脉冲宽度调制(PWM)技术是单片机实现准确控制的重要手段,通过输出高低电平交替的脉冲信号,改变高电平占空比(高电平时间占周期的比例),实现对电机转速、灯光亮度、电压输出等参数的调节。单片机定时器可生成高频 PWM 信号(频率从几十 Hz 到几十 kHz),占空比可通过程序精确控制(如 8 位 PWM 可实现 0-100% 占空比调节,步进为 1/256)。在电机控制中,通过改变 PWM 占空比调节电机两端平均电压,实现转速平滑控制,如无人机电机调速、智能家居窗帘电机驱动;在灯光控制中,高频 PWM 信号可避免灯光闪烁(人眼无法感知高频变化),通过调整占空比实现亮度渐变,如舞台灯光效果、手机屏幕背光调节。此外,PWM 技术还可用于开关电源设计,通过快速开关功率管实现高效电压转换,如充电宝、小型电源适配器。PWM 技术的灵活性与准确性,让单片机在需要连续调节的场景中发挥重要作用,提升设备控制精度与能效。外部扩展存储器可弥补单片机内置存储不足,满足复杂程序存储需求。AD8554ARZ SOP14

在现实世界中,温度、湿度、压力等物理量多以模拟信号形式存在,单片机的模数转换(ADC)模块可将这些模拟信号转化为数字信号,实现数据采集与处理。ADC 模块通过采样、量化、编码三个步骤,将连续的模拟电压信号转化为离散的数字值,其性能主要取决于分辨率(如 8 位、12 位、16 位)、采样速率和转换精度。分辨率越高,数字值对模拟信号的还原度越高,例如 12 位 ADC 可将模拟信号分为 4096 个等级,比 8 位 ADC(256 个等级)精度更高。在智能温控设备中,温度传感器输出的模拟电压信号经单片机 ADC 转换后,转化为数字温度值,CPU 根据该值判断是否启动加热或制冷装置;在声音采集设备中,麦克风输出的模拟音频信号通过 ADC 转换为数字信号,再进行存储或处理。ADC 模块让单片机具备感知物理世界的能力,成为数据采集类嵌入式设备(如医疗监护仪、环境监测站)的重要功能之一。AD5302ARMZ MSOP8数模转换芯片DAC单片机为家电设备提供控制逻辑支持。

工业控制是单片机较主要的应用领域之一,凭借其高可靠性、强抗干扰能力与灵活的控制能力,成为工业自动化的主要部件。在生产线自动化控制中,单片机可作为控制器,实现对电机、气缸、传感器等设备的准确控制,如流水线的速度调节、机械臂的动作控制、物料的自动分拣等,通过采集传感器数据(如温度、压力、位置),实时调整设备运行参数,提升生产效率与产品质量。在智能仪表领域,单片机广泛应用于万用表、示波器、温度巡检仪等设备,通过 ADC 模块采集模拟信号,经过数据处理后将结果显示在 LCD 屏上,同时支持数据存储与通信功能,实现仪表的智能化与网络化。此外,在变频器、PLC 扩展模块、工业报警器等设备中,单片机也发挥着关键作用,其小巧的体积与低功耗特性,可适配工业现场的恶劣环境,长期稳定运行,为工业生产的自动化、智能化提供可靠保障。
低功耗单片机的发展为便携式与电池供电设备提供了主要支撑,解决了设备续航难题。通过采用 CMOS 工艺、休眠模式设计与低功耗外设,低功耗单片机的待机电流可低至微安级甚至纳安级。TI MSP430 系列、Silicon Labs EFM32 系列等型号,在休眠模式下只维持必要电路运行,被唤醒后快速进入工作状态,大幅延长电池使用寿命。在无线传感器节点中,低功耗单片机周期性采集数据并发送,一节锂电池可支持设备连续工作数年;在医疗便携设备如血糖仪、心率监测仪中,低功耗特性确保设备可长期待机,满足用户随时使用的需求。随着物联网终端对续航要求的不断提高,低功耗单片机正成为行业研发的重点方向。智能照明系统的亮度调节与场景切换,依赖单片机接收指令并执行动作。

医疗设备对精度、稳定性与安全性要求严苛,单片机凭借高可靠性与准确控制能力,在医疗领域发挥重要作用。在便携式血压计中,单片机控制气泵充气与放气,通过压力传感器采集血压信号,经 ADC 转换与算法处理后,显示收缩压、舒张压与心率数据,同时具备异常值报警功能;在血糖测试仪中,单片机控制试纸检测电路,读取血糖传感器输出的微弱电流信号,转化为血糖浓度值,确保检测误差小于 5%;在输液泵设备中,单片机通过步进电机驱动模块控制输液速度,精确到每小时 0.1mL,同时监测输液管堵塞情况,避免液体滞留。此外,单片机还可用于医疗监护仪,实时采集心电、血氧、体温等多参数数据,通过串口传输至上位机,为医护人员提供患者健康状态参考。医疗级单片机还具备低功耗特性,可满足便携医疗设备长期续航需求,如动态心电监测仪可连续工作 72 小时以上。单片机在医疗设备中的应用,提升了健康监测的便捷性与准确性,为医疗诊断提供技术支撑。单片机支持多种编程语言,开发灵活便捷。AD847JN DIP8
低成本单片机助力创客项目快速落地。AD8554ARZ SOP14
单片机的中断系统是实现实时响应的主要机制,能让设备及时处理突发事件,提升系统的实时性。当外部事件(如传感器信号变化、按键触发)或内部事件(如定时器溢出、串口接收数据)发生时,单片机暂停当前正在执行的程序,转而去执行对应的中断服务程序,处理完成后再返回原程序继续运行。例如在工业控制系统中,当工件到达指定位置触发光电传感器中断,单片机立即响应并控制电机停止,确保定位准确;在串口通信中,收到数据时触发中断,及时读取数据避免丢失。中断系统的优先级机制可实现多事件的有序处理,高优先级中断可打断低优先级中断,保障关键任务的及时响应,这一特性让单片机在实时控制场景中不可或缺。AD8554ARZ SOP14