单片机类型
集中指令集（ CISC）和精简指令集（ RISC）
– 采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复 用，即所谓冯.诺伊曼结构。它的指令丰富，功 能较强，但取指令和取数据不能同时进行，速 度受限，价格亦高。
– 采用RISC结构的单片机，数据线和指令线分离 ，即所谓哈佛结构。这使得取指令和取数据可 同时进行，且由于一般指令线宽于数据线，使 其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理 信息，执行效率更高，速度亦更快。同时，这 种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间 利用率大大提高，有利于实现超小型化。
? 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两 部分内容：
– 一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如 ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统 等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进 行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。
– 二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外 围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A 转换器等，要设计合适的接口电路。
PIC系列
– Microchip公司PIC系列单片机是CMOS工艺的 RISC结构8位单片机，这类单片机具有功耗低、 体积小、OTP（或FLASH）、内含看门狗和电 源监测、A/D、EEPROM、抗干扰能力强、价 格低廉等特点，特别适合应用于家电、消费电 子产品、仪表、玩具、计算机外设等领域。
单片机应用系统的硬件电路设计
常用的几个系列单片机
MCS-51 及其兼容系列：
– 英特尔公司的MCS-51系列单片机是目前应 用最广泛的8位单片机之一，并且ATMEL、 PHILIPS、ADI、MAXIM、LG、 SIEMENS等公司都有其兼容型号的芯片。 这个系列的单片机具有运算与寻址能力强， 存储空间大，片内集成外设丰富，功耗低等 优点，其中大部分兼容芯片都含有片内 FLASH程序存储器，价格便宜。适合应用于 仪器仪表、测控系统、嵌入系统等开发。
? 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件 越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也 不可避免地降低了系统的稳定性。
LED输出电路
键盘输入电路
阵列键盘动态扫描电路
LED数码动态扫描电路
串行SPI接口LED数码管及键盘管理器件 ZLG7289A
蜂鸣器和继电器驱动电路
单片机和 PC接口电路
? 4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。 如 选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中 所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。
? 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一 部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电 路板布线、通道隔离等。
? 6、外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动 能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动 器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。
R4
2
RE S2
图5
图6
ISD1420 语音录放电路
? ISD1420是单片录放集成芯片，它采用 模拟号直接存储还原技术制成的，能 录放20s语音
SPI接口AD电路
SPI 接口A/D的扩展
MAX1202
SPI 接口D/ A的扩展
? 高精度的10位D/A转换芯片TLC5615，同时采 用TL431产生的高精度的2.5V参考电压基准源，其 有输出的电压值增倍功能。单片机以SPI的方式驱 动它产生电压，其精度可以达到1/210即达到0.1% ，电路接法如图7所示。
单片机应用设计
概述
单片机是一种大规模的具有计算机基本功能的单片 集成电路。可以与少量外围电路构成一个小而完善 的计算机系统。芯片内置和外围的电路能在软件的 控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规 定的任务。
单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩 展灵活、使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表、 家用电器、医用设备、航空航天、通信产品、智能 玩具、汽车电子、专用设备的智能化管理及过程控 制等领域。
SPI 接口D/ A的扩展
输出口的扩展
输入口的扩展
SPI接口EEPROM的扩展
93C46
I2C接口的EEPROM扩展电路
串行LED显示的扩展
I2C接口 EEPROM的扩展
基准电压源设计
VCC
R? RES2
3
1
REFIN
D9 TL431
2
1 2V R3 RE S2
RE FIN
R5
3
ห้องสมุดไป่ตู้
POT2
D1
1
C1
TL4 31
CAP
系统的扩展和配置原则
? 1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。 为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。
? 2、系统扩展与外围设备 应充分满足应用系统的功 能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。
? 3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结 构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软 件能实现的功能尽可能由软件实现，以简化硬件结 构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响 应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。