(shí)踐是掌握單片機(jī)開發(fā)技術(shù)的關(guān)鍵。LSM303AGR