單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展研究

張春帥 劉穎 侯宇辰 李明 宋麗瓊

摘要：近年來，單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新大大促進(jìn)了社會生產(chǎn)的進(jìn)步和人民生活水平的提高。單片機(jī)技術(shù)在發(fā)展中以其種類繁多、使用壽命長、運(yùn)算速度快以及噪音低，可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)在發(fā)展中受到了廣泛的歡迎和推廣。目前單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)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(xiàn)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)技術(shù) 應(yīng)用 發(fā)展

1單片機(jī)的相關(guān)范疇概述

1.1單片機(jī)概述

伴隨著電子計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)計算機(jī)，特別是 VLSI的迅速發(fā)展，大大推動了單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。單片機(jī)實際上是一塊集成電路，采用 VLSI（VLSI）技術(shù)，形成一種功能完善的微機(jī)控制系統(tǒng)。通過系統(tǒng)指令實現(xiàn)，可以完成各種復(fù)雜的計算任務(wù)，并具有多種控制功能。此外，由于缺少 I/O器件，使得單片機(jī)的功能與普通計算機(jī)沒有區(qū)別，再加上輸入輸出模塊，可以形成一個強(qiáng)大的控制中心，使其可以應(yīng)用于各種應(yīng)用環(huán)境。單片機(jī)其處理能力和性能一直很高，有多種微型計算機(jī)，但最典型的是 Intel的 MCS-51系列。雖然是 8位單片機(jī)，但由于其品種齊全、兼容性強(qiáng)、數(shù)據(jù)豐富、價格便宜、應(yīng)用范圍廣，即使有更好的替代品，市場應(yīng)用價值也很高，目前仍然廣泛應(yīng)用于許多低檔應(yīng)用環(huán)境。

1.2單片機(jī)的特性

單片機(jī)因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，在誕生后迅速為世界所接受。單片機(jī)技術(shù)有以下特點(diǎn)：

1.2.1具有很強(qiáng)的控制功能

單片計算機(jī)的控制功能主要用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制。單片機(jī)技術(shù)指令系統(tǒng)十分豐富，具有良好的可移植性和邏輯運(yùn)算能力。單片機(jī)可編程化，其獨(dú)特的控制功能可滿足不同工作場合不同類型控制的需要，因此可說控制功能十分強(qiáng)大。

1.2.2系統(tǒng)可擴(kuò)展

單片機(jī)芯片包含了計算機(jī)正常工作所需的各種元件。同時，芯片外還有大量總線可擴(kuò)展性，可以方便地創(chuàng)建各種規(guī)模的應(yīng)用程序。

2單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用

2.1機(jī)電設(shè)備一體化的控制中心

機(jī)電設(shè)備一體化是近年來機(jī)械行業(yè)發(fā)展的總體趨勢，機(jī)電設(shè)備一體化控制是通過單片機(jī)的內(nèi)部控制實現(xiàn)的。單片機(jī)是機(jī)電設(shè)備的核心部件，在設(shè)備運(yùn)行中通過單片機(jī)的自動控制功能實現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行過程的自動化和智能化，這樣的自動控制有效提升了設(shè)備運(yùn)行的效率，提高了生產(chǎn)力。在當(dāng)前的社會發(fā)展中，自動化控制技術(shù)已經(jīng)普遍應(yīng)用到一些生產(chǎn)型企業(yè)中，不僅幫助企業(yè)減少了生產(chǎn)的時間，同時生產(chǎn)的質(zhì)量也得到了大大的提升。

2.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集單元

單片機(jī)在使用中作為數(shù)據(jù)采集單元將采集到的數(shù)據(jù)傳遞給計算機(jī)進(jìn)行進(jìn)一步處理，最終通過對數(shù)據(jù)的分析處理實現(xiàn)系統(tǒng)自動化控制的功能。因此在利用計算機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)和控制的過程中既可以最大限度地減少生產(chǎn)中時間的浪費(fèi)，而且能夠確保在整個過程中數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性和可靠性。目前在許多領(lǐng)域進(jìn)行數(shù)據(jù)采集方面都有借助于單片機(jī)的控制技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和采集，進(jìn)而降低錯誤發(fā)生的概率。

2.3分布控制系統(tǒng)的前段控制器

在單片機(jī)系統(tǒng)的使用中，進(jìn)行直接控制級的計算機(jī)分布控制系統(tǒng)（DCS）在實際運(yùn)行過程中，其直接操作和控制操作的過程都是依靠使用單片機(jī)來實現(xiàn)的。在系統(tǒng)運(yùn)行中利用單片機(jī)的功能實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的采集、計算分析、控制輸出等，不斷協(xié)調(diào)系統(tǒng)的功能，并準(zhǔn)確完成系統(tǒng)發(fā)布的操作任務(wù)。

2.4智能化儀表的機(jī)芯

將單片機(jī)使用到儀表中可以實現(xiàn)儀表的自動化控制。與傳統(tǒng)的儀表進(jìn)行對比，利用單片機(jī)技術(shù)的儀表在運(yùn)行過程中還具有自動調(diào)節(jié)、修整、補(bǔ)償以及適應(yīng)的功能，并且還可以實現(xiàn) PID的自動化調(diào)節(jié)，降低系統(tǒng)運(yùn)行中熱和噪音等外界環(huán)境的影響。單片機(jī)的這個功能可以使其廣泛地應(yīng)用于社會生產(chǎn)和生活的很多領(lǐng)域中，幫助人們解決很多難解的問題。現(xiàn)階段，單片機(jī)技術(shù)甚至被應(yīng)用到了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的治療保健中。單片機(jī)技術(shù)的推廣和應(yīng)用給人類的發(fā)展提供了更多的可能性。

2.5在電子產(chǎn)品中的使用

隨著社會技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，單片機(jī)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用到企業(yè)的工業(yè)生產(chǎn)中以及人類的日常生活中。例如，我們常用的家用電器電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)，還有日常使用的 IC卡等。在家用電器設(shè)備中使用單片機(jī)技術(shù)能夠大大提高設(shè)備的智能化程度，為人類生活提供方便的同時使得電器設(shè)備的使用性能也提高了很多，為人類的生活提供了巨大的方便。還有，在我們經(jīng)常會使用到的銀行的終端系統(tǒng)、ATM機(jī)以及其他的外圍設(shè)備中都利用了單片機(jī)技術(shù)，通過單片機(jī)技術(shù)將這些設(shè)備與計算機(jī)的終端連接在一起，真正實現(xiàn)系統(tǒng)在使用中計算、存儲以及顯示功能一體化。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用為人類的生產(chǎn)和生活提供了巨大的方便，促進(jìn)了人民生活水平和生活質(zhì)量的提升。

3單片機(jī)技術(shù)在未來的發(fā)展

單片機(jī)技術(shù)從 1971年誕生到現(xiàn)在已經(jīng)經(jīng)歷的很長的發(fā)展歷史，在這漫長的發(fā)展過程中單片機(jī)技術(shù)也在隨著科技的發(fā)展不斷進(jìn)步。例如在單片機(jī)發(fā)展的過程中嵌入式單片機(jī)和嵌入式 In？ ternet技術(shù)、Machz單芯片 PC是嵌入式單片機(jī)不斷發(fā)展和創(chuàng)新的產(chǎn)物。

而在今后的社會發(fā)展中單片機(jī)技術(shù)也不會止住其發(fā)展的步伐，還會不斷進(jìn)行技術(shù)的改革和創(chuàng)新。“嵌入式 Internet”并不是普通概念上的嵌入式循環(huán)控制器，而是在 PC時代科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新的結(jié)果。還有嵌入式 MCU也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域和居民的日常生活中，在很大程度上改變了人們生產(chǎn)和生活的方式，促進(jìn)了社會發(fā)展的文明和進(jìn)步。但是，在現(xiàn)階段技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀是大多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)都還處在單獨(dú)使用的階段，一旦研究者攻克技術(shù)的難題將這些相互獨(dú)立的嵌入式系統(tǒng)有效連接到 In- ternet上，就能夠?qū)崿F(xiàn)低成本并且以非常快捷的方式將信息傳遞到世界的任何有互聯(lián)網(wǎng)的角落，這就是單片機(jī)技術(shù)嵌入式 Internet的發(fā)展方向。

4結(jié)束語

單片機(jī)簡單的說就是一種集成電路芯片，利用集成電路技術(shù)把微處理器（CPU）、計時/計數(shù)、存儲器以及通信部件等集成到一塊硅片上，形成了一個完整的微型計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)技術(shù)目前已經(jīng)發(fā)展相對成熟，并且在很多工業(yè)領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用，在工業(yè)方面單片機(jī)主要應(yīng)用于工業(yè)測控領(lǐng)域，因此也被稱作微控器或者嵌入式控制器。

參考文獻(xiàn)：

[1]路海英.單片機(jī)技術(shù)在電子工程中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（11）：79-80.

[2]黃炟.單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用分析[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 ，2020（11）：167-168.

[3]涂洪麒.單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2020（04）：81-82.

（作者單位 ：北方自動控制技術(shù)研究所）