市場經營環境下單片機的現實應用與未來發展

梁 爽

（重慶大學光電工程學院，重慶 400044）

1 單片機的簡述

單片機由存儲器、控制器、運算器和輸入輸出設備四個部分構成，簡單來說就是既具有一般電子元器件的功能，又兼具計算機計算、存儲、自動控制等功能的大功能集成電路。

首先，相較于其他一般性的嵌入式系統，單片機的集成度處于較高水平，這使得其以微小的體積取得了較大的空間優勢，并在新時代的工業制造中具有明顯的物理特征。其次，單片機具有較高的性能比，協同其較強的控制能力，使其能夠對微小數據進行有效甄別、高效計算與快速處理，極大提升其運算效率，精簡了其他嵌入式系統的部分冗余過程[1]。再則，單片機的內部電路設計使用到了抗干擾技術，這種技術很好的保證了其適應性、穩定性、精確性保持著強勁水平。面對多變復雜的運算處理環境，單片機能夠依舊保持良好的工作狀態，而不輕易受周圍因素影響，為精準的計算與輸出結果提供了有效保障，被普遍認為是可靠度處于高水平的集成電路[1]。最后，單片機以低廉的造價、較低的耗能，在實際工業生產中贏得了較好的青睞與運用，且單片機的生產對于環境影響較小，使得其經濟性與環保性有機結合，在我國眾多領域尤其是重工業制造、微小企業生產線中廣為運用。

2 單片機與我國市場經營環境

當前，單片機的主要產品在市場中門類繁多、品種廣泛。單片機的產業發展已經與經濟發展密切聯系、不可分割，逐漸了形成了一個欣欣向榮的市場體系。從家庭生活用品，到日常辦公用品，再到企業生產制造，乃至醫用、國防等，單片機的具體應用可謂無微不至。盡管現在有部分觀點認為單片機的持續研發不利于技術的再度進步，但是其確實是當下經濟生活中不可分割的部分。譬如，部分人提出，8位單片機必將逐步退出歷史舞臺。然而，現實是8位單片機依舊在市場環境中占有較大比重，尤其是部分產業已經與其性能形成了相互依賴的關系。此外，這類傳統單片機也朝著性能改善、智能模擬等方向發展，而不是一成不變地處于市場環境中。因此，在未尋得合理過度策略前，必須仍舊牢固穩定單片機的研發和制造體系。但是，單片機的市場體系重點在于其供求關系仍然處于不平衡之中，尤其是對于基礎性產業，單片機在實際應用中舉足輕重。但根據有關數據，目前我國的實際供應量仍然遠遠低于當下市場的實際需求量。近年來，受生產原材料、人力資本等因素影響下，這一差距仍舊在持續增長。因此，單片機的應用市場仍然較為光明。

中國市場經營環境具有三大特性，是單片機在我國能夠繼續長遠發展的最大保障。第一，中國市場內生動力強勁，為單片機提供了廣闊的市場資源。中國人口眾多，始終保持著高度的內需，能夠不斷促進經濟持續增長。當今中國處于百年未有的大變局中，面對中美貿易戰、英國脫歐、世界經濟持續低迷等市場不穩定現象，中國市場仍舊保持著增長的態勢，這一有利因素為單片機的長期使用奠定了穩固的基礎。第二，中國市場環境優良，為單片機的發展提供了高效保障。就國內而言，近年來，中國政府始終堅持兩手抓的市場管理措施，不斷推動供給側改革，推動市場制度革新，營造了公平、科學、合理、高效的市場環境[2]。通過設置產業孵化園、建設開發高新區、完善人才引進機制等措施，為中國市場的持續發展注入新活力。就國際而言，一帶一路建設、人類命運共同體、中國智造等一系列宏偉戰略思想為中國單片機走向國際化市場、走向高端制造業提供了廣闊的空間與平臺，直接搭設了國內單片機市場與國際單片機市場的溝通渠道。第三，中國市場未來發展態勢良好，這為單片機的發展提供了高效保障。2020年，中國即將全面建成小康社會，中國社會對于高端制造業的需求也會進一步增長，這為中國工業產業鏈的持續更新換代提供了不竭動力。面對中國市場需求的持續變化、中國產業發展的不斷優化，過去產能消耗大、效率低下的部分元器件將退出歷史舞臺，低功耗、高性能的單片機的研發與應用顯然成了中國市場的焦點。

3 單片機在市場中的實際應用

3.1 家用電器智能化

家用電器是我們日常生活必不可少的物品之一，提高家用電器的工作效率可以為人們在生活中節省不少時間。單片機的應用可實現家用電器一體化，可使家用電器從人工控制方式轉變智能化控制方式。單片機在家用電器中的應用分為兩種，一是提高家用電器的工作效率，另一個是提高電器本身的功能和性能，所以在家用電器中，單片機的使用較為廣泛。

3.2 工業控制自動化

工業生產領域也是單片機應用最為重要的領域之一。在工業生產過程中，單片機的主要作用就是和計算機建立連接以及建立管理模型，利用數據采集功能和過程控制功能，形成一個自動化控制管理系統，以便企業降低人力成本。同時，單片機帶來的工業控制自動化優勢不僅在此，它還能解決部分特殊產業操作危險性高、操作空間污染大、威脅人體健康的問題。如核工業、高壓電力作業，在這些產業中，一旦人工操作出現失誤，就會出現嚴重事故，危及人身安全。如粉塵產業，操作車間空氣質量差，若采用人工操作，長期處于低質量的受污染的空氣環境中，會對工作人員的身體造成損傷，而將單片機技術使用到粉塵產業中就會解決這一問題。

3.3 儀表測量穩定化

隨著社會科學技術的不斷進步，產生了智能化儀器儀表等很多新興技術。在智能化儀器儀表中，也出現了單片機的身影。單片機在這一方面的應用也發揮著十分明顯的優勢，可使整體技術在實際應用過程中表現出持續性擴展優勢，并且在整體儀表數據分析方面能夠得到綜合性協調狀況，使得儀表測量更加穩定。科學技術的快速發展帶動了單片機應用能力的提高，而單片機的迅速發展，也在一定程度上改變了傳統測量儀表儀器的測量精度，讓測量儀器的使用更加簡單。

3.4 公共服務科學精準化

單片機的應用除了在家庭、工業、儀表領域，在公共服務領域有著更加廣泛的應用，如醫療、農業節水灌溉、公共安全等方面。醫療是民生大事，人們看病診療也是日常生活所需，而隨著人們生活質量的提高，人們對于優質的醫療保健的需求也越來越高。在醫療方面，單片機的應用又可分為醫療設備、患者信息檔案化、醫療影像數字化等方面。將單片機技術應用到醫療設備中，如超聲波檢測、分析儀器等。一方面，通過單片機技術可以提升這些設備的質量，另一方面，通過這些設備可以極大提高醫生治療的效率，節省病人診斷的時間，同時也能提升醫生診斷用藥的安全性。借助單片機技術將患者信息檔案化更是能夠科學有效地管理患者信息，甚至能在各個醫院間共享，形成云檔案。在醫學影像中，應用單片機技術并與電子信息技術結合，將醫學影像結果以數字形式輸出，并方便快捷地進行傳輸、分類、存儲，為互聯網醫院等遠程治療形式提供了技術保障。總而言之，單片機技術在醫療方面的應用使得高科技醫療廣泛發展成為可能。

4 單片機的未來市場發展趨勢

目前半導體技術迅速發展并愈發成熟，以此為基礎的各種單片機產品種類也得以不斷豐富。單片機技術具有較為悠久的發展歷史，目前單片機的類別主要有：高速型、高穩定型以及低成本型等。現階段不同型號的單片機，例如51單片機、AVR、STM32等，也已經在家用電器、工業控制、儀表測量等領域中得到廣泛應用。雖然在型號上存在一定的差異，但是其內部原理及大致結構都是一致的，其區別在于性能各有側重。所以單片機的發展趨勢在于將其不同特點放大，形成尖端化產品。

4.1 智能化趨勢

對于單片機本身也要不斷進行智能化、自動化等方面的研發，智能化與自動化是單片機在工業控制等方面廣泛應用的突出優勢[3]。通過提升自身的數據處理和存儲能力以及運算能力，提升其智能化水平，有利于提高單片機在市場中的競爭力。

4.2 微型化趨勢

單片機與計算機相比，僅僅缺少了I/O 設備，但是在其他的功能作用上同計算機無差異，同樣具有計算、存儲、自動控制等功能。目前常見的單片機以芯片形式展現，與計算機相比，體積小得多，所以在可見的未來，在具備相同功能的情況下，單片機將朝著更小體積的方向發展，亦或是在相同體積情況下增加許多功能。

4.3 可靠化趨勢

單片機的可靠性是開發人員在開發過程中的首要考慮因素，也是單片機應用中最大的優勢。通過提高其對不同復雜環境的抗干擾能力與適應能力，提升單片機的可靠性、穩定性，擴大應用范圍，使其能在更加廣泛的領域使用。此外，改善單片機的內部時序可以在提高時鐘頻率的前提下極大提高運算速度，進一步提升其可靠性。

5 結束語

單片機的發展前景不僅在于其自身性能的提高，也在于其與其他技術的融合度，甚至可以說將單片機與其他技術融合是發展單片機技術的最佳方法。單片機技術無法獨立存在，將其與其他技術融合，應用到其他技術中，才能最大限度地發揮其作用，促進其發展。