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单片机选型教程
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&&大​家​在​进​行​单​片​机​实​验​和​开​发​产​品​过​程​中​,​往​往​对​使​用​什​么​品​种​和​型​号​的​单​片​机​感​到​很​迷​茫​,​不​知​从​
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​何​着​手​。​这​主​要​是​由​于​应​用​系​统​的​性​质​、​规​模​、​投​资​大​小​等​因​素​千​差​万​别​,​单​片​机​的​种​类​繁​多​,​因​此​选​用​
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​单​片​机​很​难​有​一​个​固​定​的​规​范​。​本​文​试​图​通​过​各​方​面​说​明​单​片​机​选​用​的​一​般​原​则​。
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你可能喜欢　　这里采用第二种方法设计一个单片机数字电容表，测试原理见上图。E+经R给被测电容CX充电，CX两端原电压随充电时间的增加而上升。当充电时间t等于RC时间常数&时，CX两端电压约为电源电压的63.2%，测量电容器充电达到该电压的时间，便能知道电容器的容量。 下面我们分析一下这个单片机系统对所用单片机的要求。
　　为了判断电容C上的充电电压是否达到电源电压的63.2%，可以用电压比较器来检测，这样我们就必须选用一个有比较器的单片机。
　　测量结果采用4位显示，采用动态扫描的显示方式，如果不用译码电路，采用数码管直接和单片机相连的方式，字段要占用7个I/O口，数码管位选要占4个I/O口，加上电压比较器的2个I/O口，因此所选用的单片机不能少于13个I/O口。
　　设计程序的过程可能要进行反复修改，因此要选用带Flash程序的单片机，由于程序不是太复杂，程序存储器的容量有1KB就足够了。
　　综合上述因素，再考虑价格、单片机是否易购等因素，最后确认Atmel公司的单片机AT89C2051可以满足要求。
　　测量电路如上图所示。A为AT89C2051内部构造的电压比较器，AT89C2051的Pl.0和Pl.l口除了作I/O口外，第二功能是作为电压比较器的输入端，Pl.0为输入端，Pl.l为输入端，电压比较器的比较结果存入P3.6口对应的寄存器，P3.6口在AT89C2051外部无引脚。电压比较器的基准电压设定为0.632E+，在CX两端电压从0升到0.632E+的过程中，P3.6口输出为0，当电池电压CX两端电压一旦超过0.632E+时，P3.6口输出变为1。以P3.6口的输出为依据，用AT89C2051内部的定时器T0对充电时间进行计数，再将计数结果显示出来即得出测量结果。
　　整机电路见上图。电路由单片机电路、电容充电测量电路和数码显示电路等部分组成。Pl.0除了作比较器同相输入端外还兼作测试电容CX的放电回路。数码管采用的是共阴数码管。
　　单片机选择的原则
　　由于单片机种类繁多，各种型号都有其一定的应用环境，因此在选用时要多加比较，合理选择，以期获得最佳的性价比。从上面这个例子我们可以看出选用单片机的一些基本原则了，下面就具体说一下。
　　★性能
　　如何选择单片机，首先也是最重要的一点就是考虑功能需求，即设计的对象是什么，要完成什么样的任务，再根据设计任务的复杂程度来决定选择什么样的单片机。在选型时可从下面不同角度进行考虑。
　　★存储器
　　单片机的存储器可分为程序存储器(ROM)和数据存储器(RAM)。
　　程序存储器是专门用来存放程序和常数的，有MASK（掩模）ROM、OTPROM、EPROM、FlashROM等类型。掩模这种形式的程序存储器适用成熟的和大批量生产的产品，如使用到彩色电视机等家电产品中的单片机就采用这种方式，只要用户把应用程序代码交给半导体制造厂家，在生产相应的单片机时将程序固化到芯片中，这种芯片一旦生产出来，程序就无法改变了。采用EPROM的单片机具有可以灵活修改程序的优点，但存在需要紫外线擦除、较费时间的缺点。在自己做试验或样机的研发阶段，推荐使用Flash单片机，它有电写入、电擦除的优点，使得修改程序很方便，可以提高开发速度。对于初具规模的产品可选用OTP单片机，它不但能免去较长的产品掩膜时间，加快产品的上市时间，而且方便程序的修改，能够对产品进行及时的调整和升级。 &程序存储器的容量可根据程序的大小确定。对于8位单片机片内程序存储器的最大容量能达到64KB，不够时还可以扩展。选用时程序存储器的容量只要够用就行了，不然会增加成本。
　　数据存储器是程序在运行中存放临时数据的，掉电后数据即丢失，现在有些型号的单片机提供了EEPROM，可用来存储掉电后需要保存的关键数据，如系统的一些设置参数。
　　★运行速度
　　单片机的运行速度首先看时钟频率，一般情况对于同一种结构的单片机，时钟频率越高速度越快。其次看单片机CPU的结构，采用CISC结构（集中指令集）比采用RISC结构（精简指令集）的速度要慢。就是同一种结构、同一时钟频率的单片机，有时候速度也不一样，比如Winbond（华邦）公司的W77系列的51单片机1个机器只要4个时钟周期，而一般的51单片机1个机器周期是12个时钟周期，前者的速度就是后者的3倍。 &在选用单片机时要根据需要选择速度，不要片面追求高速度，单片机的稳定性、抗干扰性等参数基本上是跟速度成反比的，另外速度快功耗也大。
　　★I/O(输入/输出)口
　　I/O口的数量和功能是选用单片机时首先要考虑的问题之一，要根据实际需要确定I/O口的数量，I/O口多余了不仅芯片的体积增大，也增加了成本。
　　选用时还要考虑I/O口的驱动能力，驱动大的单片机可以简化外围电路。51等系列的单片机下拉（输出低电平）时驱动电流大，但上拉（输出高电平）时驱动电流很小。而P和AVR系列的单片机每个I/O口都可以设置方向，当输出口使用时以推挽驱动的方式输出高、低电平，驱动能力强，也使得I/O口资源灵活、功能强大、可充分利用。当然我们也可以根据I/O口的功能来设计外围电路，例如用5l单片机驱动数码管，我们选用共阳的数码管就能发挥其输出口下拉驱动电流大的特点。
　　★定时/计数器(T/C)
　　大部分单片机提供2～3个定时/计数器，也有少数提供1个或4个定时器的。有些定时/计数器还具有输入捕获、输出比较和（脉冲宽度）功能，如AVR单片机。有的单片机还有专门的PCA（可编程计数器阵列）模块和P（输入捕获/输出比较/PWM）模块，如PIC和Philips的部分中高档单片机。利用这些模块不仅可以简化软件设计，而且能少占用CPU的资源。
　　现在还有不少单片机提供了看门狗定时器(WDT)，当单片机&死机&后可以自动复位。
　　选用时可根据自己的需要和编程要求进行选择，不要片面追求功能多，用不上的功能就等于金钱的浪费。
　　★串行接口
　　单片机常见的串行接口有：标准接口、增强型UART接口、IIC总线接口、总线接口、SPI接口、USB接口等。大部分单片机都提供了UART接口，也有部分单片机没有串行接口。在没有特别说明的情况下我们常说的串行接口，简称串口，指的就是UART。
　　如果系统只用一个单片机芯片时，UART接口或USB接口通常用来和计算机通信，不需要和计算机通信时可以不用。
　　SPI接口可用来进行ISP编程，当你没有编程器时，尽量选用带这种接口的单片机，当然SPI接口也能用来和其它外设进行高速串行通信。
　　IIC总线是一种两线、双向、可多主机操作的同步总线，IIC总线是一种工业标准，被广泛应用在各种电子产品中，如现在的彩色电视机就采用IIC总线进行参数的设置。具有IIC总线接口的单片机在使用AT24C01等串行EEPROM时可以简化程序设计。
　　通常情况下使用最多的是UART接口，其它接口可根据你的需要选择。
　　★模拟电路功能
　　现在不少单片机内部提供了转换器、PWM输出和电压比较器，也有少量的单片机提供了。单片机在集成片内A/D转换器的同时，还集成了采样/保持电路，使用户容易建立精密的数据采集系统。 & &PWM输出模块可用来产生不同频率和占空比的脉冲信号。利用PWM输出模块配合RC电路即可方便实现输出功能。PWM输出模块也可以用来实现直流电机的调速等功能。
　　单片机内部集成的电压比较器可以实现多种功能，例如作阈值检测，实现低成本的A/D转换器等。
　　★工作电压、功耗
　　单片机的工作电压最低可以达到1.8V，最高为6V，常用的单片机工作电压为4.5V～5.5V，低电压系列为2.7V～5.0V或2.4V～3.6V。选用时根据供电方式确定。
　　单片机的功耗参数主要是指正常模式、空闲模式、掉电模式下的工作电流，用电池供电的系统要选用电流小的产品，同时要考虑是否要用到单片机的掉电模式，如果要用的话必须选择有相应功能的单片机。
　　★封装形式
　　单片机常见的封装形式有：（双列直插式封装）、 (P要对应插座)、（四侧引脚扁平封装）、SOP（双列小外形贴片封装）等。做实验时一般选用DIP封装的，如果选用其它封装，用编程器编程时还配专用的。如果对系统的体积有要求，如中用的单片机，往往选用Q和SOP封装的。
　　各种封装形式见图4。
　　★抗干扰性能、保密性
　　选用单片机要选择抗干扰性能好的，特别是用在干扰比较大的工业环境中的尤应如此。单片机加密后的保密性能也要好，这样可保证你的知识产权不容易被侵犯。
　　★其他方面
　　在单片机的性能上还有很多要考虑的因素，比如中断源的数量和优先级、工作温度范围、有没有低电压检测功能、单片机内部有无时钟，有无上电复位功能等等。 & &1．单片机的可开发性 & &这也是一个十分重要的因素。所选择的单片机是否有足够的开发手段，直接影响到单片机能否顺利开发，以及开发的速度。对于被选择的单片机，应考虑下列问题。
　　2．开发工具、编程器
　　有没有集成的开发环境，在支持汇编语言的同时是否支持C语言，使用C语言可加快你的开发进度，另外C语言的移植性也好。 & &你所选用的单片机有没有编程器支持，或能否采用ISP编程。
　　3．开发成本
　　你选择的单片机对应的编程器、仿真器价格是否高，是否要用专用设备，比如有时单片机需要选用专用的编程器，这样你的开发成本就高了。
　　4．开发人员的适应性
　　这也是一个很实际的问题，如果有两种单片机都能解决问题，当然选一种你熟悉的品种。在大多数情况下大家往往优先考虑选择51系列的单片机。
　　5．技术支持和服务
　　可以从下面几个方面进行考虑。
　　(1)技术是否成熟
　　经大量使用被证明是成熟的产品你可以放心使用。
　　(2)有无技术服务
　　国内有没有代理商和相应的技术支持，网站提供的资料是否丰富，包括芯片手册，应用指南，设计方案，范例程序等。
　　(3)单片机的可购买性
　　单片机是否可直接购买到，这是指单片机能否直接从厂家或其代理商处买到，购买的途径是否顺畅。单片机是否有足够的供应量，以保证所选择的单片机能满足产品的生产需要。
　　选择单片机，还应注意选择那些仍然在生产之中的型号，已经停产的单片机是不能选用的，因为它已无后续供货能力，直接影响到产品的继续生产和生命力。同时，也会给人以一种过时的感觉，从而影响产品的新颖性。
　　最好还要看一下所选用的单片机是否在改进之中，显然，对于准备推出新版本或有新版本的单片机，选择用于应用系统或产品具有较强的后劲。
　　6．产品价格
& & &这也是一个很重要的因素，在其它条件相当的情况下，当然选择价格低的产品，这样可以提高性价比。
　　根据上面几个原则对单片机进行选择，就可以选择出最能适用于你的应用系统的单片机，从而保证应用系统有最高的可靠性、最优的性价比、最长的使用寿命和最好的升级换代性。
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