單片機的應用與發(fā)展

江蘇自動化研究所 李新奇

單片機的應用與發(fā)展

江蘇自動化研究所 李新奇

單片機是科技發(fā)展的產(chǎn)物，隨著單片機自身的發(fā)展，它在很多領域都有很好的使用效果。本文首先對單片機的概念以及原理進行簡要介紹，之后針對其使用范圍以及發(fā)展趨勢進行詳細說明。對于單片機來說，在生產(chǎn)和生活中都擁有越來越重要的地位，在其發(fā)展過程中要順應發(fā)展趨勢，擴大其適應范圍。

單片機；應用；發(fā)展

1 單片機的概念和工作原理

1.1 單片機的概念

單片機從本質(zhì)上來說就是集成電路芯片，所采用的處理技術是超大規(guī)模集成電路技術，把進行數(shù)據(jù)處理的各單體系統(tǒng)集成到一起，在硅片上做出功能完全的計算機系統(tǒng)，這一技術在工業(yè)的控制領域應用非常廣泛。目前在熱處理設備、設備自動化改造等工程中單片機都有非常良好的應用。單片機可以看做是微型電腦，它強大的功能以及袖珍的體積都使得其發(fā)展具有巨大潛力。隨著科技不斷發(fā)展，單片機也會得到不斷完善。單片機在未來一定會有更加廣泛的用途，為人類的生產(chǎn)與生活做出貢獻。

1.2 單片機的工作原理

單片機是由完成不同工作的模塊構成，其工作原理就是每一模塊獨立完成各自的工作，不相互干擾。單片機的工作原理與計算機有異曲同工之處，但是也有其自身的特點。組成單片機的每一模塊都具有不同的職能，通常情況它們都是獨立完成自己的工作。由不同的指令構成基本模塊，所以單片機就是一個指令的集合，它把若干程序都存在存儲器中，如果單片機需要執(zhí)行某一命令，在存儲器中調(diào)取相應的執(zhí)行命令。

2 單片機的應用范圍

2.1 熱處理設備上的應用

就我國目前工業(yè)發(fā)展情況來說，熱處理設備的地位非常重要，熱處理設備對于工業(yè)生產(chǎn)來說是提高生產(chǎn)效率的關鍵點，單片機的應用使得熱處理設備的使用效果明顯提升。對熱處理設備進行有效的人工控制是很難達到的，在設備中使用單片機之后對其控制得到顯著提升，能夠精準的控制熱處理設備。通常來講，對熱處理設備進行工藝參數(shù)上的控制是單片機在熱處理設備上最好的應用，這種控制方法直接并且有效，所能控制的工藝參數(shù)非常多，包括環(huán)境溫度、氣體壓力等，這就使得單片機對參數(shù)實現(xiàn)了數(shù)字化處理。此外，單片機具有存儲功能，這就使得它能夠?qū)崽幚碓O備的數(shù)據(jù)進行儲存并完成實時監(jiān)測，如果熱處理設備的運行出現(xiàn)狀況，單片機能夠及時發(fā)現(xiàn)并進行處理。最后，單片機還能完成對熱處理設備所在生產(chǎn)線的全線控制。通過單片機對生產(chǎn)線進行全面整體的控制，能夠讓整個生產(chǎn)過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。

2.2 傳感器發(fā)展上的應用

在我國傳感器的發(fā)展已經(jīng)相對較為成熟，但是一直都缺少相關的統(tǒng)一標準，這就導致市場上傳感器的信號頻率存在差異；同時工作原理也大有不同。對于任何產(chǎn)業(yè)來說，缺少統(tǒng)一標準都會阻礙其發(fā)展，而傳感器產(chǎn)業(yè)正是因為缺少這一標準，所以在發(fā)展上大受制約。近年來我國經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢良好，這也帶動我國科技的飛速發(fā)展，對于單片機來說這是一個良好的發(fā)展機遇。隨著單片機的發(fā)展，其重量與體積都在不斷減小，而運算能力則成倍增長，對于工業(yè)生產(chǎn)來說，傳感器會影響其產(chǎn)值與效率。面對這樣的情況，制定傳感器統(tǒng)一的標準就非常重要，生產(chǎn)出標準化電路的傳感器。傳感器的標準化包括六大部分，傳感器的信號、溫度補、能夠校正、信號存儲、信號處理以及兼容性。在傳感器步入標準化生產(chǎn)軌道之后，必然會讓智能儀表的使用效果大大提升。

2.3 設備自動化改造上的應用

隨著科技的發(fā)展，很多企業(yè)都在進行設備自動化的改造，在此過程中單片機能夠發(fā)揮出很大作用。首先，對工人的工作強度進行有效降低，減少工人操作設備的次數(shù)；其次，能夠讓設備生產(chǎn)具有更高的精度。在自動化改造過程中應用單片機，讓企業(yè)的生產(chǎn)效率得到大幅提升，為企業(yè)贏得更大的競爭力。

2.4 智能家居中的應用

單片機的應用不止體現(xiàn)在生產(chǎn)上，在生活上也體現(xiàn)的淋漓盡致。現(xiàn)如今，曾經(jīng)只能在電視上看到的智能家居已經(jīng)開始在生活中得到應用，智能家居在家庭中的使用量也出現(xiàn)增長態(tài)勢。從本質(zhì)上來說，智能家居就是利用先進技術將所有使用通訊信號的家居進行串聯(lián)，通過一個設備對其完成控制作用。就我國情況來說，對于智能家居的研究開始較晚，產(chǎn)品相對落后，這就需要在研發(fā)上投入大量人力物力提升產(chǎn)品技術。隨著單片機技術在我國的發(fā)展，給智能家居帶來動力。對于智能家居來說，單片機充當?shù)氖谴竽X的位置。單片機在智能家居上的應用主要有三部分，首先，CMOS化，也就是低能耗化，對于家居發(fā)展來說低能耗是其發(fā)展趨勢，不管是廠商還是用戶，對于低能耗都是一直以來的追求。其次，容量增大，人們對于智能家居的要求越來越高，這就需要更大的存儲量來儲存更多的相關指令。最后，性能要求更高，智能家居的發(fā)展就要更優(yōu)越的單片機性能與之匹配，這其中最重要的就是CPU的性能，它會對單片機的性能產(chǎn)生直接影響。

3 單片機的發(fā)展趨勢

3.1 大容量化

隨著社會的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)與生活的要求都在不斷提高，這就需要單片機具有更大的存儲空間。單片機固有的容量已經(jīng)不能滿足現(xiàn)如今的需求，所以不斷擴大單片機的存儲容量是目前單片機發(fā)展的必然趨勢。

3.2 低功耗

隨著科技不斷發(fā)展，國家對于節(jié)能方面也日益重視。換句話說，國家對經(jīng)濟質(zhì)量的重視程度日益增加，這其中低能耗就是一項重要指標。單片機對于工業(yè)生產(chǎn)來說是重要的技術器件，所以對其進行低能耗的研發(fā)是必然的。目前單片機都能夠進行狀態(tài)的選擇，這就是為了順應低能耗的要求，根據(jù)使用狀態(tài)選擇與之相匹配的模式，從而達到節(jié)約能耗的目的。對于低碳生活的現(xiàn)今社會，單片機的低能耗發(fā)展是其必然的發(fā)展趨勢。

3.3 微型化

隨著單片機的應用與發(fā)展，在同樣一塊芯片上能夠集成的模塊越來越多。與此同時，芯片也具有更加良好的兼容性，在同一個單片機上能夠直接接入不同的模塊。對于這樣的發(fā)展現(xiàn)狀，單片機的使用會越來越廣泛，同時也將具有更強大的對接性能。所以，單片機必將朝著微型化發(fā)展。

3.4 CMOS趨勢

隨著單片機應用越來越廣泛，對于單片機功耗的要求越來越高，這就需要相應的技術來支撐這一要求。CMOS的應用就能讓低功耗成為現(xiàn)實。CMOS在降低功耗的同時還能夠降低所需要的工作電壓。在制作上的CMOS趨勢給單片機提供了更廣泛的使用空間。所以在單片機的發(fā)展上，低功耗設計是一項非常先進的理念，這就決定了CMOS的制作工藝趨勢。

4 結束語

單片機是一項新的發(fā)明技術，它的從無到有為生產(chǎn)和生活帶來巨大便捷。在我們?nèi)粘５木幼∨c出行中都能夠看到單片機的身影。所以，單片機的使用對于我們的生活意義非常重大。除了在生活上，對于工業(yè)生產(chǎn)來說，單片機也占有重要地位。在熱處理設備、傳感器發(fā)展、設備自動化改造等方面都有很好的使用效果。目前，我國在單片機的使用上已經(jīng)取得很大進步，但是在很多方面還存在缺陷，需要不斷在發(fā)展過程中進行完善，讓單片機在未來的社會中發(fā)揮出更大作用。

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