單片機的中斷系統是實現實時響應的主要機制,能讓設備及時處理突發事件,提升系統的實時性。當外部事件(如傳感器信號變化、按鍵觸發)或內部事件(如定時器溢出、串口接收數據)發生時,單片機暫停當前正在執行的程序,轉而去執行對應的中斷服務程序,處理完成后再返回原程序繼續運行。例如在工業控制系統中,當工件到達指定位置觸發光電傳感器中斷,單片機立即響應并控制電機停止,確保定位準確;在串口通信中,收到數據時觸發中斷,及時讀取數據避免丟失。中斷系統的優先級機制可實現多事件的有序處理,高優先級中斷可打斷低優先級中斷,保障關鍵任務的及時響應,這一特性讓單片機在實時控制場景中不可或缺。多通道單片機支持同時處理多個輸入輸出信號,在汽車電子控制系統中發揮關鍵作用。AD8036A
單片機較小系統是指能使單片機正常工作的基本電路,通常包括電源電路、時鐘電路、復位電路和 I/O 接口。電源電路提供穩定的電壓(如 5V 或 3.3V),需注意濾波和去耦電容的配置;時鐘電路為單片機提供工作時鐘,可采用內部 RC 振蕩器或外部晶振,晶振頻率影響單片機的運行速度;復位電路使單片機在開機或異常時恢復初始狀態,常見的有上電復位和按鍵復位兩種方式;I/O 接口則根據需求連接外部設備。例如,51 系列單片機的較小系統只需一個晶振(如 11.0592MHz)、兩個電容(如 30pF)、一個復位電阻(如 10kΩ)和一個電容(如 10μF)即可工作。UBQ10A05L04單片機功耗低,是便攜式設備的理想選擇。
定時器和中斷系統是單片機實現復雜功能的重要機制。定時器通過計數脈沖信號實現定時功能,可用于產生精確的時間延遲、PWM(脈寬調制)信號等。以 51 單片機為例,其內部定時器可設置為不同工作模式,如定時模式下對機器周期計數,計數模式下對外部脈沖計數。中斷系統則允許單片機在執行主程序時,暫停當前任務響應緊急事件,如外部設備請求、定時器溢出等。當觸發中斷時,單片機會保存當前程序狀態,跳轉至中斷服務程序處理事件,完成后返回原程序繼續執行。定時器與中斷系統結合,使單片機能夠高效處理多任務,例如在實時控制系統中,定時器定時采集數據,中斷服務程序處理突發故障,確保系統穩定運行。
在全自動洗衣機的控制板上,單片機如同一位準確的指揮官。8 位 MCU 通過預設程序,接收水位傳感器的模擬信號,將其轉換為數字指令后,控制進水閥、電機等執行元件協同工作。當用戶選擇 “羊毛洗” 模式,單片機會自動調節轉速至 500 轉 / 分鐘,水溫控制在 30℃,同時實時監測筒內平衡狀態,一旦檢測到偏心量超過閾值,立即啟動修正程序。這種閉環控制能力讓洗衣機既能保護衣物不受損傷,又能降低能耗,其待機功耗可控制在 0.5W 以下,完全符合歐盟 ERP 能效標準。單片機具有體積小、功耗低、可靠性高等優點,適用于嵌入式系統開發。
中斷系統使單片機能夠在執行主程序時響應緊急事件,提高系統實時性。當外部中斷源(如按鍵、傳感器)或內部中斷源(如定時器溢出)產生中斷請求時,單片機暫停當前程序,保存現場(如 PC 值、寄存器狀態),轉去執行中斷服務程序(ISR),執行完畢后恢復現場繼續執行主程序。例如,在一個實時數據采集系統中,當 ADC 轉換完成時觸發中斷,單片機立即讀取轉換結果并進行處理。中斷系統的優先級管理機制可確保高優先級中斷優先處理,避免關鍵任務被延遲。在 STM32 單片機中,中斷向量表和 NVIC(嵌套向量中斷控制器)提供了強大的中斷管理能力。智能玩具的交互功能多由單片機驅動實現。ADM483JRZ
單片機的中斷功能使得系統能夠及時響應外部事件,保證系統的實時性。AD8036A
在工業自動化領域,單片機廣泛應用于過程控制、數據采集和設備監控。例如,在數控機床中,單片機通過控制伺服電機實現刀具的精確運動;在生產線監控系統中,單片機采集傳感器數據(如溫度、壓力、流量),并通過通信接口上傳至上位機。工業級單片機通常具備高可靠性、寬溫工作范圍和抗干擾能力,如西門子 S7-200 系列 PLC 即基于單片機技術,可在惡劣環境下穩定運行。此外,單片機還用于工業機器人的關節控制、分布式控制系統(DCS)的現場控制單元等,是實現工業 4.0 的重要硬件基礎。AD8036A