首页 理论教育 单片机应用于医疗设备的待机和掉电保护功能

单片机应用于医疗设备的待机和掉电保护功能

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:因此,一块芯片就构成了一台计算机。单片机在医用设备领域中的应用。80C51在功能上增加了待机和掉电保护两种工作方式,以保证单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。

单片机应用于医疗设备的待机和掉电保护功能

1.微型计算机简介

微型计算机(microcomputer)简称微机,是计算机的一个重要分类。微型计算机不但具有其他计算机快速、精确、程序控制等特点,最突出的是它还具有体积小、质量轻、功耗低、价格便宜等优点。个人计算机简称PC(Personal Computer),是微型计算机中应用最为广泛的一种,也是近年来计算机领域中发展最快的一个分支。

微型计算机系统由硬件系统和软件系统两大部分组成。硬件系统是指构成微机系统的实体和装置,通常由运算器、控制器、存储器、输入接口电路和输入设备、输出接口电路和输出设备等组成,如图1.1所示。其中,运算器和控制器一般做在一个集成芯片上,统称中央处理器(Central Processing Unit,CPU),是微机的核心部件。CPU配上存放程序和数据的存储器、输入/输出(Input/Output,I/O)接口电路以及外部设备,即构成微机的硬件系统。

图1.1 微型计算机系统组成示意图

软件系统是微机系统所使用的各种程序的总称。人们通过它对整机进行控制并与微机系统进行信息交换,使微机按照人的意图完成预定的任务。下面分别介绍硬件系统各部分的作用。

中央处理器(CPU)——是小型计算机和微型计算机的控制与处理部分。

中央处理器是整个微机系统的核心,由算术逻辑单元(ALU)和控制器组成。其功能是进行算术逻辑运算和控制数据与指令在计算机中运行,即控制计算机给定的要求而操作。

运算器——由算术逻辑单元(ALU)和累加器寄存器等部分组成。

控制器——由程序计数器、指令寄存器、时序发生器和操作制作器组成,是决策机构,协调和指挥整个计算机系统操作。

寄存器——如累加器(A)、数据寄存器(DR)、指令寄存器(IR)、指令译码器(ID)、程序计数器(PC)、地址寄存器(DPTR)、栈寄存器(SP)。

存储器——RAM(数据存储器)、ROM(程序存储器)。RAM有128 B或256 B,ROM有4 KB、8 KB。

输入/输出接口电路(I/O);总线(BUS)有地址总线、数据总线、控制总线。

2.单片机的概念

单片机是单片微型计算机的简称,又称MCU(Microprogrammed Control Unit,微控制器)。单片机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此,一块芯片就构成了一台计算机。图1.2所示为几种常见的51单片机实物图,图1.3所示为MCS-51单片机的系统结构框图。

图1.2 几种常见的51单片机实物图

图1.3 MCS-51单片机的系统结构框图

单片机的主要特点如下:

(1)体积小、质量轻、功耗低、功能强、性价比高,可嵌入各种设备中组成以之为核心的嵌入式系统。

(2)数据大都在单片机内部传送,运行速度快,抗干扰能力强,可靠性高。

(3)结构灵活,易于组成各种微机应用系统。

(4)应用广泛,既可用于工业自动控制等场合,又可用于测量仪器、医疗仪器、通信设备、导航系统及家用电器等领域。

3.单片机的发展及应用

1)发展概述

(1)第一阶段(1976—1978):低性能单片机的探索阶段。以Intel公司的MCS-48为代表,8位CPU、定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。

(2)第二阶段(1978—1982):高性能单片机阶段,这一类单片机带有串行I/O口,8位数据线、16位地址线,可以寻址的范围达到64 KB、控制总线、较丰富的指令系统等。(www.xing528.com)

(3)第三阶段(1982—1990):16位单片机阶段。

(4)第四阶段(1990—):微控制器的全面发展阶段,各公司的产品在尽量兼容的同时,向高速、强运算能力、寻址范围大以及小型廉价方面发展。

2)单片机的发展趋势

(1)低功耗、CMOS(互补金属氧化物半导体)化,HMOS-CMOS-CHMOS,功耗100 mW。

(2)微型单片化。集成了如看门狗、AD/DA(模数/数模转换)等更多的其他资源。

(3)主流与多品种共存。80C51为核心、Atmel、Philips、Winbond、Motorola等。

3)单片机的应用领域

(1)在智能仪器仪表上的应用。

(2)在工业控制中的应用。

(3)在家用电器中的应用。

(4)在计算机网络和通信领域中的应用。

(5)单片机在医用设备领域中的应用。

(6)单片机在工商金融、科研、教育、国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。

4.典型单片机介绍

1)MCS-51单片机系列

按资源的配置数量,MCS-51系列分为51和52两个子系列,其中51子系列是基本型,而52子系列属于增强型。

(1)MCS-51系列芯片采用HMOS(高性能金属氧化物半导体)工艺,而80C51芯片则采用CHMOS(互补高性能金属氧化物半导体)工艺。CHMOS工艺是COMS和HMOS的结合。

(2)80C51芯片具有COMS低功耗的特点。例如,8051芯片的功耗为630 mW,而80C51的功耗只有120 mW。

(3)80C51在功能上增加了待机和掉电保护两种工作方式,以保证单片机在掉电情况下能以最低的消耗电流维持。

(4)此外,在80C51系列芯片中,内部程序存储器除了ROM型和EPROM型外,还有E2PROM型,例如89C51就有4 KB E2PROM,并且随着集成技术的提高,80C51系列片内程序存储器的容量也越来越大,目前已有64 KB的芯片了。另外,许多80C51芯片还具有程序存储器保密机制,以防止应用程序泄密或被复制。

2)MCS-96系列单片机

MCS-96系列单片机是Intel公司在1983年推出的16位单片机,它与8位机相比,具有集成度高、运算速度快等特点。它的内部除了有常规的I/O接口、定时器/计数器、全双工串行口外,还有高速I/O部件、多路A/D转换和脉宽调制输出(PWM)等电路,其指令系统比MCS-51更加丰富。

3)ATMEL公司单片机

ATMEL公司于1992年推出了全球第一个3 V超低压F1ash存储器,并于1994年以E2PROM技术与Intel公司的80C31内核进行技术交换,从此拥有了80C31内核的使用权,并将ATMEL特有的Flash技术与80C31内核结合在一起,生产出AT89C51系列单片机。

免责声明:以上内容源自网络,版权归原作者所有,如有侵犯您的原创版权请告知,我们将尽快删除相关内容。

我要反馈