淺論單片機的應(yīng)用與發(fā)展

劉輝 羅浩

摘要：單片機在目前的市場中被廣泛的應(yīng)用到各大領(lǐng)域，幾乎到處都能看到單片機的身影。如各種控制器的儀表，一些精密測量儀器也會應(yīng)用到單片機，在生活中，比較普遍的有汽車上的發(fā)動機控制器，攝像機，以及智能洗衣機等控制器等等，從中都能找到單片機的影子。隨著單片機的廣泛應(yīng)用，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、教育等領(lǐng)域也開始大范圍的應(yīng)用單片機。本文主要是對幾個單片機的具體應(yīng)用進行介紹，并對單片機的發(fā)展趨勢進行簡單的分析。

關(guān)鍵詞：單片機 ?單片機應(yīng)用 ?發(fā)展趨勢

單片機指的是在一塊芯片上，將中央處理單元（CPU）、儲存器（RAM/ROM）以及定時器/計數(shù)器和輸入/輸出（I/O）接口等元件集成的微型計算機系統(tǒng)。雖然單片機看起來只是一塊小小的芯片，但它將計算機的基本組成部分即運算器、控制器、存儲器、輸入設(shè)備和輸出設(shè)備這五個設(shè)備全部集成到了一塊芯片中，“麻雀雖小，五臟俱全”，且正是因為它尺寸賦予了它與普通計算機不同的生命。

1 單片機的主要應(yīng)用范圍

1.1 單片機在傳感器發(fā)展方面的應(yīng)用。就目前而言，發(fā)展已經(jīng)十分成熟的傳感器有著眾多品種和規(guī)格。但各個傳感器其各自的輸入輸出信號均不相同，相對應(yīng)的其原理和電路也有著較大的差別，這也使得標(biāo)準(zhǔn)化工作在傳感器領(lǐng)域難以實施。同時也給傳感器用戶帶來了很多的麻煩，且也不利于傳感器和測試儀器今后的發(fā)展，其空間也因為沒有實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化而受到了很大的限制。但隨著單片機的發(fā)展，其成本不斷下降，運算能力不斷的提高，體積也在不斷的縮小，這也給傳感器和測試儀器帶來了積極的影響。目前，我國已經(jīng)開始了對傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化工作，這是目前傳感器發(fā)展研究的重要工作。

標(biāo)準(zhǔn)化電路的傳感器應(yīng)當(dāng)具備有如下六種特點：一是放大傳感器的信號，并進行統(tǒng)一符合標(biāo)準(zhǔn)的輸出;二是傳感器應(yīng)具備溫度補償技術(shù);三是傳感器應(yīng)具備線性校正技術(shù);四是傳感器應(yīng)具備存儲信號的功能;五是傳感器應(yīng)能夠?qū)π盘栠M行簡單的處理功能;六是各種傳感器要能夠共同連接在高一級的控制單元上，并能夠很好的兼容和互換性。

隨著傳感器的標(biāo)準(zhǔn)化進程不斷推進，這也會促使智能儀表的規(guī)范化進程，并大大提高智能儀表測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和降低其成本。

1.2 單片機在貯液容器溫控系統(tǒng)中的應(yīng)用。貯液容器溫控系統(tǒng)顧名思義是控制貯液容器溫度的一套系統(tǒng)，單片機將貯液容器的溫度作為被控參數(shù)，將蒸汽的流量作為控制參數(shù)，并將冷物料的初始溫度值作為前饋控制，并將前饋控制和兩個參數(shù)形成前饋-反饋控制系統(tǒng)。通過前饋控制后測量被控參數(shù)，并控制參數(shù)進行反饋控制，這樣變能夠控制好貯液容器的溫度，從而達到滿足工藝控制貯液容器溫度的要求。

1.3 單片機在設(shè)備自動化改造中的應(yīng)用。在對設(shè)備自動化改造完成后，能夠大大提高斗身板沖制的效率，并降低工人的勞動強度，大大節(jié)約了企業(yè)的人力物力，且設(shè)備操作的安全性也得到了很大的提升。

2 單片機的發(fā)展趨勢

2.1 制作工藝CMOS化。隨著科技的不斷發(fā)展，單片機對于功耗的要求也會變得越來越低，而CMOS電路完全符合單片機的需要，它噪聲容限高，靜態(tài)功耗也極低，允許的工作電壓范圍也十分寬，對于電源電路的設(shè)計十分方便，同時它的邏輯擺幅較大，對于電路的干擾，其抵抗能力特別強，目前，CMOS電路已經(jīng)成為了最主要的單片機半導(dǎo)體工藝。CMOS化會一直主導(dǎo)單片機的發(fā)展直到更完美的工藝出現(xiàn)。

2.2 低功耗化。就目前而言，市面上8位的單片機產(chǎn)品已經(jīng)全面完成CMOS化，這樣的單片機能夠充分的發(fā)揮功耗小的優(yōu)點，其工作方式主要有如下幾種，分別為等待狀態(tài)、睡眠狀態(tài)、關(guān)閉狀態(tài)等等，通過這些工作狀態(tài)能夠充分的看出單片機已經(jīng)充分的發(fā)揮了低功耗的這一優(yōu)勢。處于低壓工作狀態(tài)的單片機，它的電流消耗級別僅處在μA或nA級別，這也大大促進了便攜式、手持式等通過電池供電的儀器。

2.3 大容量化。過去，單片機的片內(nèi)程序存儲器的容量只有1K到8K，數(shù)據(jù)存儲器僅處在256字節(jié)以下。隨著時代的不斷發(fā)展，小容量的單片機已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代設(shè)備的需要，無法做一些復(fù)雜的應(yīng)用，這也使得單片機不得不采用外接的方式進行擴充容量。隨著科技的不斷發(fā)展，現(xiàn)代新型單片機的片內(nèi)程序存儲器已經(jīng)達到了64K，數(shù)據(jù)存儲器達到了8K，這也體現(xiàn)了單片機在近年的發(fā)展是十分迅速的。可以預(yù)見不遠的將來，單片機的存儲容量也會隨著科技的發(fā)展，工藝技術(shù)的進步而不斷擴大。

2.4 微型單片化。目前，市面上的單片機的另一個發(fā)展趨勢是如何在一塊芯片上盡可能的集成更多的功能，這也體現(xiàn)在單片機的設(shè)計已經(jīng)將單片機的兼容性放在第一位上，單片機正朝著兼容性更好的方向發(fā)展。

3 結(jié)論

單片機的出現(xiàn)大大改變了我們的生活，它在我們的日常生活中無處不在，大到航天飛機的控制裝置，小到電子手表的控制芯片，從計算機網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸，到自動化設(shè)備的實時控制和數(shù)據(jù)處理，這些都離不開單片機的處理，這也體現(xiàn)了單片機在我們生活中的重要性?，F(xiàn)在的單片機正處于飛速發(fā)展的階段，各種功能，各種優(yōu)勢，均在科技飛速發(fā)展的過程中得到了淋漓盡致的體現(xiàn)，而將來，單片機的功能和優(yōu)勢將會更多，其應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。

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