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

　　單片機(jī)，全名單片機(jī)微控制器，單片微型計(jì)算機(jī)(Single-Chip Microcomputre)，也有人稱之為嵌入式微控制器（Embedded Microcontroller）。由單片機(jī)作為主要的控制核心所構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)稱為單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)一般簡(jiǎn)稱為單片機(jī)系統(tǒng)。

　　一、單片嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

　　單片嵌入式系統(tǒng)一般包含硬件與軟件兩個(gè)部分，而硬件部分又分為單片為控制芯片（即單片機(jī)）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(jī)系統(tǒng)運(yùn)行所需的基本電路。比如時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、系統(tǒng)供電電路、驅(qū)動(dòng)電路、擴(kuò)展的存儲(chǔ)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(cè)量傳感器、變換器輸入通道。常見的有傳感器、信號(hào)調(diào)理器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、開關(guān)輸入、頻率測(cè)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(zhuǎn)換器DAC、開關(guān)量輸出、功率驅(qū)動(dòng)接口、PWM輸出控制等。

　　4、人機(jī)交互接口

　　顧名思義，人機(jī)交互接口電路主要用于人機(jī)交互的電路。如鍵盤、撥動(dòng)開關(guān)、LED發(fā)光二極管、數(shù)碼管、LCD液晶顯示器、打印機(jī)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(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信或構(gòu)成多機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)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(jī)內(nèi)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(jī)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(gè)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(duì)應(yīng)的功能。

　　相較于應(yīng)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(qū)動(dòng)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(yīng)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(duì)系統(tǒng)的硬件電路有很清晰的了解，一個(gè)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(shí)際上在大多數(shù)時(shí)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(gè)嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員通常對(duì)軟件與硬件都有很深的了解。

　　二、單片嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域

　　單片嵌入式系統(tǒng)在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域被廣泛的應(yīng)用，甚至可以說無處不在，在導(dǎo)彈導(dǎo)航、飛機(jī)飛控、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)自動(dòng)化等各個(gè)領(lǐng)域都可以看到它的身影。它被廣泛應(yīng)用的主要原因在于單片機(jī)的芯片的體積極小、成本相對(duì)極低以及面向?qū)ο蟮目刂品绞綐O易操控，使得單片嵌入式系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用中有極大的成本、設(shè)計(jì)、與可操作優(yōu)勢(shì)。

　　具體來說，單片機(jī)主要在以下幾個(gè)方向應(yīng)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(diào)洗衣機(jī)這些家用電器中導(dǎo)入單片嵌入式系統(tǒng)，能夠很好的實(shí)現(xiàn)溫度自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)等智能化運(yùn)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(guó)家也在大力推進(jìn)中國(guó)制造的自動(dòng)化進(jìn)程。而傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備導(dǎo)入單片嵌入式系統(tǒng)可以很方便的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化與智能化控制，可以預(yù)測(cè)，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(yīng)用主要體現(xiàn)在儀器儀表的智能化與數(shù)字化當(dāng)中。單片嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)儀器儀表測(cè)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。