單片機的應用與發展

江蘇自動化研究所 李新奇

單片機的應用與發展

江蘇自動化研究所 李新奇

單片機是科技發展的產物，隨著單片機自身的發展，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展趨勢進行詳細說明。對于單片機來說，在生產和生活中都擁有越來越重要的地位，在其發展過程中要順應發展趨勢，擴大其適應范圍。

單片機；應用；發展

1 單片機的概念和工作原理

1.1 單片機的概念

單片機從本質上來說就是集成電路芯片，所采用的處理技術是超大規模集成電路技術，把進行數據處理的各單體系統集成到一起，在硅片上做出功能完全的計算機系統，這一技術在工業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展具有巨大潛力。隨著科技不斷發展，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，如果單片機需要執行某一命令，在存儲器中調取相應的執行命令。

2 單片機的應用范圍

2.1 熱處理設備上的應用

就我國目前工業發展情況來說，熱處理設備的地位非常重要，熱處理設備對于工業生產來說是提高生產效率的關鍵點，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非常多，包括環境溫度、氣體壓力等，這就使得單片機對參數實現了數字化處理。此外，單片機具有存儲功能，這就使得它能夠對熱處理設備的數據進行儲存并完成實時監測，如果熱處理設備的運行出現狀況，單片機能夠及時發現并進行處理。最后，單片機還能完成對熱處理設備所在生產線的全線控制。通過單片機對生產線進行全面整體的控制，能夠讓整個生產過程處于穩定狀態。

2.2 傳感器發展上的應用

在我國傳感器的發展已經相對較為成熟，但是一直都缺少相關的統一標準，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。對于任何產業來說，缺少統一標準都會阻礙其發展，而傳感器產業正是因為缺少這一標準，所以在發展上大受制約。近年來我國經濟發展態勢良好，這也帶動我國科技的飛速發展，對于單片機來說這是一個良好的發展機遇。隨著單片機的發展，其重量與體積都在不斷減小，而運算能力則成倍增長，對于工業生產來說，傳感器會影響其產值與效率。面對這樣的情況，制定傳感器統一的標準就非常重要，生產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

隨著科技的發展，很多企業都在進行設備自動化的改造，在此過程中單片機能夠發揮出很大作用。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；其次，能夠讓設備生產具有更高的精度。在自動化改造過程中應用單片機，讓企業的生產效率得到大幅提升，為企業贏得更大的競爭力。

2.4 智能家居中的應用

單片機的應用不止體現在生產上，在生活上也體現的淋漓盡致。現如今，曾經只能在電視上看到的智能家居已經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增長態勢。從本質上來說，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，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，產品相對落后，這就需要在研發上投入大量人力物力提升產品技術。隨著單片機技術在我國的發展，給智能家居帶來動力。對于智能家居來說，單片機充當的是大腦的位置。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，對于家居發展來說低能耗是其發展趨勢，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，智能家居的發展就要更優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生直接影響。

3 單片機的發展趨勢

3.1 大容量化

隨著社會的發展，工業生產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不能滿足現如今的需求，所以不斷擴大單片機的存儲容量是目前單片機發展的必然趨勢。

3.2 低功耗

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

3.3 微型化

隨著單片機的應用與發展，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。對于這樣的發展現狀，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明技術，它的從無到有為生產和生活帶來巨大便捷。在我們日常的居住與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，對于工業生產來說，單片機也占有重要地位。在熱處理設備、傳感器發展、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取得很大進步，但是在很多方面還存在缺陷，需要不斷在發展過程中進行完善，讓單片機在未來的社會中發揮出更大作用。

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