微控制單元（Microcontroller Unit；MCU） ，又稱單片微型計算機（Single Chip Microcomputer ）或者單片機，是把中央處理器（Central Process Unit；CPU）的頻率與規(guī)格做適當縮減，并將內存（memory）、計數器（TImer）、USB、A/D轉換、UART、PLC、DMA等周邊接口，甚至LCD驅動電路都整合在單一芯片上，形成芯片級的計算機，為不同的應用場合做不同組合控制。諸如手機、PC外圍、遙控器，至汽車電子、工業(yè)上的步進馬達、機器手臂的控制等，都可見到MCU的身影。

　　MCU的技術原理：

　　MCU同溫度傳感器之間通過I2C總線連接。I2C總線占用2條MCU輸入輸出口線，二者之間的通信完全依靠軟件完成。溫度傳感器的地址可以通過2根地址引腳設定，這使得一根I2C總線上可以同時連接8個這樣的傳感器。MCU需要訪問傳感器時，先要發(fā)出一個8位的寄存器指針？然后再發(fā)出傳感器的地址，（7位地址，低位是WR信號）。傳感器中有3個寄存器可供MCU使用，8位寄存器指針就是用來確定MCU究竟要使用哪個寄存器的。主程序會不斷更新傳感器的配置寄存器，這會使傳感器工作于單步模式，每更新一次就會測量一次溫度。

　　要讀取傳感器測量值寄存器的內容，MCU必須首先發(fā)送傳感器地址和寄存器指針。MCU發(fā)出一個啟動信號，接著發(fā)出傳感器地址，然后將RD/WR管腳設為高電平，就可以讀取測量值寄存器。

　　為了讀出傳感器測量值寄存器中的16位數據，MCU必須與傳感器進行兩次8位數據通信。當傳感器上電工作時，默認的測量精度為9位，分辨力為0.5 C/LSB（量程為-128.5 C至128.5 C）。本方案采用默認測量精度，根據需要，可以重新設置傳感器，將測量精度提高到12位。如果只要求作一般的溫度指示，比如自動調溫器，那么分辨力達到1 C就可以滿足要求了。這種情況下，傳感器的低8位數據可以忽略，只用高8位數據就可以達到分辨力1 C的設計要求。由于讀取寄存器時是按先高8位后低8位的順序，所以低8位數據既可以讀，也可以不讀。只讀取高8位數據的好處有二，第一是可以縮短MCU和傳感器的工作時間，降低功耗；第二是不影響分辨力指標。

　　MCU讀取傳感器的測量值后，接下來就要進行換算并將結果顯示在LCD上。整個處理過程包括：判斷顯示結果的正負號，進行二進制碼到BCD碼的轉換，將數據傳到LCD的相關寄存器中。

　　數據處理完畢并顯示結果之后，MCU會向傳感器發(fā)出一個單步指令。單步指令會讓傳感器啟動一次溫度測試，然后自動進入等待模式，直到模數轉換完畢。MCU發(fā)出單步指令后，就進入LPM3模式，這時MCU系統時鐘繼續(xù)工作，產生定時中斷喚醒CPU。定時的長短可以通過編程調整，以便適應具體應用的需要。

　　MCU的基本構成：

　　1、中央處理器CPU，包括運算器、控制器和寄存器組。是MCU內部的核心部件，由運算部件和控制部件兩大部分組成。前者能完成數據的算術邏輯運算、位變量處理和數據傳送操作，后者是按一定時序協調工作，是分析和執(zhí)行指令的部件。

　　2、存儲器，包括ROM和RAM。ROM程序存儲器，MCU的工作是按事先編制好的程序一條條循序執(zhí)行的，ROM程序存儲器即用來存放已編的程序（系統程序由制造廠家編制和寫入）。存儲數據掉電后不消失。ROM又分為片內存儲器和片外（擴展）存儲器兩種。

　　RAM數據存儲器，在程序運行過程中可以隨時寫入數據，又可以隨時讀出數據。存儲數據在掉電后不能保持。

　　RAM也分為片內數據存儲器和片外（擴展）存儲器兩種。

　　3、輸入、輸出I/O接口，與外部輸入、輸出（電路）設備相連接。PO/P1/P2/P3等數字I/O接口，內部電路含端口鎖存器、輸出驅動器和輸入緩沖器等電路。其中PO為三態(tài)雙向接口，P1/P2/P3數字I/O端口，內部驅動器為“開路集電極”輸出電路，應用時內部或外部電路接有上拉電阻。每個端口均可作為數字信號輸入或輸出口，并具有復用功能（指端口功能有第一功能、第二功能甚至數個功能，在應用中可靈活設置）。

　　MCU器件，除數字I/O端口外，還有ADC模擬量輸入、輸出端口，輸入信號經內部A/D轉換電路，變換為數字（頻率）信號，再進行處理;對輸出模擬量信號，則先經D/A轉換后，再輸出至外部電路。