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    单片机选型需综合考虑应用需求、性能指标和成本因素。首先是位数选择，8 位单片机（如 51 系列）适合简单控制场景，16 位单片机（如 MSP430）在低功耗应用中表现出色，32 位单片机（如 ARM Cortex-M 系列）则用于高性能计算需求。其次是存储器容量，根据程序大小选择 ROM 和 RAM 容量，如小型智能家居设备可能只需几 KB 的 ROM，而复杂的工业控制系统则需要数百 KB 甚至 MB 级的存储空间。此外，还需考虑 I/O 接口类型（如是否需要 USB、CAN 等）、工作电压范围、功耗指标以及开发工具支持等因素。例如，在电池供电的便携式设备中，低功耗单片机（如 TI 的 MSP430 系列）是首要选择。凭借体积小、功耗低、成本低等优势，单片机在众多领域得到广泛应用。STM32F042F6P6

    运动设备的数据分析员：智能手环的主控模块中，单片机实时监测用户的运动状态。它通过三轴加速度传感器采集运动数据，运用计步算法准确记录步数，误差率低于 5%，同时计算出消耗的卡路里与运动距离。每 5 分钟检测一次心率，当心率超过 120 次 / 分钟时，通过震动提醒用户调整运动强度。单片机采用 OLED 显示屏显示各项数据，支持触摸操作，续航时间可达 7 天，防水等级达到 IP68，用户在游泳时也能正常使用，为运动健康提供多方位的数据分析支持。STM32F407VET6TR支持实时操作系统的单片机，能高效调度多任务运行，保障智能交通信号控制的及时性与准确性。

    中断系统使单片机能够在执行主程序时响应紧急事件，提高系统实时性。当外部中断源（如按键、传感器）或内部中断源（如定时器溢出）产生中断请求时，单片机暂停当前程序，保存现场（如 PC 值、寄存器状态），转去执行中断服务程序（ISR），执行完毕后恢复现场继续执行主程序。例如，在一个实时数据采集系统中，当 ADC 转换完成时触发中断，单片机立即读取转换结果并进行处理。中断系统的优先级管理机制可确保高优先级中断优先处理，避免关键任务被延迟。在 STM32 单片机中，中断向量表和 NVIC（嵌套向量中断控制器）提供了强大的中断管理能力。

    当单片机内置 I/O 口数量不足时，需进行扩展。常见的扩展方法有并行扩展和串行扩展两种。并行扩展通过地址总线和数据总线连接 I/O 扩展芯片（如 8255A），可同时扩展多个 I/O 口，但占用资源较多；串行扩展则通过 SPI、I²C 等串行总线连接扩展芯片（如 MCP23S17、PCF8574），占用引脚少，但数据传输速度较慢。例如，在一个需要连接多个按键和 LED 的系统中，可使用 I²C 接口的 PCF8574 扩展 8 个 I/O 口，通过两线（SDA、SCL）即可实现通信。此外，还可利用单片机的 GPIO 模拟串行通信协议，进一步灵活扩展 I/O 功能。单片机以其小巧的体积和低功耗的特性，在嵌入式系统中得到了广泛的应用。

    定时器 / 计数器是单片机的重要功能模块，可用于定时控制、脉冲计数和 PWM 输出等。定时器通过对内部时钟信号计数实现定时功能，例如，在 51 系列单片机中，定时器 T0 可配置为 16 位模式，通过设置初值和工作方式，实现从几微秒到几十毫秒的定时。计数器则对外部输入脉冲计数，常用于测量频率或转速。PWM（脉冲宽度调制）输出可通过定时器实现，广泛应用于电机调速、LED 调光等场景。例如，在直流电机控制中，通过调整 PWM 信号的占空比，可精确控制电机转速。现代单片机通常集成多个定时器 / 计数器，且支持多种工作模式，提高了应用灵活性。高性能的单片机具备更快的处理速度，可以满足复杂算法的运行需求，比如图像识别相关的计算。AD830ARZ-REEL

从简单的计算器到复杂的机器人，单片机都发挥着关键作用。STM32F042F6P6

    配电线路的保护装置中，单片机是防止电网故障扩大的关键。它实时监测线路的电流、电压值，当发生短路故障时，在 10ms 内发出跳闸指令，切断故障线路。采用傅里叶变换算法分析电流谐波成分，准确区分故障电流与正常负荷电流，避免误动作。在智能电网中，单片机通过以太网接口与调度中心通信，上传故障信息与保护动作记录，支持远程整定保护参数，缩短了故障处理时间，提高了电网的供电可靠性。压力变送器的信号处理单元中，单片机提升了测量精度与稳定性。它接收压力传感器的毫伏级信号，经过放大、滤波后，由 24 位 ADC 转换为数字量，通过温度补偿算法消除环境温度对测量的影响，使精度达到 0.1 级。单片机控制 4-20mA 电流环输出，将压力信号转换为标准工业信号，方便与 PLC、DCS 系统连接。在化工生产的高温环境中，这款单片机采用隔离设计，与传感器、输出电路之间实现 3000V 电气隔离，有效防止干扰信号影响测量精度，确保生产过程的安全稳定。STM32F042F6P6