论单片机的原理及接口技术

陈杰

【摘要】计算机技术的发展浪潮推动了微型计算机的研发进程。单片机也随之越来越多的渗入人们的日常生活，本文对单片机的基本运作原理以及单片机通过SL8HHS芯片完成读写的接口系统设计进行了探究，在此基础上对单片机的应用领域进行了分析。

【关键词】单片机；运作原理；接口技术；应用领域

前言

新世纪，各领域的发展日新月异，单片机的应用普及速度也在不断加快。目前，在任何研究领域我们都有可能找到单片机的影子。因此掌握单片机的运作原理，并进一步对其研发技术进行改善以便更好的将其投入应用，必将进一步推动我国的科研事业的向前发展。

一、单片机的作用原理

单片机其实就是一种小型计算机，它将CPU、RAM、ROM以及几种不同的I/O接口电路集合到同一块芯片上来构成相对完整的计算机系统。尽管单片机将其大部分的运作功能都集合在了芯片上，但仍然要配备一些必须的部件。单片机技术的应用实际上源自于对芯片中的CPU的处理器。最开始对单片机进行设计时，其设计思路是将CPU和大部分的外围设备放入同一芯片中，进而来缩小计算机的庞大系统，并使系统更容易集成。另外复杂的控制设备的研发，在初期也是应用了与单片机相似的设计思路来完成的。单片机的主要特征就是能够实现实时控制，并且可以在线操控，这种实时控制也可以说是一种现场控制。要想提高单片机控制能力首先要提高其抗干扰的性能。单片机通常是利用程序来运作的，这些程序一般都可以根据需要进行调整或修改。由于不同的程序所具备的功能是不相同的，尤其是对于特殊的功能，程序的运行往往还要配合使用一些设备。这就造成了工作完成耗时长且投入大，而结果却不一定能符合要求。单片机系统通过一块小小的芯片将计算机的主要功能都集中起来，大大提高了单片机的工作效率以及智能化水平。

二、单片机的接口技术

随着各种类型的控制器的逐渐投入应用，智能化技术也不断向前发展。目前大部分的输入输出设备已经逐渐被新的设备所替代。具有容量较大、体积小便于携带且价格低廉等诸多优势的U盘越来越受到人们欢迎。甚至作为可移动的存储介质，其功能已经超越了软盘。而在工业领域的应用中，U盘已经成为最常用的存储介质，能够随时实现与PC机连接，进行读写。U盘的接口技术通常是利用SL8HHS芯片来实现的。SL8HHS芯片遵从USB协议。SL8HHS芯片具备两个任务端口，它可以通过设置对USB主机进行设置来满足高低速的USB设备的运作。通过利用SL8HHS我们可以实现单片机与不同USB进行连接通讯。SL8HHS芯片与单片机、入机接口共同组成完整的控制系统。单片机的主要作用是对信息的采集过程进行操控。USB控制器对U盘以及接口的数据传输进行操控。RAM可以在数据进行传输时用来作为一个缓冲区。整个系统的关键部分就是接口控制器。它将硬件、软件以及固体等集合到一起，形成一个整体。

三、单片机的应用领域

下面对单片机在仪表仪器、工业操控、医用设施、家用电器以及网络通信等几大应用领域进行探究。因为单片机大部分具备体积较小、功能强大、可控性强、便于操作以及耗能低等优点，在智仪器仪表的智能化研发中得到了良好的应用。目前在对功率、湿度、速度等数值的测算中，常常将多种类型的传感器与单片机进行组合来提高仪表仪器的智能化与自动化水平。使單片机在拥有更强大的功能的同时体积更小，更加便于使用。在工业操控方面，单片机也发挥着不可或缺的重要作用。因此单片机在工业操控领域的应用趋势仍处于上升阶段。种类繁多的控制系统以及数值的采集系统都使工业操控更加便捷。例如工厂中对电梯的自动化控制，警报系统的智能化控制以及工厂车间的流水线的智能管理等方面都要依靠单片机的功能来实现。目前，单片机的应用领域已经越来越多的进入到人们的日常生活中，在家用电器领域得到极大应用。例如，我们生活中常见的冰箱、音响、电视等家用电器都将单片机的功能融入其中。另外，为了能够在网络以及通讯领域使单片机的功能更好地服务于计算机的数据传输，单片机增加了通信接口来满足需求，以便为网络系统的通信提供条件。事实上，目前我们所接触的现代化的通讯设备大部分都已经将单片机的智能化控制功能应用其中。单片机还在医用设施的研发中受到广泛应用。例如医院中常用的呼吸机、超声波诊断设备以及为病人提供的呼叫系统等。单片机的应用范围远远超出我们的预料之外，诸如金融、国防、科研、航空、医疗等领域都通过单片机系统实现了技术进步。

四、单片机在研发中存在的问题

（一）提高单片机抗干扰性

通常情况下，对单片机收到干扰的问题进行解决的方式主要是切断干扰的传播路径，以及消除干扰源两种。但是，这两种解决方式在实际实施的过程中非常有难度。因而，要想切实解决单片机受到干扰的问题，就要从改善单片机的抗干扰性能方面入手。在研发过程中我们不仅要进一步提升单片机的硬件系统的抗干扰性，还要充分利用软件系统的占用资源少，功能设计灵活以及抗干扰能力较强同时方便操作使用的多重优势来提升单片机的整体抗干扰性能。在处理单片机的抗干扰问题时最关键的部分是解决其复位问题。对于单片机出现的程序跑飞的问题，我们可以通过看门狗或者软件陷阱来使其复位。在分析单片机复位的因素时，可以通过标志寄存器来处理。除此之外，我们也可以通过在RAM中设置标志来对复位出现的原因进行判断。或者利用这些标志来连接到相对应的程序当中，来保证程序能够继续稳定运行。

（二）提升C语言的编程效率

在单片机的研发中，人们越来越倾向于使用C语言来进行编程。而要想提升编程效率，就要对C语言编译器的使用方法做到熟练掌握。进而在编译的过程中实现效率的最大化。通常，在编译前我们要对使用C语言进行编译的结果做一些实验来得出语句的行数，进而来对编程的效率进行大致了解。通过实验我们可以找到编译效率最高的语句，并将其运用到编译中。不过由于编译器的类型有很多种，因而其编译的效率也大不相同。另外，作为高级语言，C语言的编译系统在对比较特别的功能进行操作时就会显现出很大的区别。对于这些特性，我们必须要进一步去了解才能在使用C语言的过程中尽量提高效率。

五、结语

本文通过对单片机的运作原理以及对USB的接口芯片实现读写功能的作用原理进行了介绍，分析USB的存储功能操作便捷、实用性强、安全可靠等优点。并对单片机的应用领域进行了探究，以期在未来应用前景中将接口技术进一步发展提高。

参考文献

[1]陈浩.单片机原理的应用与开发技巧探究[J].赤峰学院学报，2011（3）：131-133

[2]彭江.单片机原理及接口技术的开发[J].软件导刊，2011（10）：101-102