智能電表的計(jì)量模塊里，單片機(jī)承擔(dān)著數(shù)據(jù)采集與處理的雙重任務(wù)。它內(nèi)置 16 位 ADC 轉(zhuǎn)換器，能將電流、電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，通過(guò)計(jì)量算法計(jì)算出有功功率、無(wú)功功率等參數(shù)，精度達(dá)到 0.2 級(jí)。每 15 分鐘，單片機(jī)會(huì)將用電數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到 Flash 存儲(chǔ)器中，即使斷電也能保存 6 個(gè)月以上的數(shù)據(jù)。同時(shí)，它支持紅外通信與電力線載波兩種方式，抄表員既可以現(xiàn)場(chǎng)讀取數(shù)據(jù)，也能通過(guò)遠(yuǎn)程系統(tǒng)自動(dòng)抄表，數(shù)據(jù)傳輸誤差率低于 0.01%，徹底解決了傳統(tǒng)人工抄表的效率低下問(wèn)題。工業(yè)自動(dòng)化里，單片機(jī)作為重要控制器，準(zhǔn)確調(diào)控生產(chǎn)流程。SN65DP141RLJTI/德州儀器WQFN38

    單片機(jī)的誕生，開啟了微型計(jì)算機(jī)小型化的新紀(jì)元。1971 年，Intel 公司推出全球首顆 4 位微處理器 4004，盡管其性能遠(yuǎn)不及如今的芯片，卻拉開了微處理器發(fā)展的大幕。隨后，8 位單片機(jī)如 Intel 8048 和 8051 相繼問(wèn)世，憑借集成度高、價(jià)格低等優(yōu)勢(shì)，迅速在工業(yè)控制、智能儀器儀表等領(lǐng)域嶄露頭角。進(jìn)入 21 世紀(jì)，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的突飛猛進(jìn)，單片機(jī)迎來(lái) 32 位時(shí)代，以 ARM Cortex-M 系列為典型，其性能大幅提升，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、人工智能等前沿領(lǐng)域。如今，單片機(jī)朝著低功耗、高性能、多功能方向持續(xù)邁進(jìn)，尺寸不斷縮小，片上資源愈發(fā)豐富，推動(dòng)各行業(yè)智能化變革。ADA4856-3YCPZ工業(yè)級(jí)單片機(jī)具備強(qiáng)大的抗干擾能力，在復(fù)雜電磁環(huán)境中仍能準(zhǔn)確控制生產(chǎn)線設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

    醫(yī)療設(shè)備對(duì)精度和可靠性要求極高，單片機(jī)在其中發(fā)揮關(guān)鍵作用。例如，血糖儀通過(guò)單片機(jī)處理血液樣本的電化學(xué)信號(hào)，快速計(jì)算出血糖值；輸液泵通過(guò)單片機(jī)精確控制藥液流速，避免人工調(diào)節(jié)誤差。在監(jiān)護(hù)設(shè)備中，單片機(jī)采集心電、血壓、血氧等生理信號(hào)，進(jìn)行濾波和分析，并通過(guò)顯示屏或通信接口輸出。便攜式醫(yī)療設(shè)備（如智能手環(huán)、體溫貼）則利用低功耗單片機(jī)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)。例如，德州儀器的 MSP430 系列單片機(jī)因其較低功耗特性，廣泛應(yīng)用于可穿戴醫(yī)療設(shè)備。

    工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域高度依賴單片機(jī)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確控制與高效生產(chǎn)。在數(shù)控機(jī)床中，單片機(jī)接收計(jì)算機(jī)指令，控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)，完成復(fù)雜零件加工；自動(dòng)化生產(chǎn)線的傳送帶系統(tǒng)通過(guò)單片機(jī)監(jiān)測(cè)傳感器信號(hào)，實(shí)現(xiàn)物料的自動(dòng)分揀與傳輸；PLC（可編程邏輯控制器）本質(zhì)上也是基于單片機(jī)技術(shù)，用于工業(yè)邏輯控制，如工廠設(shè)備的啟停順序、故障報(bào)警等。此外，單片機(jī)還應(yīng)用于工業(yè)儀表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、處理與顯示，如智能電表通過(guò)單片機(jī)計(jì)算用電量并通過(guò)通信模塊上傳數(shù)據(jù)。工業(yè)級(jí)單片機(jī)具備強(qiáng)抗干擾能力、寬工作溫度范圍和高可靠性，能在惡劣環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行，保障工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性與安全性。專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的單片機(jī)，內(nèi)置無(wú)線通信模塊，能輕松實(shí)現(xiàn)智能家居設(shè)備間的互聯(lián)互通。

    單片機(jī)的通信接口包括串行通信（如 UART、SPI、I2C）和并行通信。UART（通用異步收發(fā)器）是較基本的串行通信方式，通過(guò) RX 和 TX 兩根線實(shí)現(xiàn)全雙工通信，常用于單片機(jī)與 PC、藍(lán)牙模塊等設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸，典型應(yīng)用如 AT 指令控制藍(lán)牙模塊。SPI（串行外設(shè)接口）是高速同步串行通信協(xié)議，通過(guò) MOSI、MISO、SCK 和 SS 四根線實(shí)現(xiàn)主從通信，常用于連接 Flash 存儲(chǔ)器、LCD 顯示屏等高速外設(shè)。I2C（集成電路總線）則是兩線制串行通信協(xié)議，通過(guò) SDA 和 SCL 兩根線實(shí)現(xiàn)多主多從通信，廣泛應(yīng)用于傳感器數(shù)據(jù)采集（如溫濕度傳感器 DHT22）。此外，USB、CAN 等通信接口也在特定領(lǐng)域得到應(yīng)用，如 USB 接口用于單片機(jī)與電腦的高速數(shù)據(jù)傳輸，CAN 接口則常用于汽車電子和工業(yè)控制中的分布式通信。單片機(jī)在醫(yī)療器械中也有廣泛應(yīng)用，保障醫(yī)療設(shè)備的安全和有效運(yùn)行。ST/意法 單片機(jī)F280037CSPM

低功耗單片機(jī)憑借高效節(jié)能設(shè)計(jì)，可在電池供電下長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，適用于智能手環(huán)等便攜式設(shè)備。SN65DP141RLJTI/德州儀器WQFN38

    中斷系統(tǒng)使單片機(jī)能夠在執(zhí)行主程序時(shí)響應(yīng)緊急事件，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。當(dāng)外部中斷源（如按鍵、傳感器）或內(nèi)部中斷源（如定時(shí)器溢出）產(chǎn)生中斷請(qǐng)求時(shí)，單片機(jī)暫停當(dāng)前程序，保存現(xiàn)場(chǎng)（如 PC 值、寄存器狀態(tài)），轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序（ISR），執(zhí)行完畢后恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)繼續(xù)執(zhí)行主程序。例如，在一個(gè)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，當(dāng) ADC 轉(zhuǎn)換完成時(shí)觸發(fā)中斷，單片機(jī)立即讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果并進(jìn)行處理。中斷系統(tǒng)的優(yōu)先級(jí)管理機(jī)制可確保高優(yōu)先級(jí)中斷優(yōu)先處理，避免關(guān)鍵任務(wù)被延遲。在 STM32 單片機(jī)中，中斷向量表和 NVIC（嵌套向量中斷控制器）提供了強(qiáng)大的中斷管理能力。SN65DP141RLJTI/德州儀器WQFN38