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    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 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。單片機(jī)可以通過擴(kuò)展外圍電路，實(shí)現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用場(chǎng)景。2SK2036

    單片機(jī)型號(hào)繁多，按數(shù)據(jù)總線寬度可分為 4 位、8 位、16 位、32 位甚至 64 位；按內(nèi)核架構(gòu)分為 51 內(nèi)核、ARM 內(nèi)核、AVR 內(nèi)核等。8 位單片機(jī)（如經(jīng)典的 8051、ATmega 系列）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，適合對(duì)性能要求不高的控制場(chǎng)景，如玩具、小家電；32 位單片機(jī)（如 STM32、MSP430 系列）憑借強(qiáng)大的處理能力和豐富的外設(shè)資源，廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域。選型時(shí)需綜合考慮性能需求（如運(yùn)算速度、存儲(chǔ)容量）、功耗要求、開發(fā)成本、生態(tài)支持等因素。例如，開發(fā)低功耗便攜式設(shè)備可選 MSP430 系列；追求高性能與豐富外設(shè)則優(yōu)先考慮 STM32 系列。合理選型是確保單片機(jī)應(yīng)用成功的關(guān)鍵。STM32F429NIH7從簡(jiǎn)單的計(jì)算器到復(fù)雜的機(jī)器人，單片機(jī)都發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

    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 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 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 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。

    交通管理領(lǐng)域，單片機(jī)為智能交通系統(tǒng)的發(fā)展提供了有力支持。在交通信號(hào)控制方面，安裝在交通燈上的單片機(jī)，通過檢測(cè)實(shí)時(shí)交通流量，智能調(diào)節(jié)信號(hào)燈的變換時(shí)間，提高道路通行效率。例如，在車流量較大的路口，延長(zhǎng)綠燈時(shí)間，減少車輛等待時(shí)間；在車流量較小的路口，縮短綠燈時(shí)間，避免資源浪費(fèi)。在行人過街報(bào)警系統(tǒng)中，單片機(jī)與行人檢測(cè)傳感器配合，判斷行人過街情況，及時(shí)發(fā)出報(bào)警提示，保障行人安全。在車載系統(tǒng)中，單片機(jī)用于監(jiān)測(cè)車速、燃油消耗、GPS 定位等信息，實(shí)現(xiàn)車況分析與實(shí)時(shí)警報(bào)，提升駕駛安全性。單片機(jī)在智能儀表中扮演著重要角色，確保儀表的精確測(cè)量和可靠運(yùn)行。

    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。可在線編程的單片機(jī)，允許開發(fā)者通過 USB 接口快速更新程序，極大提升產(chǎn)品功能迭代效率。RD36FM-T1/AZ

隨著技術(shù)發(fā)展，單片機(jī)的性能不斷提升，功能愈發(fā)強(qiáng)大。2SK2036

    在復(fù)雜工業(yè)場(chǎng)景中，多機(jī)通信與分布式控制系統(tǒng)依賴單片機(jī)實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同。多機(jī)通信通過主從模式或?qū)Φ饶Ｊ?，使多個(gè)單片機(jī)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主從模式下，主機(jī)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)任務(wù)分配與數(shù)據(jù)匯總，從機(jī)執(zhí)行具體控制功能；對(duì)等模式則允許各單片機(jī)平等通信，適用于需要靈活組網(wǎng)的場(chǎng)景。分布式控制系統(tǒng)將多個(gè)單片機(jī)分散布置在不同節(jié)點(diǎn)，分別控制局部設(shè)備，通過通信網(wǎng)絡(luò)（如 CAN 總線、Modbus 協(xié)議）連接成整體，實(shí)現(xiàn)集中管理與分散控制。例如，在大型自動(dòng)化生產(chǎn)線中，每個(gè)工位由單獨(dú)單片機(jī)控制，主控制器通過通信網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控各工位狀態(tài)，協(xié)調(diào)生產(chǎn)節(jié)奏，提高系統(tǒng)可靠性與擴(kuò)展性。2SK2036