單片機的應用及發展

左光宇

摘要：步入二十一世紀以來，數字科技飛速發展，隨著交叉學科的深化，科學技術的綜合化，單片機技術已滲透到我們工作和生活的各大領域。本文首先簡要介紹單片機的概念以及工作原理，然后針對單片機應用范圍以及發展趨勢進行詳細說明。實踐證明， 高速的邏輯運算能力和強大的編程能力使得單片機在自動化控制方面發揮了更加高效的作用。

關鍵詞：單片機；應用；發展；自動化

The Application and the Development of SCM

Zuo Guangyu

Hebei University of EngineeringHebeiHandan056000

Abstract：Since the beginning of the 21st century， digital technology has developed rapidly.With the deepening of crossdisciplinary and the integrating of technology， SCM technology has penetrated into every major area of our work and life.This article first briefly introduces the concept and working principle of the SCM， and then describes detailly the application scope and development trend of the microcontroller.Practice has proved that highspeed logic computing capabilities and strong programming capabilities make the microcontroller to play a more efficient role in automation and control.

Key words：SCM；application；development；automation

1 單片機的概念以及工作原理

1.1 單片機的概念

單片機全稱單片微型計算機，英文名稱為：Single Chip Microcomputer，縮寫為SCM。與我們日常所使用的個人計算機（Personal Computer）所不同的是，單片機將微型處理器、儲存器、輸入輸出接口及相應電路集成在一塊芯片上。[1]根據微處理器的位數分類可以分為：4位機、8位機、16位機、32位機和64位機，其中64位機是迄今速度最快，性能最強的微機。

單片機具有體積小，性能高，成本低等優點，被廣泛應用于工業控制、家用電器、儀器儀表等領域。目前應用最廣泛的是美國Intel公司開發的MCS51系列單片機，其中80C51系列單片機是MCS51單片機第三代的代表，具有舉足輕重的地位，同時也是國內各大高校電氣相關專業學習和研究的重點。

1.2 單片機的工作原理

單片機的工作原理與計算機有著異曲同工之處，但是也有其自身的特點。[2]單片機指令系統共有111條指令，程序設計人員根據自己需要實現的功能利用這些指令編寫相應的程序并輸入到單片機的存儲器中，然后單片機在微處理器（CPU）的控制下，將指令一條條地取出來，并加以指令翻譯和程序執行，最后輸出得到想要的結果。[3]

2 單片機的應用范圍及發展趨勢

由于單片機具有上面所介紹的體積小、運算速度快、性能高、成本低等特點，使得短短數十年單片機就從誕生到快速發展，再到應用到生產生活各大領域。在廣大老百姓所熟知得領域里，家用電器，轎車的電氣系統，計算機及各種通訊設備，乃至小孩子的遙控玩具等等，都不同程度上使用了單片機。它們雖然不容易被我們看到，但是扮演了非常重要的角色。

智能化，數字化的新興科學技術在不斷發展，這也促進了單片機的深度應用。[4]單片機正在朝著脈寬調制變頻，抗干擾以及噪聲布線技術[5]等方面發展甚至已經得到一定技術難題的突破。接下來介紹一下單片機的深度應用。

2.1 單片機技術在汽車設備領域中的應用

目前作為世界上國民經濟的支柱產業，汽車產業發展日益興旺，經久不衰，而單片機已經在汽車電子中的應用非常廣泛。目前單片機應用在了發動制動方面、通信及安全方面。其中我們一般能想到的發動機及其減速系統的控制器，通信方面所用到的GPS導航系統，安全方面所用到的abs防抱死系統等等這些都用到了單片機。

但隨著國家在智能汽車方向上的政策引領，以及智能汽車新技術的發展趨勢，在汽車新技術中自動跟隨，自動巡航，自動制動等方面必然要使用單片機技術。單片機結合了電壓、電流、速度、加速度等各種傳感器，生產出標準化電路的傳感器，更高的標準為智能汽車的發展奠定了基礎。

2.2 單片機技術在工業生產領域中的應用

眾所周知，在工業生產中，電氣系統會無法防備的出現一些問題故障，這是機器所自有的客觀特點。那么就需要采取相應的故障診斷技術來做出及時快速的警報提示甚至故障處理，否則故障會不斷加深。而人力是有限的，這就對設備控制系統本身要對工作運行的參數測試方面提出了高的要求。[6]

隨著各種控制理論和算法的深入，單片機技術在工業生產領域的應用范圍也越來越廣，就電氣傳動系統而言，系統的內部結構趨于復雜，而系統所呈現的功能不但變得多樣化，性能指標變得更加復雜化。從最開始的控制指令到設備的參數監測，再到系統出現問題的及時反饋及處理。這使得電氣傳動控制系統不斷優化進步，從而在某種程度上促進工業生產質量的全方位提升。

2.3 單片機技術在智能家居領域中的應用

單片機的應用不止體現在工業生產上，在生活中的應用也得映現得層出不窮。現如今，科技智能走入千家萬戶，智能家居在家庭中的使用量也出現增長態勢。智能家居是以住房為平臺，利用音視頻技術、互聯網信息技術、集成布線技術、自動控制理論將家居設備集成，根據家庭成員的個性，利用數字化技術處理，構建出安全便利舒適的高等級住宅設施。

對于智能家居來講，單片機就相當于“大腦”，它在智能家居上的發展趨勢有如下幾個部分。第一，低能耗化?；谀壳笆澜绲馁Y源和環境的緊迫形勢，不論是生產者還是使用者，低能耗一貫是共同尋求的目標。第二，儲存容量增大。智能家居在使用過程中產生大量的數據，而且這些數據也是其智能深化的數據來源，所以當然需要一個大容量的儲存數據的載體。第三，安全性能提高。機器比人有著更高的穩定性，但這并不意味著百分之百的完美。在CPU處理器等方面，單片機的發展需要不斷優化，以確保住宅設施為人類提供更好的服務。

2.4 單片機在企業智能電網領域中的應用

基于單片機的擊落判斷能力，在企業智能電網中起到了重要的漏電保護作用。[7]如下是漏電保護的基本原理：當三相對地電源變小時，對地絕緣電阻的阻值就會下降，其附加直流回路的電流就會變大，當達到額定啟動電流的大小時，繼電器開始工作，并且發出指令讓總電開關將電力切斷。在電網穩定之后再對電源電路等設備進行仔細的檢查，而此時充分發揮單片機的計算能力，對電網設備進行仔細的測量，并根據程序輸入的額定數值進行處理。

3 結語

綜上所述，單片機在整個自然學科所涉及到的設備設施中具有非常廣泛和非常深入的應用，同時也對我們的生活意義非常重大，所以我們應當把單片機技術作為自己人生發展過程中的必備知識。同時單片機技術在某些方面還存在缺陷和不足，這也需要在發展過程中不斷的改進和完善，讓單片機技術在未來生產生活中發揮更大的作用，促進社會的發展和進步。

參考文獻：

[1]衛敏.淺談基于單片機的嵌入式系統的網絡應用[J].數字技術與應用，2013，（10）：30+32.

[2]李新奇.單片機的應用與發展[J].電子世界，2017，（15）：92.

[3]閆毅.單片機的應用與開發[J].科技風，2008，（17）：5960+62.

[4]倪洋勛.淺談單片機在電子技術中的應用[J].電子制作，2017，（24）：6465.

[5]王麗艷，李黎，武蘭江.單片機技術在電氣傳動控制系統中的應用[J].中國高新技術企業，2015，（26）：4647.

[6]張路.淺析單片機應用及發展趨勢[J].現代交際，2015，（09）：113+112.

[7]曾令揮，羅書弟.淺談單片機在礦山電氣自動化控制技術中的應用[J].中國設備工程，2016，（07）：5859.