單片機技術的應用及發(fā)展研究

張春帥 劉穎 侯宇辰 李明 宋麗瓊

摘要：近年來，單片機技術的不斷發(fā)展和創(chuàng)新大大促進了社會生產(chǎn)的進步和人民生活水平的提高。單片機技術在發(fā)展中以其種類繁多、使用壽命長、運算速度快以及噪音低，可靠性強等特點在發(fā)展中受到了廣泛的歡迎和推廣。目前單片機技術已經(jīng)應用到人民生產(chǎn)和生活的方方面面，為人們生活水平的提高做出了重大的貢獻。

關鍵詞：單片機技術 應用 發(fā)展

1單片機的相關范疇概述

1.1單片機概述

伴隨著電子計算機技術的發(fā)展，單片機計算機，特別是 VLSI的迅速發(fā)展，大大推動了單片機技術的發(fā)展和應用。單片機實際上是一塊集成電路，采用 VLSI（VLSI）技術，形成一種功能完善的微機控制系統(tǒng)。通過系統(tǒng)指令實現(xiàn)，可以完成各種復雜的計算任務，并具有多種控制功能。此外，由于缺少 I/O器件，使得單片機的功能與普通計算機沒有區(qū)別，再加上輸入輸出模塊，可以形成一個強大的控制中心，使其可以應用于各種應用環(huán)境。單片機其處理能力和性能一直很高，有多種微型計算機，但最典型的是 Intel的 MCS-51系列。雖然是 8位單片機，但由于其品種齊全、兼容性強、數(shù)據(jù)豐富、價格便宜、應用范圍廣，即使有更好的替代品，市場應用價值也很高，目前仍然廣泛應用于許多低檔應用環(huán)境。

1.2單片機的特性

單片機因其獨特的優(yōu)點，在誕生后迅速為世界所接受。單片機技術有以下特點：

1.2.1具有很強的控制功能

單片計算機的控制功能主要用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制。單片機技術指令系統(tǒng)十分豐富，具有良好的可移植性和邏輯運算能力。單片機可編程化，其獨特的控制功能可滿足不同工作場合不同類型控制的需要，因此可說控制功能十分強大。

1.2.2系統(tǒng)可擴展

單片機芯片包含了計算機正常工作所需的各種元件。同時，芯片外還有大量總線可擴展性，可以方便地創(chuàng)建各種規(guī)模的應用程序。

2單片機技術的應用

2.1機電設備一體化的控制中心

機電設備一體化是近年來機械行業(yè)發(fā)展的總體趨勢，機電設備一體化控制是通過單片機的內部控制實現(xiàn)的。單片機是機電設備的核心部件，在設備運行中通過單片機的自動控制功能實現(xiàn)設備運行過程的自動化和智能化，這樣的自動控制有效提升了設備運行的效率，提高了生產(chǎn)力。在當前的社會發(fā)展中，自動化控制技術已經(jīng)普遍應用到一些生產(chǎn)型企業(yè)中，不僅幫助企業(yè)減少了生產(chǎn)的時間，同時生產(chǎn)的質量也得到了大大的提升。

2.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集單元

單片機在使用中作為數(shù)據(jù)采集單元將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給計算機進行進一步處理，最終通過對數(shù)據(jù)的分析處理實現(xiàn)系統(tǒng)自動化控制的功能。因此在利用計算機進行生產(chǎn)和控制的過程中既可以最大限度地減少生產(chǎn)中時間的浪費，而且能夠確保在整個過程中數(shù)據(jù)分析的準確性和可靠性。目前在許多領域進行數(shù)據(jù)采集方面都有借助于單片機的控制技術進行數(shù)據(jù)的分析和采集，進而降低錯誤發(fā)生的概率。

2.3分布控制系統(tǒng)的前段控制器

在單片機系統(tǒng)的使用中，進行直接控制級的計算機分布控制系統(tǒng)（DCS）在實際運行過程中，其直接操作和控制操作的過程都是依靠使用單片機來實現(xiàn)的。在系統(tǒng)運行中利用單片機的功能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、計算分析、控制輸出等，不斷協(xié)調系統(tǒng)的功能，并準確完成系統(tǒng)發(fā)布的操作任務。

2.4智能化儀表的機芯

將單片機使用到儀表中可以實現(xiàn)儀表的自動化控制。與傳統(tǒng)的儀表進行對比，利用單片機技術的儀表在運行過程中還具有自動調節(jié)、修整、補償以及適應的功能，并且還可以實現(xiàn) PID的自動化調節(jié)，降低系統(tǒng)運行中熱和噪音等外界環(huán)境的影響。單片機的這個功能可以使其廣泛地應用于社會生產(chǎn)和生活的很多領域中，幫助人們解決很多難解的問題?，F(xiàn)階段，單片機技術甚至被應用到了醫(yī)學領域的治療保健中。單片機技術的推廣和應用給人類的發(fā)展提供了更多的可能性。

2.5在電子產(chǎn)品中的使用

隨著社會技術的不斷發(fā)展進步，單片機已經(jīng)廣泛地應用到企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)中以及人類的日常生活中。例如，我們常用的家用電器電冰箱、洗衣機、空調，還有日常使用的 IC卡等。在家用電器設備中使用單片機技術能夠大大提高設備的智能化程度，為人類生活提供方便的同時使得電器設備的使用性能也提高了很多，為人類的生活提供了巨大的方便。還有，在我們經(jīng)常會使用到的銀行的終端系統(tǒng)、ATM機以及其他的外圍設備中都利用了單片機技術，通過單片機技術將這些設備與計算機的終端連接在一起，真正實現(xiàn)系統(tǒng)在使用中計算、存儲以及顯示功能一體化。單片機技術的應用為人類的生產(chǎn)和生活提供了巨大的方便，促進了人民生活水平和生活質量的提升。

3單片機技術在未來的發(fā)展

單片機技術從 1971年誕生到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷的很長的發(fā)展歷史，在這漫長的發(fā)展過程中單片機技術也在隨著科技的發(fā)展不斷進步。例如在單片機發(fā)展的過程中嵌入式單片機和嵌入式 In？ ternet技術、Machz單芯片 PC是嵌入式單片機不斷發(fā)展和創(chuàng)新的產(chǎn)物。

而在今后的社會發(fā)展中單片機技術也不會止住其發(fā)展的步伐，還會不斷進行技術的改革和創(chuàng)新?！扒度胧?Internet”并不是普通概念上的嵌入式循環(huán)控制器，而是在 PC時代科學技術不斷發(fā)展創(chuàng)新的結果。還有嵌入式 MCU也已經(jīng)廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)領域和居民的日常生活中，在很大程度上改變了人們生產(chǎn)和生活的方式，促進了社會發(fā)展的文明和進步。但是，在現(xiàn)階段技術的發(fā)展現(xiàn)狀是大多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)都還處在單獨使用的階段，一旦研究者攻克技術的難題將這些相互獨立的嵌入式系統(tǒng)有效連接到 In- ternet上，就能夠實現(xiàn)低成本并且以非常快捷的方式將信息傳遞到世界的任何有互聯(lián)網(wǎng)的角落，這就是單片機技術嵌入式 Internet的發(fā)展方向。

4結束語

單片機簡單的說就是一種集成電路芯片，利用集成電路技術把微處理器（CPU）、計時/計數(shù)、存儲器以及通信部件等集成到一塊硅片上，形成了一個完整的微型計算機系統(tǒng)。單片機技術目前已經(jīng)發(fā)展相對成熟，并且在很多工業(yè)領域都得到了廣泛的應用，在工業(yè)方面單片機主要應用于工業(yè)測控領域，因此也被稱作微控器或者嵌入式控制器。

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（作者單位 ：北方自動控制技術研究所）