當前單片機技術應用的發(fā)展現(xiàn)狀分析

章致遠

摘要：單片機技術是融合計算機信息技術、物理學等多種學科技術的應用科學技術，具有結構緊湊、體積小、便于制造攜帶、可靠性高、集成性高、環(huán)境適應能力強、控制功能強、處理能力強、低功耗等優(yōu)點，目前已經(jīng)滲透到我們生活的各個方面。本文從單片機及其應用領域入手，對其未來的發(fā)展趨勢進行展望，以推動我國單片機的快速發(fā)展。

關鍵詞：單片機;特性;應用;對策

引言

自20世紀70年代單片機技術問世以來，其發(fā)展迅速?，F(xiàn)在的單片機技術日新月異。隨著科技的進步，由于單片機產(chǎn)品的多樣化，單片機在世界上許多地方都有廣泛的應用空間，因此有必要分析其發(fā)展趨勢。從單片機的特點和應用出發(fā)，對其未來的發(fā)展趨勢進行了展望，并對我國單片機技術的發(fā)展提出了對策。

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。

2單片機的特點

2.1種類繁多，應用非常廣泛

隨著技術的不斷發(fā)展進步，單片機在發(fā)展中為了滿足人們在生產(chǎn)生活中的需要也逐漸向人性化的方向發(fā)展。而且研究者并沒有停止對單片機技術的研究，每隔一段時間就會推出新型的單片機，每種新型單片機的問世往往意味著單片機更多的使用方法被挖掘出來了，使其能夠在人類的生產(chǎn)生活中發(fā)揮更大的作用。單片機的種類除了上面介紹的根據(jù)微處理器字長的位數(shù)不同進行的分類外，每年隨著新的技術的發(fā)展型號也在不斷擴充，不同型號的用途也不相同但都在各自的領域得到了廣泛的應用。

2.2使用壽命長

在科學技術不斷發(fā)展的推動下，MPU更新的速度也在不斷加快，甚至每半年或者一年的時間就會產(chǎn)生最新的產(chǎn)品。但是與之相反的是單片機在使用中的壽命卻延長了很多。例如，很多已經(jīng)使用15年以上的舊式單片機8051和at89S52等目前還處在正常運行階段。單片機壽命延長的主要原因是以CPU為中心的集成芯片在發(fā)展中也在持續(xù)更新，促使單片機能一直適應時代的發(fā)展和變化，進而使其能夠很好的應用到各個生產(chǎn)領域中。因此，單片機在發(fā)展過程中會性能會更加穩(wěn)定，使用壽命也在不斷延長。

2.3運算速度快

單片機在使用過程中的運算速度是非?？斓?，而且隨著技術的不斷發(fā)展改進，其速度和穩(wěn)定都在不斷提升。單片機發(fā)展之初是為了能夠有效降低噪音和時鐘的頻率，并且還不會妨礙到人們正常的工作。后來8051單片機的問世就實現(xiàn)了這個目標，而且其內(nèi)部的運算速度也有了明顯的提高。另外，很多單片機也在發(fā)展中使用了相同的先進的技術用來提高單片機的運算速度，比如，我們常見的鎖相環(huán)技術和外部振蕩器技術等，大大提高了單片機在使用過程中的運算速度，并且其性能也得到了很大的提升。

3單片機的應用

3.1單片機在家用電器中的應用

家用電器是我們生活中的必備用品，在生活中隨處可見，如冰箱、洗衣機、空調(diào)等，近些年隨著科學技術的進步，家用電器也是不斷更新?lián)Q代，越來越智能化。根據(jù)不同的家用電器特點對單片機設計，進行針對性的編程并實現(xiàn)特定的功能，然后將其嵌入到家用電器中去，提高家用電器的功能，擴展了家用電器的工作空間，實現(xiàn)了家用電器的智能化和自動化。如傳統(tǒng)的洗衣機完全需要人工進行操作，費時、費力，將單片機應用于洗衣機，使用者可以根據(jù)自身需要按下按鈕，洗衣機就會按照預先設定好的程序進行操作，實現(xiàn)了洗衣機的全自動化控制，極大的方便了人們的生活。

3.2單片機在通訊系統(tǒng)中的應用

近些年以手機為代表的無線通訊系統(tǒng)發(fā)展迅速，智能手機得到迅速普及，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展，手機除了原有的通話功能、錄音功能外，語音功能越來越強大，而手機的錄音和語音功能都與單片機有著密切的聯(lián)系，單片機在手機通話錄音時對請求信號予以收集，隨后發(fā)出控制信號。為了收集音頻信息，手機的語音識別系統(tǒng)會在音頻入口處設置單片機，在分辨之后向其它部件下發(fā)信息，開展相關操作。

3.3單片機在醫(yī)用領域中的應用

醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的智能化程度和精度隨著單片機技術的發(fā)展而不斷提高，單片機具有很強的運算和控制能力，具有結構緊湊、體積小等優(yōu)點，促進了醫(yī)用儀器小型化的快速發(fā)展，除此之外利用單片機還可以有效測量出人體的各項生理參數(shù)，實現(xiàn)生理信號的并行傳輸，對醫(yī)療數(shù)據(jù)的內(nèi)部數(shù)據(jù)進行分析處理。單片機在醫(yī)療行業(yè)中的應用，使醫(yī)療設備更加自動化、智能化，極大的增強了設備檢測的準確性、可靠性，為醫(yī)療診治提供了可靠保障，促進了醫(yī)院數(shù)字檔案管理的發(fā)展。

3.4單片機在工業(yè)領域中的應用

自動化技術的產(chǎn)生和發(fā)展使工業(yè)領域在工作環(huán)境、工作效率和生產(chǎn)質量等方面都有所改善。單片機與工業(yè)智能技術融合后，可以利用單片機的過程控制與數(shù)據(jù)采集，提高數(shù)據(jù)處理的準確性，實現(xiàn)自動化控制和遠程控制，讓人工操作變?yōu)槿斯た刂?，保證流水線作業(yè)體系，單片機在工業(yè)領域中的應用保證了工業(yè)生產(chǎn)的安全及效率，已經(jīng)廣泛應用于流水線作業(yè)系統(tǒng)、自動報警系統(tǒng)等行業(yè)。

4單片機的未來發(fā)展前景

4.1品種多樣，各具特色

單片計算機的發(fā)展。很明顯，在當今的市場上，全世界的企業(yè)都已經(jīng)推出各自獨立的芯片產(chǎn)品，從8個，16個到32個。相信在未來的技術進步時代，單片機將開啟它的成功之路，將有更多的單片機產(chǎn)品走向國際市場，滿足更多行業(yè)的需求。

4.2更加微型化

如前所述，單片機技術是一臺將CPU、內(nèi)存等主要功能部件集成到集成電路中的微機。但是，由于技術等方面的限制，很多功能部件尚未完全集成到芯片中整合。隨著集成電路技術的迅速發(fā)展，我們相信單片機廠商能更好地滿足用戶的需求，并將一些常用的功能部件如a/D（ADC）、D/a（ADC）等集成到芯片中，盡可能多地實現(xiàn)單片機;同時，用戶也可以根據(jù)自己的需要，設定芯片的要求，由廠商來調(diào)整或設計。

4.3提升單片機的性能

所以提高單片機的工作頻率越來越受到人們的重視，但由于缺乏單片機的保護，噪聲抑制一直是個難題。通過采用降噪技術、抗干擾技術等來提高CPU的可靠性和運行速度;通過采用上述新技術、新方法，單片機的性能會逐步提高，不同指令的運行速度會進一步加快，單片機產(chǎn)品的生產(chǎn)效率會進一步提高。單片機在容量、性能、運算速度等方面將進一步提高，應用范圍將進一步擴大，這將是單片機在未來的重要發(fā)展方向。該技術將成為今后單片機發(fā)展的主要方向，同時各廠家也在微機內(nèi)部電路中采用了新技術，降低了功耗，提高了低壓產(chǎn)品和整機的可靠性。

結束語

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。為了能夠進一步發(fā)揮單片機技術在生產(chǎn)生活中的優(yōu)勢，科學家們還在繼續(xù)進行相關內(nèi)容的探索和實踐，相信單片機技術的研究在未來的社會一定會有更大的突破，使其能夠為人類的發(fā)展進步做出更大的貢獻。

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江蘇海洋大學 222005