單片機(jī)宛如一臺(tái)高度集成的微型計(jì)算機(jī)，重要架構(gòu)涵蓋處理器（CPU）、存儲(chǔ)器、輸入輸出（I/O）接口以及各類(lèi)外設(shè)模塊。CPU 作為單片機(jī)的 “大腦”，負(fù)責(zé)執(zhí)行指令，控制各部件協(xié)同工作。存儲(chǔ)器分程序存儲(chǔ)器（ROM）和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），前者存儲(chǔ)程序代碼與固定數(shù)據(jù)，后者用于存放程序運(yùn)行過(guò)程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)。I/O 接口是單片機(jī)與外部設(shè)備溝通的橋梁，通過(guò)并行或串行方式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的輸入與輸出。此外，定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、中斷系統(tǒng)等外設(shè)模塊，進(jìn)一步拓展了單片機(jī)的功能，定時(shí)器可準(zhǔn)確控制時(shí)間，中斷系統(tǒng)能實(shí)時(shí)響應(yīng)外部事件，大幅提升系統(tǒng)的靈活性與實(shí)時(shí)性。單片機(jī)可以根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，外接各種傳感器，比如溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。FMD3S-W

    單片機(jī)，全稱(chēng)為單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer），是將CPU、存儲(chǔ)器（ROM/RAM）、I/O 接口、定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器等功能集成在一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它誕生于 20 世紀(jì) 70 年代，用于工業(yè)控制領(lǐng)域，如今已廣泛應(yīng)用于智能家電、汽車(chē)電子、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域。與通用計(jì)算機(jī)相比，單片機(jī)具有體積小、功耗低、可靠性高、成本低廉等特點(diǎn)，適合嵌入到各種設(shè)備中實(shí)現(xiàn)智能化控制。例如，在智能手表中，單片機(jī)通過(guò)傳感器采集心率、步數(shù)等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理和顯示；在工業(yè)機(jī)器人中，單片機(jī)則控制各個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)精確操作。IRLHS6276TRPBF單片機(jī)中的定時(shí)器模塊，可準(zhǔn)確定時(shí)，在實(shí)現(xiàn)周期性任務(wù)執(zhí)行方面發(fā)揮重要作用，如定時(shí)數(shù)據(jù)采集。

    隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能（AI）和邊緣計(jì)算的興起，單片機(jī)正朝著高性能、低功耗、集成化和智能化方向發(fā)展。未來(lái)，32 位單片機(jī)將逐漸取代 8 位和 16 位產(chǎn)品，成為主流；AIoT（人工智能物聯(lián)網(wǎng)）單片機(jī)將集成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理器（NPU），支持邊緣端的簡(jiǎn)單 AI 運(yùn)算，如語(yǔ)音識(shí)別、圖像分類(lèi)等；低功耗技術(shù)將進(jìn)一步突破，使單片機(jī)在紐扣電池供電下可工作數(shù)年甚至更久；集成度不斷提高，更多功能（如傳感器、通信模塊）將被集成到單芯片中。例如，瑞薩電子的 RZ/A2M 系列單片機(jī)集成了 ARM Cortex-A55 內(nèi)核和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)加速器，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的圖像和語(yǔ)音處理，推動(dòng)智能家居和工業(yè)自動(dòng)化向更高水平發(fā)展。

    當(dāng)單片機(jī)內(nèi)置 I/O 口數(shù)量不足時(shí)，需進(jìn)行擴(kuò)展。常見(jiàn)的擴(kuò)展方法有并行擴(kuò)展和串行擴(kuò)展兩種。并行擴(kuò)展通過(guò)地址總線和數(shù)據(jù)總線連接 I/O 擴(kuò)展芯片（如 8255A），可同時(shí)擴(kuò)展多個(gè) I/O 口，但占用資源較多；串行擴(kuò)展則通過(guò) SPI、I2C 等串行總線連接擴(kuò)展芯片（如 MCP23S17、PCF8574），占用引腳少，但數(shù)據(jù)傳輸速度較慢。例如，在一個(gè)需要連接多個(gè)按鍵和 LED 的系統(tǒng)中，可使用 I2C 接口的 PCF8574 擴(kuò)展 8 個(gè) I/O 口，通過(guò)兩線（SDA、SCL）即可實(shí)現(xiàn)通信。此外，還可利用單片機(jī)的 GPIO 模擬串行通信協(xié)議，進(jìn)一步靈活擴(kuò)展 I/O 功能。低功耗單片機(jī)適合用于電池供電的設(shè)備，可有效延長(zhǎng)設(shè)備的續(xù)航時(shí)間，如無(wú)線傳感器節(jié)點(diǎn)。

    工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域高度依賴(lài)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。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)。KDZ10B

汽車(chē)電子系統(tǒng)中，單片機(jī)負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)控制、安全氣囊觸發(fā)等重要任務(wù)。FMD3S-W

    單片機(jī)的誕生，開(kāi)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(kāi)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(chē)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。FMD3S-W