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单片机：单片机外设控制：单片机的硬件设计

1单片机基础介绍

1.1单片机的定义与历史

单片机，全称为单片微型计算机（Single-ChipMicrocomputer），是一种将中

央处理器（CPU）、存储器、输入输出接口等主要计算机部件集成在一块芯片上

的微型计算机系统。它具有体积小、功耗低、成本低廉、控制功能强大等特点，

广泛应用于各种电子设备和控制系统中。

1.1.1历史沿革

单片机的发展始于20世纪70年代，最初由Intel公司推出8048系列单片

机。随后，Motorola、Atmel、Microchip等公司也相继推出了自己的单片机产品。

随着技术的进步，单片机的性能不断提升，应用领域也从最初的工业控制扩展

到消费电子、汽车电子、通信设备、家用电器等多个领域。

1.2单片机的分类与应用

1.2.1分类

单片机根据其结构、性能和应用领域，可以分为以下几类：

1.按位数分类：8位、16位、32位单片机，位数越高，处理能力越

强。

2.按指令集分类：CISC（复杂指令集）和RISC（精简指令集）单片

机，RISC单片机执行效率更高。

3.按存储器结构分类：哈佛结构和冯·诺依曼结构单片机，哈佛结

构单片机数据和程序存储空间独立，更适合实时控制。

1.2.2应用实例

1.2.2.1位单片机控制LED灯

#includeavr/io.h//包含AVR单片机的I/O库

voidsetup(){

DDRB=0x01;//设置PB0为输出模式

}

1

voidloop(){

PORTB=0x01;//点亮PB0上的LED灯

delay(1000);//延时1秒

PORTB=0x00;//熄灭PB0上的LED灯

delay(1000);//延时1秒

}

在这个例子中，我们使用了AVR系列的8位单片机，通过控制PB0引脚的

状态来实现LED灯的亮灭。代码中，DDRB=0x01;设置PB0为输出模式，PORTB

=0x01;和PORTB=0x00;分别用于点亮和熄灭LED灯。

1.2.2.2位单片机控制温度传感器

#includestm32f1xx_hal.h//包含STM32F1系列单片机的HAL库

//温度传感器相关的引脚和配置

#defineTEMP_SENSOR_PINGPIO_PIN_1

#defineTEMP_SENSOR_GPIOGPIOA

//温度传感器的读取函数

uint16_treadTemperatureSensor(void){

HAL_GPIO_WritePin(TEMP_SENSOR_GPIO,TEMP_SENSOR_PIN,GPIO_PIN_SET);//设置引脚

为高电平

HAL_Delay(10);//等待传感器稳定

HAL_GPIO_WritePin(TEMP_SENSOR_GPIO,TEMP_SENSOR_PIN,GPIO_PIN_RESET);//设置引

脚为低电平

returnHAL_ADC_GetValue(hadc1);//读取ADC转换后的值

}

intmain(void){

HAL_Init();//初始化HAL库

__HAL_RCC_ADC1_CLK_ENABLE();//使能ADC1时钟

__HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE();//使能GPIOA时钟

HAL_GPIO_Init(TEMP_SENSOR_GPIO,gpio_init);//初始化温度传感器引脚

HAL_ADC_Init(hadc1);//初始化ADC

HAL_ADC_Start(hadc1);//开始ADC转换

while(1){

uint16_ttemperature=readTemperatureSensor();//读取温度传感器数据

//进一步处理温度数据，例如显示在LCD上

}

}

此例中，我们使用了STM32F1系列的32位单片机，通过HAL库控制温度

传感器。HAL_GPIO_WritePin函数用于设置引脚电平，HAL_ADC_GetV