當單片機內置 I/O 口數量不足時，需進行擴展。常見的擴展方法有并行擴展和串行擴展兩種。并行擴展通過地址總線和數據總線連接 I/O 擴展芯片（如 8255A），可同時擴展多個 I/O 口，但占用資源較多；串行擴展則通過 SPI、I?C 等串行總線連接擴展芯片（如 MCP23S17、PCF8574），占用引腳少，但數據傳輸速度較慢。例如，在一個需要連接多個按鍵和 LED 的系統中，可使用 I?C 接口的 PCF8574 擴展 8 個 I/O 口，通過兩線（SDA、SCL）即可實現通信。此外，還可利用單片機的 GPIO 模擬串行通信協議，進一步靈活擴展 I/O 功能。單片機中的定時器模塊，可準確定時，在實現周期性任務執行方面發揮重要作用，如定時數據采集。AP131-35ML-7

    在工業自動化領域，單片機廣泛應用于過程控制、數據采集和設備監控。例如，在數控機床中，單片機通過控制伺服電機實現刀具的精確運動；在生產線監控系統中，單片機采集傳感器數據（如溫度、壓力、流量），并通過通信接口上傳至上位機。工業級單片機通常具備高可靠性、寬溫工作范圍和抗干擾能力，如西門子 S7-200 系列 PLC 即基于單片機技術，可在惡劣環境下穩定運行。此外，單片機還用于工業機器人的關節控制、分布式控制系統（DCS）的現場控制單元等，是實現工業 4.0 的重要硬件基礎。1SMB51CAT3G單片機可以用于工業自動化控制，提高生產效率和產品質量。

    單片機，全稱為單片微型計算機（Single Chip Microcomputer），是將CPU、存儲器（ROM/RAM）、I/O 接口、定時器 / 計數器等功能集成在一塊芯片上的微型計算機系統。它誕生于 20 世紀 70 年代，用于工業控制領域，如今已廣泛應用于智能家電、汽車電子、**設備等領域。與通用計算機相比，單片機具有體積小、功耗低、可靠性高、成本低廉等特點，適合嵌入到各種設備中實現智能化控制。例如，在智能手表中，單片機通過傳感器采集心率、步數等數據，并進行處理和顯示；在工業機器人中，單片機則控制各個關節的運動，實現精確操作。

    智能穿戴設備（如智能手表、手環、耳機）的普及得益于單片機的小型化和低功耗設計。單片機在其中負責傳感器數據采集（如加速度計、心率傳感器）、數據處理和無線通信（如藍牙傳輸）。例如，Fitbit 智能手環通過單片機實時監測用戶步數、睡眠質量等數據，并同步至手機；Apple Watch 則利用高性能單片機實現 GPS 定位、運動檢測等復雜功能。為延長電池續航，穿戴設備通常采用休眠模式和動態電源管理，單片機在低功耗狀態下仍能保持基本功能運行。通過合理的電路設計和編程，可以實現單片機的低功耗運行，延長設備使用壽命。

    單片機型號繁多，按數據總線寬度可分為 4 位、8 位、16 位、32 位甚至 64 位；按內核架構分為 51 內核、ARM 內核、AVR 內核等。8 位單片機（如經典的 8051、ATmega 系列）結構簡單、成本低，適合對性能要求不高的控制場景，如玩具、小家電；32 位單片機（如 STM32、MSP430 系列）憑借強大的處理能力和豐富的外設資源，廣泛應用于工業控制、汽車電子等領域。選型時需綜合考慮性能需求（如運算速度、存儲容量）、功耗要求、開發成本、生態支持等因素。例如，開發低功耗便攜式設備可選 MSP430 系列；追求高性能與豐富外設則優先考慮 STM32 系列。合理選型是確保單片機應用成功的關鍵。單片機的應用領域不斷擴大，為智能化時代的發展提供了有力支持。AP131-35ML-7

單片機具有體積小、功耗低、可靠性高等優點，適用于嵌入式系統開發。AP131-35ML-7

    單片機的工作過程可概括為 “取指 - 譯碼 - 執行” 的循環。當單片機上電后，程序計數器（PC）指向程序存儲器的起始地址，CPU 從該地址取出指令并譯碼，然后根據指令類型執行相應操作，如數據運算、I/O 控制或跳轉指令等。執行完一條指令后，PC 自動加 1，指向下一條指令地址，重復上述過程。例如，在一個溫度控制系統中，單片機通過 ADC 接口讀取溫度傳感器數據，與設定值比較后，通過 PWM 輸出控制加熱元件，整個過程通過程序循環實現實時控制。中斷系統則允許單片機在執行主程序時響應外部事件，如按鍵觸發、定時器溢出等，提高系統的實時性。AP131-35ML-7