微控制器是什么，微控制器的工作原理和条件

微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展，其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域，本文将对微控制器的原理以及微控制器的工作条件进行介绍。

什么是微控制器

微控制器是位于单个集成式架构电路上的小型计算机。在现代术语中，它被称为微控制器，因为它们的执行时间约为微秒。尽管这些年来，微控制器编程的速度有所提高，但是名称却一成不变。就控制器而言，微控制器由微处理器单元、RAM、ROM和一些额外的外围设备组成。

微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展，其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电（洗衣机、微波炉）等。

微控制器（Microcontroller Unit，即MCU）可从不同方面进行分类：根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机；根据存储器结构可分为Harvard结构和Von Neumann结构；根据内嵌程序存储器的类别可分为OTP、掩膜、EPROM/EEPROM和闪存Flash；根据指令结构又可分为CISC(Complex Instruction Set Computer）和RISC(Reduced Instruction Set Computer）微控制器。

微控制器原理

MCU同温度传感器之间通过I2C总线连接。I2C总线占用2条MCU输入输出口线，二者之间的通信完全依靠软件完成。温度传感器的地址可以通过2根地址引脚设定，这使得一根I2C总线上可以同时连接8个这样的传感器。

本方案中，传感器的7位地址已经设定为1001000。MCU需要访问传感器时，先要发出一个8位的寄存器指针，然后再发出传感器的地址(7位地址，低位是WR信号)。传感器中有3个寄存器可供MCU使用，8位寄存器指针就是用来确定MCU究竟要使用哪个寄存器的。

本方案中，主程序会不断更新传感器的配置寄存器，这会使传感器工作于单步模式，每更新一次就会测量一次温度。要读取传感器测量值寄存器的内容，MCU必须首先发送传感器地址和寄存器指针。MCU发出一个启动信号，接着发出传感器地址，然后将RD/WR管脚设为高电平，就可以读取测量值寄存器。

为了读出传感器测量值寄存器中的16位数据，MCU必须与传感器进行两次8位数据通信。当传感器上电工作时，默认的测量精度为9位，分辨力为0.5 C/LSB(量程为-128.5 C至128.5 C)。本方案采用默认测量精度，根据需要，可以重新设置传感器，将测量精度提高到12位。

如果只要求作一般的温度指示，比如自动调温器，那么分辨力达到1 C就可以满足要求了。这种情况下，传感器的低8位数据可以忽略，只用高8位数据就可以达到分辨力1 C的设计要求。由于读取寄存器时是按先高8位后低8位的顺序，所以低8位数据既可以读，也可以不读。只读取高8位数据的好处有二，第一是可以缩短MCU和传感器的工作时间，降低功耗;第二是不影响分辨力指标。

MCU读取传感器的测量值后，接下来就要进行换算并将结果显示在LCD上。整个处理过程包括：判断显示结果的正负号，进行二进制码到BCD码的转换，将数据传到LCD的相关寄存器中。

数据处理完毕并显示结果之后，MCU会向传感器发出一个单步指令。单步指令会让传感器启动一次温度测试，然后自动进入等待模式，直到模数转换完毕。MCU发出单步指令后，就进入LPM3模式，这时MCU系统时钟继续工作，产生定时中断唤醒CPU。定时的长短可以通过编程调整，以便适应具体应用的需要。

微控制器工作条件

无论何种微控制器，要正常稳定地工作，必须具备3个条件：供电电源、复位电路和时钟振荡脉冲。

(1)供电电源。任何微控制器是在一定电源供电的情况下工作的，工作电源是供电电路提供的，通常微控制器的工作电源为3〜5V，5V电压的微控制器较多。此电压为不受控电压，即某些电子设备进人节能状态时，此供电电压也不能丟失，否则微控制器将不会再次唤醒。

(2)复位电路。微控制器的复位电平是由复位电路产生的。复位电路的作用是使微控制器在获得供电的瞬间，向微控制器提供复位电平，使之复位，从而使微控制器由初始状态开始工作。

如果微控制器内的随机存储器、计数器等电路获得供电后不经复位便开始工作，可能会因某种干扰导致微控制器因程序错乱而不能正常工作，因此微控制器必须设有复位电路。此复位电路可由集成电路或分立元件组成。

有些微控制器是高电平复位，即通电瞬间给微控制器的复位端加人一高电平信号，正常工作时再转为低电平;有些微控制器是低电平复位，即在通电瞬间，给微控制器复位端加人一个低电平信号，正常工作时再转为高电平。这是由微控制器本身的结构决定的。

(3)时钟振荡电路。任何微控制器的正常工作都是在时钟脉冲推动下工作的，如存/取数据、模拟量存储等操作。只有在时钟脉冲的作用下，微控制器的工作才能井然有序，否则微控制器便不能正常工作。

微控制器的振荡电路由外接晶体、电容和微控制器内部电路共同组成。晶体频率一般在10MHz以上，晶体的两脚和微控制器的两个晶振脚相连，由此产生的时钟脉冲信号经微控制器内部的分频器分频后，作为微控制器正常工作的时钟脉冲信号。

以上便是给大家带来的“微控制器”相关内容，通过本文，希望大家对微控制器的工作原理和工作条件具备一定的了解。想了解更多资讯可以持续关注IC先生商城哦！