MUC的定義原理與其基本構成

　　微控制單元（Microcontroller Unit；MCU） ，又稱(chēng)單片微型計算機（Single Chip Microcomputer ）或者單片機，是把中央處理器（Central Process Unit；CPU）的頻率與規格做適當縮減，并將內存（memory）、計數器（TImer）、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅動(dòng)電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場(chǎng)合做不同組合控制。諸如手機、PC外圍、遙控器，至汽車(chē)電子、工業(yè)上的步進(jìn)馬達、機器手臂的控制等，都可見(jiàn)到MCU的身影。

　　MCU的技術(shù)原理：

　　MCU同溫度傳感器之間通過(guò)I2C總線(xiàn)連接。I2C總線(xiàn)占用2條MCU輸入輸出口線(xiàn)，二者之間的通信完全依靠軟件完成。溫度傳感器的地址可以通過(guò)2根地址引腳設定，這使得一根I2C總線(xiàn)上可以同時(shí)連接8個(gè)這樣的傳感器。MCU需要訪(fǎng)問(wèn)傳感器時(shí)，先要發(fā)出一個(gè)8位的寄存器指針？然后再發(fā)出傳感器的地址，（7位地址，低位是WR信號）。傳感器中有3個(gè)寄存器可供MCU使用，8位寄存器指針就是用來(lái)確定MCU究竟要使用哪個(gè)寄存器的。主程序會(huì )不斷更新傳感器的配置寄存器，這會(huì )使傳感器工作于單步模式，每更新一次就會(huì )測量一次溫度。

　　要讀取傳感器測量值寄存器的內容，MCU必須首先發(fā)送傳感器地址和寄存器指針。MCU發(fā)出一個(gè)啟動(dòng)信號，接著(zhù)發(fā)出傳感器地址，然后將RD/WR管腳設為高電平，就可以讀取測量值寄存器。

　　為了讀出傳感器測量值寄存器中的16位數據，MCU必須與傳感器進(jìn)行兩次8位數據通信。當傳感器上電工作時(shí)，默認的測量精度為9位，分辨力為0.5 C/LSB（量程為-128.5 C至128.5 C）。本方案采用默認測量精度，根據需要，可以重新設置傳感器，將測量精度提高到12位。如果只要求作一般的溫度指示，比如自動(dòng)調溫器，那么分辨力達到1 C就可以滿(mǎn)足要求了。這種情況下，傳感器的低8位數據可以忽略，只用高8位數據就可以達到分辨力1 C的設計要求。由于讀取寄存器時(shí)是按先高8位后低8位的順序，所以低8位數據既可以讀，也可以不讀。只讀取高8位數據的好處有二，第一是可以縮短MCU和傳感器的工作時(shí)間，降低功耗；第二是不影響分辨力指標。

　　MCU讀取傳感器的測量值后，接下來(lái)就要進(jìn)行換算并將結果顯示在LCD上。整個(gè)處理過(guò)程包括：判斷顯示結果的正負號，進(jìn)行二進(jìn)制碼到BCD碼的轉換，將數據傳到LCD的相關(guān)寄存器中。

　　數據處理完畢并顯示結果之后，MCU會(huì )向傳感器發(fā)出一個(gè)單步指令。單步指令會(huì )讓傳感器啟動(dòng)一次溫度測試，然后自動(dòng)進(jìn)入等待模式，直到模數轉換完畢。MCU發(fā)出單步指令后，就進(jìn)入LPM3模式，這時(shí)MCU系統時(shí)鐘繼續工作，產(chǎn)生定時(shí)中斷喚醒CPU。定時(shí)的長(cháng)短可以通過(guò)編程調整，以便適應具體應用的需要。

　　MCU的基本構成：

　　1、中央處理器CPU，包括運算器、控制器和寄存器組。是MCU內部的核心部件，由運算部件和控制部件兩大部分組成。前者能完成數據的算術(shù)邏輯運算、位變量處理和數據傳送操作，后者是按一定時(shí)序協(xié)調工作，是分析和執行指令的部件。

　　2、存儲器，包括ROM和RAM。ROM程序存儲器，MCU的工作是按事先編制好的程序一條條循序執行的，ROM程序存儲器即用來(lái)存放已編的程序（系統程序由制造廠(chǎng)家編制和寫(xiě)入）。存儲數據掉電后不消失。ROM又分為片內存儲器和片外（擴展）存儲器兩種。

　　RAM數據存儲器，在程序運行過(guò)程中可以隨時(shí)寫(xiě)入數據，又可以隨時(shí)讀出數據。存儲數據在掉電后不能保持。

　　RAM也分為片內數據存儲器和片外（擴展）存儲器兩種。

　　3、輸入、輸出I/O接口，與外部輸入、輸出（電路）設備相連接。PO/P1/P2/P3等數字I/O接口，內部電路含端口鎖存器、輸出驅動(dòng)器和輸入緩沖器等電路。其中PO為三態(tài)雙向接口，P1/P2/P3數字I/O端口，內部驅動(dòng)器為“開(kāi)路集電極”輸出電路，應用時(shí)內部或外部電路接有上拉電阻。每個(gè)端口均可作為數字信號輸入或輸出口，并具有復用功能（指端口功能有第一功能、第二功能甚至數個(gè)功能，在應用中可靈活設置）。

　　MCU器件，除數字I/O端口外，還有ADC模擬量輸入、輸出端口，輸入信號經(jīng)內部A/D轉換電路，變換為數字（頻率）信號，再進(jìn)行處理;對輸出模擬量信號，則先經(jīng)D/A轉換后，再輸出至外部電路。