定时器 / 计数器是单片机的重要功能模块,可用于定时控制、脉冲计数和 PWM 输出等。定时器通过对内部时钟信号计数实现定时功能,例如,在 51 系列单片机中,定时器 T0 可配置为 16 位模式,通过设置初值和工作方式,实现从几微秒到几十毫秒的定时。计数器则对外部输入脉冲计数,常用于测量频率或转速。PWM(脉冲宽度调制)输出可通过定时器实现,广泛应用于电机调速、LED 调光等场景。例如,在直流电机控制中,通过调整 PWM 信号的占空比,可精确控制电机转速。现代单片机通常集成多个定时器 / 计数器,且支持多种工作模式,提高了应用灵活性。物联网时代,单片机助力设备互联互通,开启万物智联新时代。AD5532ABC-1

消费电子产品中,单片机的身影随处可见,为产品赋予丰富的功能。以智能玩具为例,单片机使玩具具备语音识别、动作感应等智能化功能,增强了玩具的趣味性与互动性。如语音交互玩具,通过单片机识别儿童的语音指令,做出相应的回应,陪伴儿童玩耍。在健康监测设备领域,单片机负责数据采集与处理,如心率计、血糖仪等设备,通过传感器采集人体生理数据,经单片机处理后,在 LCD 显示屏上显示数据,并可通过蓝牙等方式将数据传输至手机,方便用户实时了解自身健康状况。此外,单片机还广泛应用于电子游戏机、电子秤等消费电子产品中。ADF4360-0BCP通过合理的电路设计和编程,可以实现单片机的低功耗运行,延长设备使用寿命。

单片机常用编程语言有机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言由二进制代码构成,是 CPU 能直接识别与执行的语言,但其编写难度大,代码可读性差。汇编语言采用助记符替代二进制代码,显著提高了编程的便利性与代码可读性,执行效率也相对较高,在对代码执行效率要求苛刻的场景,如底层驱动开发中应用普遍。随着单片机性能的提升,高级语言愈发普及,其中 C 语言凭借语法简洁、可移植性强、功能丰富等特点,成为单片机开发的主流语言。C 语言支持复杂算法与数据结构,便于构建大型程序,大幅缩短开发周期,降低开发难度。
在工业自动化领域,单片机广泛应用于过程控制、数据采集和设备监控。例如,在数控机床中,单片机通过控制伺服电机实现刀具的精确运动;在生产线监控系统中,单片机采集传感器数据(如温度、压力、流量),并通过通信接口上传至上位机。工业级单片机通常具备高可靠性、宽温工作范围和抗干扰能力,如西门子 S7-200 系列 PLC 即基于单片机技术,可在恶劣环境下稳定运行。此外,单片机还用于工业机器人的关节控制、分布式控制系统(DCS)的现场控制单元等,是实现工业 4.0 的重要硬件基础。单片机的编程相对简单,让开发者能够快速地实现自己的设计思路。

在复杂工业场景中,多机通信与分布式控制系统依赖单片机实现高效协同。多机通信通过主从模式或对等模式,使多个单片机之间进行数据交换。主从模式下,主机负责协调任务分配与数据汇总,从机执行具体控制功能;对等模式则允许各单片机平等通信,适用于需要灵活组网的场景。分布式控制系统将多个单片机分散布置在不同节点,分别控制局部设备,通过通信网络(如 CAN 总线、Modbus 协议)连接成整体,实现集中管理与分散控制。例如,在大型自动化生产线中,每个工位由单独单片机控制,主控制器通过通信网络监控各工位状态,协调生产节奏,提高系统可靠性与扩展性。单片机的中断功能使得系统能够及时响应外部事件,保证系统的实时性。ADM6321AY30ARJZ
基于单片机的控制系统,能够对电机进行精确调速,广泛应用于工业自动化生产线等领域。AD5532ABC-1
定时器和中断系统是单片机实现复杂功能的重要机制。定时器通过计数脉冲信号实现定时功能,可用于产生精确的时间延迟、PWM(脉宽调制)信号等。以 51 单片机为例,其内部定时器可设置为不同工作模式,如定时模式下对机器周期计数,计数模式下对外部脉冲计数。中断系统则允许单片机在执行主程序时,暂停当前任务响应紧急事件,如外部设备请求、定时器溢出等。当触发中断时,单片机会保存当前程序状态,跳转至中断服务程序处理事件,完成后返回原程序继续执行。定时器与中断系统结合,使单片机能够高效处理多任务,例如在实时控制系统中,定时器定时采集数据,中断服务程序处理突发故障,确保系统稳定运行。AD5532ABC-1