嵌入式單片機

武慧東 羅寧 何鑫 中北大學（朔州校區）

引言：單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統集成到一個芯片上，近年來，伴隨著計算機在大規模集成電路的發展和社會領域的滲透，單片機應用正在不斷地走向深入。由于它具有功能強，體積小,功耗低，性價比高，使用方便等特點，因此特別適合于與控制有關的系統，越來越廣泛地應用于自動控制，智能化儀器，儀表，數據采集，軍工產品以及家用電器等各個領域。概括地講，單片機就是一塊芯片集成了一臺計算機，它體積小、質量輕、價格便宜，為學習、應用和開發提供了便利條件。

1 、單片機的誕生與發展

所謂 “單片機”，就是單片微型計算機，它是一種選取超大規模 集成電路技術進行作業的集成芯片，通常由控制器、存儲器、輸入 及輸出設備等部分組成。具備成熟的電子微型系統，其也是工業領域非常典型的微型機械控制器。自單片機誕生之后，其始終保持著迅猛的發展勢頭，并且引起了全球眾多半導體廠家的重視，慢慢衍生出類型豐富的單片機，總而言之，電子計算機大致經歷了由電子管變為晶 體管、再到小中大集成電路、最后到大規模集成電路的發展階段。 與此同時，伴隨著大規模集成電路科技的進步，單片微型電子科技 愈發成形，并迅速蔓延到眾多領域當中。

2 、單片機的 硬件特性及基本結構

主流單片機包括CPU、4KB容量的RAM、128 KB容量的ROM、 2個16位定時/計數器、4個8位并行口、全雙工串口行口、ADC/DAC、SPI、I2C、ISP、IAP系統結構簡單，使用方便，實現模塊化；單片機可靠性高，可工作到10^6 ～10^7小時無故障；處理功能強，速度快。、低電壓，低功耗，便于生產便攜式產品控制功能強、環境適應能力強。單片機主要由運算器控制器主要寄存器構成。

3 、單片機的功能及特點

現如今，單片機在工業生產行業中的運用十分廣泛，比如說：實時監控、智能儀表、電力工業等。單片機具備邏輯控制能力以及智能操控能力，結構較為緊湊，體積輕盈，質量較輕，能耗不高，同時具有良好的擴展性，并且可以按照預先設定的程序實現諸多基本的生產操作。按照功能的差異可以分成諸多類型，其中最基本的幾個類型分別為：專用型、通用型以及控制型等。單片機控制系統結構主要由傳感、軟件、測控、進給機構等各個系統構成。單片機于上世紀70年代初問世，最初主要被應用于工業行業，九十年代后期才逐漸被引入到電子科技領域，處理獲得了極大提高，相比之下，現在我們使用的單片機較之前具備更高的 集成化和自動化程度，同時結合納米技術，使得自身功能越發全面 強大，體積不斷縮減，基本達到了模塊化需求，這就給設備自動化 改造提供了充足的技術支撐。除此之外，盡管受到集成程度的束縛，內存儲量不大，然而其外部擴展容量非常大。再加上不錯的控制性能、極快的運行速率，更為關鍵的是單片機的研發非常簡單，開發周期不長，便于產品化。

4 、單片機的應用領域

目前單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網絡通訊與數據傳輸，工業自動化過程的實時控制和數據處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫療器械以及各種智能機械了。單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域，大致可分如下幾個范疇智能儀器、機械控制、家用電器、網絡和通信汽車電子。此外，單片機在工商、金融、科研、教育、電力、通信、物流和國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。在現代社會里，網絡技術的快速進步深深影響并改變了人們的日常生產生活，大大促進了社會的進步和發展。而建立在信息化基礎上的電子工程技術的飛速發展是促進網絡技術快速發展的重要原因之一。當前我國在單片機技術與電子工程結合的技術上取得了重要發展。為此對電子工程技術在單片機應用中的問題進行研究加以解決。，并推動其快速發展，最終促進我國工業的飛速發展，創造更多的經濟和社會效益。題。單片機系統作為嵌入式系統 的—部分，主要集中在中、低端應用領域。

結束語：綜上所述，單片機的問世與發展，是電子計算機在控制領域中的一次巨大飛躍其有效推動了各領域、各行業的自動化、智能化 和數字化的發展，比如說在工業領域、軍事領域等方面均獲得了可喜的成績。單片機在設備自動化改造當中的廣泛運用提升了整個控制系統的有效性和穩定性，對設備自動化改造發揮了不可替代的效用，也更好地契合了未來工業行業發展的高效率、低誤差的機 器自動化運作的特點。伴隨著社會科技的迅速發展，必然會有越來 越多的新型技術問世，最終給社會經濟的進步與發展創造更加有利的條件。