淺談51單片機的應用與發展

吳奕瑤 靳志穎

摘 要：單片機作為現在工業領域普遍使用的一種微型計算機，給科技的發展帶來了巨大并且迅速的改變。通過單片機的歷史發展背景、單片機的分類、單片機的應用以及未來單片機的發展四個方面來淺談單片機的應用與發展。

關鍵詞：單片機; 應用與發展; 控制

中圖分類號：TP368.1? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1006-3315（2019）12-138-001

一、單片機的歷史發展背景

電子數字計算機最早出現于1946年，但僅限于特殊計算機房中低精度的大數據計算。到了20世紀70年代，微處理器已經開始涌現，計算機經歷了歷史性的改革。接下來，在一個正在快速發展并逐漸走向技術時代的社會中，能夠進行數值計算但又繁瑣的計算機逐漸從計算機房的監禁中解放出來。1971年，微控制器誕生，并經歷了SCM，MCU和SoC的三個主要階段。最早的SCM微控制器是8位或4位MCU。隨著工業領域需求的不斷增加，16位MCU逐漸出現，但由于成本較高，尚未開發出來。隨著INTELi960系列和arm系列的出現，32位微控制器得到了迅速發展，8位微控制器的早期出現也得到了迅速的改進，并大大提高了性能。

大多現代微控制器系統是為嵌入式操作系統開發的，并且用于電子設備中。例如，當前的Windows和Linux操作系統專門為智能手機核心處理提供微控制器。

二、單片機的分類

1.4位單片機：由英特爾公司于1971年設計的具有2000個晶體管/芯片的4位微處理器。它配備有RAM和ROM。它是歷史上第一個4位微處理器。一般用于家用電器、電動玩具等。

2.8位單片機：1976年，美國英特爾公司推出MCS-48系列8位單片機，使單片機進入了一個新的發展階段。然后，在1978年至1983年間，8位單片機迅速發展，集成了數萬個晶體管/芯片，并且還引入了更高性能的8位MCU。其中，一些單片機的尋址范圍已達到64KB，片上ROM容量已達到4-8KB。

目前，8位單片機主要分為51系列及和非51系列單片機。51系列單片機以其典型的結構，眾多的邏輯位操作性能，以及豐富的指令系統，可以說是一代“名機”。

同時8位單片機也是現如今科技社會中應用最為廣泛的一種，其性價比是現如今出現的單片機中最高的，8位單片機是目前品種最為豐富、應用最為廣泛的單片機。

例如采用Intel MCS51作為核心的51系列單片機和采用ATMEL的AVR系列MCU。

3.16位單片機：1982年，Mostek推出了第一款16位單片機68200，隨后英特爾于1983年推出了8096單片機。與8位微控制器相比，16位微控制器具有更高的速度，并且包含更多內容以簡化指令。但是，性價比不高，因此尚未得到廣泛應用。

4.32位單片機：近年來，隨著技術的發展，許多廠商已經開始開發出性能更高的32位單片機。與其他單片機相比，32位單片機可以滿足更復雜的指令，具有更高的處理速度和更好的功能。

嚴格來說，ARM不是單片機，而是一種32位處理器內核。

實際中使用的ARM芯片有很多型號，常見的ARM芯片主要有飛利浦的LPC2000系列、三星的S3C/S3F/S3P系列等。

三、單片機的應用

單片機已經滲透到我們生活的每個領域，幾乎無處不在日常生活中。

1.智能儀器：如今，許多智能儀器充分運用智能和數字化，在現代科學技術社會中迅速發展。該單片機具備體積小、功耗低、控制性能強、擴容靈敏、小型化、使用便利等特點，可廣泛應用于現代儀器儀表，如電力等日常物理量科學，電壓，電流，溫度和濕度。測量。嵌入在微控制器中的智能儀器功能比使用電子或數字電路的儀器更精確。

2.工業控制：由于體積小，功耗低，控制功能強，性價比較高，測量系統、無限傳感系統、數據采集系統＼測控系統、信號檢測和通信系統由單一控制芯片微電腦已被廣泛使用。適用于工業生活。

3.智能機器人：單片機是微機，集成了處理器、FLASH等。單片機通常用作機器人的大腦。通過對單片機進行編程，可以控制機器人的大腦，并可以調整和控制智能機器人的行為。

4.家用電器：在今天的生活中，我們需要大型洗衣機、空調、小型電子秤、電飯煲等，全部采用單片機控制。

5.汽車電子：單片機在汽車生產與制造中的應用也非常廣泛，例如汽車中的發動機控制器，基于CAN總線的汽車發動機智能電子控制器、GPS導航系統、abs防抱死系統、制動系統、胎壓檢測等。

四、未來單片機的發展

單片機是集成在單個芯片上的完整計算機系統，現如今的工業上使用的單片機也已經逐漸集成了復雜的系統，如聲音、圖像和網絡。微控制器，也稱為微處理器，使繁瑣的計算機更輕，計算量更大。同時，單片機由程序編寫并可以修改。通過不同的程序編程可以使微控制器實現不同的功能，并且還可以實現高智能和高效的編程，這對于現如今科學技術的快速發展至關重要。

總之，單片機在我們科技飛速發展的新時代已經占據了很重要的位置，其特點是重量輕、體積小、功耗低等，也是它能占據主要地位的原因。同時隨著社會的發展，單片機這個領域上也進入了百花齊放的時期，在世界范圍內的芯片方面的制作公司，它們也都開發了屬于自己的單片機，從8位到16位甚至是到32位，其種類也可以說是數不勝數，而其中有對主流的C51系列方面可以兼容的，也同樣還有與其不兼容的，可謂是各有特色同時還互補，而這些都為單片機這個領域的發展提供了更加廣闊的空間。

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