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    单片机系统由硬件和软件两部分组成，合理划分软硬件功能至关重要。有些功能既可用硬件实现，也可用软件完成。硬件实现通常能提高系统的实时性和可靠性，如通过硬件电路实现信号的滤波和放大；软件实现则可降低系统成本，简化硬件结构，如利用软件算法实现数字滤波。在划分软硬件功能时，需综合考虑系统的性能要求、成本限制和开发难度等因素。例如，对于对实时性要求极高的任务，优先采用硬件实现；对于一些复杂的算法和逻辑控制，采用软件实现更为合适。单片机可以用于工业自动化控制，提高生产效率和产品质量。ADA4691-4ACPZ-RL

    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。可擦除可编程单片机STM32C031C4U6单片机能够根据预设的程序，自动完成一系列复杂的操作和任务。

    在复杂工业场景中，多机通信与分布式控制系统依赖单片机实现高效协同。多机通信通过主从模式或对等模式，使多个单片机之间进行数据交换。主从模式下，主机负责协调任务分配与数据汇总，从机执行具体控制功能；对等模式则允许各单片机平等通信，适用于需要灵活组网的场景。分布式控制系统将多个单片机分散布置在不同节点，分别控制局部设备，通过通信网络（如 CAN 总线、Modbus 协议）连接成整体，实现集中管理与分散控制。例如，在大型自动化生产线中，每个工位由单独单片机控制，主控制器通过通信网络监控各工位状态，协调生产节奏，提高系统可靠性与扩展性。

    软件设计基于系统整体设计和硬件设计展开。首先，确定软件系统的程序结构，划分功能模块，每个模块实现特定的功能，如数据采集模块、数据处理模块、控制输出模块等。然后，进行各模块程序设计，选择合适的编程语言，如 C 语言或汇编语言。在编写程序时，要遵循良好的编程规范，提高代码的可读性和可维护性。同时，要充分考虑程序的稳定性和可靠性，对可能出现的错误进行处理，如数据溢出、非法输入等。此外，还可利用现有的开源库和代码，提高开发效率。单片机是微型计算机的重要组成部分，它能高效地控制各种电子设备的运行。

    单片机常用编程语言有机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言由二进制代码构成，是 CPU 能直接识别与执行的语言，但其编写难度大，代码可读性差。汇编语言采用助记符替代二进制代码，显著提高了编程的便利性与代码可读性，执行效率也相对较高，在对代码执行效率要求苛刻的场景，如底层驱动开发中应用普遍。随着单片机性能的提升，高级语言愈发普及，其中 C 语言凭借语法简洁、可移植性强、功能丰富等特点，成为单片机开发的主流语言。C 语言支持复杂算法与数据结构，便于构建大型程序，大幅缩短开发周期，降低开发难度。单片机是一种集成电路芯片，它将CPU、内存、输入输出接口等集成于一体，功能强大且小巧。通用闪存存储器单片机F280037SPM

单片机中的定时器模块，可准确定时，在实现周期性任务执行方面发挥重要作用，如定时数据采集。ADA4691-4ACPZ-RL

    医疗设备对精度和可靠性要求极高，单片机在其中发挥关键作用。例如，血糖仪通过单片机处理血液样本的电化学信号，快速计算出血糖值；输液泵通过单片机精确控制药液流速，避免人工调节误差。在监护设备中，单片机采集心电、血压、血氧等生理信号，进行滤波和分析，并通过显示屏或通信接口输出。便携式医疗设备（如智能手环、体温贴）则利用低功耗单片机实现长时间监测。例如，德州仪器的 MSP430 系列单片机因其较低功耗特性，广泛应用于可穿戴医疗设备。ADA4691-4ACPZ-RL