什么是微控制器？它是如何工作的？

科技观察员 2023-07-06 1945

描述

　　微控制器（MCU）普遍存在于电子产品中，如果你的微波炉有LED或LCD屏幕和键盘，则它肯定包含微控制器。汽车也是一样，可以有很多个：发动机由微控制器控制，防抱死刹车、巡航控制等也是如此。

　　任何具有遥控器的设备几乎肯定都包含微控制器：电视、录像机和高端立体声系统都属于这一类。此外，单反和数码相机，手机，摄像机、激光打印机、和冰箱、洗碗机、洗衣机和烘干机（带有显示屏和键盘的）……。基本上，任何与用户交互的产品或设备在里面都有一个微控制器。

　　在本文中，我们将介绍微控制器，以便你了解它们是什么以及它们是如何工作的。

　　什么是微控制器？

　　微控制器是一个简化版的计算机。所有计算机——无论是个人台式计算机、大型主机计算机还是微控制器，都有几个共同点：

　　1.所有计算机都有一个执行程序的CPU（中央处理单元）。如果你现在正坐在台式计算机前阅读本文，那台计算机中的CPU正在执行一个程序，该程序实现了显示此页面的Web浏览器。

　　2.CPU从某个地方加载程序。在你的台式机上，浏览器程序是从硬盘加载的。

　　3.计算机有一些RAM（随机存取存储器），可以在其中存储“变量”。

　　4.计算机有一些输入和输出设备，因此它可以与人交互。在台式机上，键盘和鼠标是输入设备，显示器和打印机是输出设备。硬盘是一种I/O设备——它同时处理输入和输出。

　　你使用的台式计算机是可以运行数千个程序的“通用计算机”。微控制器是“专用计算机”，微控制器做好一件事。还有许多其他共同特征定义了微控制器。如果一台计算机符合这些特征中的大多数，那么你可以将其称为“微控制器”：

　　1.微控制器“嵌入”在一些其他设备（通常是消费产品）中，以便它们可以控制产品的功能或操作。因此，微控制器的另一个名称是“嵌入式控制器”。

　　2.微控制器专用于一项任务并运行一个特定的程序。程序存储在ROM（只读存储器）中，一般不会更改。

　　3.微控制器通常是低功耗设备。台式电脑几乎总是插在墙上的插座上，可能会消耗 50 瓦的电力。电池供电的微控制器可能消耗 50 毫瓦。

　　4.微控制器具有专用输入设备，并且通常（但不总是）具有用于输出的小型 LED 或 LCD 显示器。微控制器还从它所控制的设备获取输入，并通过向设备中的不同组件发送信号来控制设备。例如，电视内的微控制器从遥控器获取输入并在电视屏幕上显示输出。控制器控制通道选择器、扬声器系统和屏幕的某些调整，例如色调和亮度。汽车中的发动机控制器从氧气和爆震传感器等传感器获取输入，并控制诸如燃料混合和火花塞正时之类的东西。一种微波炉控制器从键盘获取输入，在LCD显示屏上显示输出，并控制继电器来打开和关闭微波发生器。

　　5.微控制器通常体积小且成本低。

　　6.微控制器通常有稳定工作温度区间。例如，控制汽车发动机的微控制器必须在普通计算机通常无法处理的极端温度下工作。一些寒冷地区的汽车微控制器必须在-34摄氏度的天气下正常工作，而环境恶劣时，需要微控制器可能在49摄氏度的温度下运行。当你启动发动机并自然产生的热量时，发动机舱内的温度可高达65-80摄氏度，这就要求微控制器需要120摄氏度的稳定工作温度。

　　在许多产品中，例如微波炉，对CPU的需求相当低，价格是一个重要的考虑因素。在这些情况下，制造商转向专用的微控制器芯片——最初设计为低成本、小型、低功耗的嵌入式CPU的芯片。

　　典型的低端微控制器芯片可能在芯片上具有1000字节的ROM和20字节的RAM，以及8个I/0引脚。大批量生产时，这些芯片的成本有时仅为几毛钱。

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