隨著物聯(lián)網(wǎng)與工業(yè)4.0的高速發(fā)展，單片機以其小體積、低成本、易操控的特性，在工業(yè)應用與智能控制領域越來越彰顯出其優(yōu)勢，可以預見未來幾年單片機系統(tǒng)必將得到越來越廣泛的應用，下面OFweek電子工程網(wǎng)就為大家?guī)碓趩纹瑱C中極具優(yōu)勢的AVR單片機的入門教程。

　　單片機，全名單片機微控制器，單片微型計算機(Single-Chip Microcomputre)，也有人稱之為嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。由單片機作為主要的控制核心所構成的嵌入式系統(tǒng)稱為單片機嵌入式系統(tǒng)，國內一般簡稱為單片機系統(tǒng)。

　　一、單片嵌入式系統(tǒng)的結構

　　單片嵌入式系統(tǒng)一般包含硬件與軟件兩個部分，而硬件部分又分為單片為控制芯片（即單片機）和外圍電路，外圍電路又分為基本系統(tǒng)電路與接口電路，接口電路又分為前向通道接口電路、后向通道接口電路、交互通道接口電路與數(shù)據(jù)通信接口電路。

　　1、基本系統(tǒng)電路

　　基本系統(tǒng)電路是指滿足單片機系統(tǒng)運行所需的基本電路。比如時鐘電路、復位電路、系統(tǒng)供電電路、驅動電路、擴展的存儲器等。

　　2、前向通道接口電路主要是輸入接口

　　前向通道接口電路主要是輸入接口，通常是指各種物理量的測量傳感器、變換器輸入通道。常見的有傳感器、信號調理器、模/數(shù)轉換器ADC、開關輸入、頻率測量接口等。

　　3、后向通道接口電路主要是輸出接口

　　后向通道接口電路主要是輸出接口，通常有數(shù)/模轉換器DAC、開關量輸出、功率驅動接口、PWM輸出控制等。

　　4、人機交互接口

　　顧名思義，人機交互接口電路主要用于人機交互的電路。如鍵盤、撥動開關、LED發(fā)光二極管、數(shù)碼管、LCD液晶顯示器、打印機等多種輸入輸出接口。

　　5、數(shù)據(jù)通信接口電路

　　數(shù)據(jù)通信接口電路是滿足遠程數(shù)據(jù)通信或構成多機網(wǎng)絡應用系統(tǒng)的接口。如RS232、PSI、I2C、CAN總線、USB總線等通信接口電路。

　　6、單片嵌入式系統(tǒng)的軟件

　　單片嵌入系統(tǒng)的軟件則表示所有寫入單片機內的程序。如果說硬件電路是單片嵌入式系統(tǒng)的身體，那么單片機就是大腦，外圍電路則是身體與四肢，而軟件則是靈魂或者說思維。在整個單片嵌入式系統(tǒng)中，程序決定了系統(tǒng)的功能，所有的硬件電路都是通過程序的支配來完成相對應的功能。

　　相較于應用層的程序，單片嵌入式程序的最大不同在于其更加面向底層。單片嵌入式系統(tǒng)的程序更多的在于直接驅動硬件電路而非面向用戶。所以單片嵌入系統(tǒng)的軟程序發(fā)與應用程序開發(fā)還是有很大的不同，單片嵌入系統(tǒng)的程序開發(fā)要求開發(fā)者對系統(tǒng)的硬件電路有很清晰的了解，一個不了解硬件電路的程序員是無法做好嵌入式系統(tǒng)的程序開發(fā)的。實際上在大多數(shù)時候單片嵌入式系統(tǒng)的硬件開發(fā)與軟件開發(fā)是不區(qū)分的，一個嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員通常對軟件與硬件都有很深的了解。

　　二、單片嵌入式系統(tǒng)的應用領域

　　單片嵌入式系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)領域被廣泛的應用，甚至可以說無處不在，在導彈導航、飛機飛控、計算機網(wǎng)絡、工業(yè)自動化等各個領域都可以看到它的身影。它被廣泛應用的主要原因在于單片機的芯片的體積極小、成本相對極低以及面向對象的控制方式極易操控，使得單片嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)應用中有極大的成本、設計、與可操作優(yōu)勢。

　　具體來說，單片機主要在以下幾個方向應用比較廣泛：

　　1、智能家居。隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，家電越來越向智能化方向發(fā)展，而在冰箱空調洗衣機這些家用電器中導入單片嵌入式系統(tǒng)，能夠很好的實現(xiàn)溫度自動控制、智能調節(jié)等智能化運行。

　　2、智能制造。從工業(yè)4.0提出以來，智能制造越來越成為制造也的發(fā)張方向，國家也在大力推進中國制造的自動化進程。而傳統(tǒng)的機械設備導入單片嵌入式系統(tǒng)可以很方便的實現(xiàn)產(chǎn)品結構的簡化與智能化控制，可以預測，單片嵌入式系統(tǒng)將在工業(yè)4.0中發(fā)揮重要作用。

　　3、智能儀器儀表。單片嵌入式系統(tǒng)在儀器儀表方面的應用主要體現(xiàn)在儀器儀表的智能化與數(shù)字化當中。單片嵌入式系統(tǒng)的應用可以實現(xiàn)儀器儀表測量、處理、控制功能的一體化，賦予傳統(tǒng)儀器儀表以全新的面貌。