當(dāng)前單片機技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展現(xiàn)狀分析

章致遠(yuǎn)

摘要：單片機技術(shù)是融合計算機信息技術(shù)、物理學(xué)等多種學(xué)科技術(shù)的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、便于制造攜帶、可靠性高、集成性高、環(huán)境適應(yīng)能力強、控制功能強、處理能力強、低功耗等優(yōu)點，目前已經(jīng)滲透到我們生活的各個方面。本文從單片機及其應(yīng)用領(lǐng)域入手，對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行展望，以推動我國單片機的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：單片機;特性;應(yīng)用;對策

引言

自20世紀(jì)70年代單片機技術(shù)問世以來，其發(fā)展迅速?，F(xiàn)在的單片機技術(shù)日新月異。隨著科技的進(jìn)步，由于單片機產(chǎn)品的多樣化，單片機在世界上許多地方都有廣泛的應(yīng)用空間，因此有必要分析其發(fā)展趨勢。從單片機的特點和應(yīng)用出發(fā)，對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望，并對我國單片機技術(shù)的發(fā)展提出了對策。

1單片機概述

伴隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展，單片機計算機，特別是VLSI的迅速發(fā)展，大大推動了單片機技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。單片機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，使得單片機的功能與普通計算機沒有區(qū)別，再加上輸入輸出模塊，可以形成一個強大的控制中心，使其可以應(yīng)用于各種應(yīng)用環(huán)境。單片機其處理能力和性能一直很高，有多種微型計算機，但最典型的是Intel的MCS-51系列。雖然是8位單片機，但由于其品種齊全、兼容性強、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。

2單片機的特點

2.1種類繁多，應(yīng)用非常廣泛

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，單片機在發(fā)展中為了滿足人們在生產(chǎn)生活中的需要也逐漸向人性化的方向發(fā)展。而且研究者并沒有停止對單片機技術(shù)的研究，每隔一段時間就會推出新型的單片機，每種新型單片機的問世往往意味著單片機更多的使用方法被挖掘出來了，使其能夠在人類的生產(chǎn)生活中發(fā)揮更大的作用。單片機的種類除了上面介紹的根據(jù)微處理器字長的位數(shù)不同進(jìn)行的分類外，每年隨著新的技術(shù)的發(fā)展型號也在不斷擴充，不同型號的用途也不相同但都在各自的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2使用壽命長

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的推動下，MPU更新的速度也在不斷加快，甚至每半年或者一年的時間就會產(chǎn)生最新的產(chǎn)品。但是與之相反的是單片機在使用中的壽命卻延長了很多。例如，很多已經(jīng)使用15年以上的舊式單片機8051和at89S52等目前還處在正常運行階段。單片機壽命延長的主要原因是以CPU為中心的集成芯片在發(fā)展中也在持續(xù)更新，促使單片機能一直適應(yīng)時代的發(fā)展和變化，進(jìn)而使其能夠很好的應(yīng)用到各個生產(chǎn)領(lǐng)域中。因此，單片機在發(fā)展過程中會性能會更加穩(wěn)定，使用壽命也在不斷延長。

2.3運算速度快

單片機在使用過程中的運算速度是非?？斓模译S著技術(shù)的不斷發(fā)展改進(jìn)，其速度和穩(wěn)定都在不斷提升。單片機發(fā)展之初是為了能夠有效降低噪音和時鐘的頻率，并且還不會妨礙到人們正常的工作。后來8051單片機的問世就實現(xiàn)了這個目標(biāo)，而且其內(nèi)部的運算速度也有了明顯的提高。另外，很多單片機也在發(fā)展中使用了相同的先進(jìn)的技術(shù)用來提高單片機的運算速度，比如，我們常見的鎖相環(huán)技術(shù)和外部振蕩器技術(shù)等，大大提高了單片機在使用過程中的運算速度，并且其性能也得到了很大的提升。

3單片機的應(yīng)用

3.1單片機在家用電器中的應(yīng)用

家用電器是我們生活中的必備用品，在生活中隨處可見，如冰箱、洗衣機、空調(diào)等，近些年隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，家用電器也是不斷更新?lián)Q代，越來越智能化。根據(jù)不同的家用電器特點對單片機設(shè)計，進(jìn)行針對性的編程并實現(xiàn)特定的功能，然后將其嵌入到家用電器中去，提高家用電器的功能，擴展了家用電器的工作空間，實現(xiàn)了家用電器的智能化和自動化。如傳統(tǒng)的洗衣機完全需要人工進(jìn)行操作，費時、費力，將單片機應(yīng)用于洗衣機，使用者可以根據(jù)自身需要按下按鈕，洗衣機就會按照預(yù)先設(shè)定好的程序進(jìn)行操作，實現(xiàn)了洗衣機的全自動化控制，極大的方便了人們的生活。

3.2單片機在通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用

近些年以手機為代表的無線通訊系統(tǒng)發(fā)展迅速，智能手機得到迅速普及，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，手機除了原有的通話功能、錄音功能外，語音功能越來越強大，而手機的錄音和語音功能都與單片機有著密切的聯(lián)系，單片機在手機通話錄音時對請求信號予以收集，隨后發(fā)出控制信號。為了收集音頻信息，手機的語音識別系統(tǒng)會在音頻入口處設(shè)置單片機，在分辨之后向其它部件下發(fā)信息，開展相關(guān)操作。

3.3單片機在醫(yī)用領(lǐng)域中的應(yīng)用

醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的智能化程度和精度隨著單片機技術(shù)的發(fā)展而不斷提高，單片機具有很強的運算和控制能力，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小等優(yōu)點，促進(jìn)了醫(yī)用儀器小型化的快速發(fā)展，除此之外利用單片機還可以有效測量出人體的各項生理參數(shù)，實現(xiàn)生理信號的并行傳輸，對醫(yī)療數(shù)據(jù)的內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。單片機在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用，使醫(yī)療設(shè)備更加自動化、智能化，極大的增強了設(shè)備檢測的準(zhǔn)確性、可靠性，為醫(yī)療診治提供了可靠保障，促進(jìn)了醫(yī)院數(shù)字檔案管理的發(fā)展。

3.4單片機在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

自動化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展使工業(yè)領(lǐng)域在工作環(huán)境、工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量等方面都有所改善。單片機與工業(yè)智能技術(shù)融合后，可以利用單片機的過程控制與數(shù)據(jù)采集，提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，實現(xiàn)自動化控制和遠(yuǎn)程控制，讓人工操作變?yōu)槿斯た刂?，保證流水線作業(yè)體系，單片機在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用保證了工業(yè)生產(chǎn)的安全及效率，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于流水線作業(yè)系統(tǒng)、自動報警系統(tǒng)等行業(yè)。

4單片機的未來發(fā)展前景

4.1品種多樣，各具特色

單片計算機的發(fā)展。很明顯，在當(dāng)今的市場上，全世界的企業(yè)都已經(jīng)推出各自獨立的芯片產(chǎn)品，從8個，16個到32個。相信在未來的技術(shù)進(jìn)步時代，單片機將開啟它的成功之路，將有更多的單片機產(chǎn)品走向國際市場，滿足更多行業(yè)的需求。

4.2更加微型化

如前所述，單片機技術(shù)是一臺將CPU、內(nèi)存等主要功能部件集成到集成電路中的微機。但是，由于技術(shù)等方面的限制，很多功能部件尚未完全集成到芯片中整合。隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，我們相信單片機廠商能更好地滿足用戶的需求，并將一些常用的功能部件如a/D（ADC）、D/a（ADC）等集成到芯片中，盡可能多地實現(xiàn)單片機;同時，用戶也可以根據(jù)自己的需要，設(shè)定芯片的要求，由廠商來調(diào)整或設(shè)計。

4.3提升單片機的性能

所以提高單片機的工作頻率越來越受到人們的重視，但由于缺乏單片機的保護(hù)，噪聲抑制一直是個難題。通過采用降噪技術(shù)、抗干擾技術(shù)等來提高CPU的可靠性和運行速度;通過采用上述新技術(shù)、新方法，單片機的性能會逐步提高，不同指令的運行速度會進(jìn)一步加快，單片機產(chǎn)品的生產(chǎn)效率會進(jìn)一步提高。單片機在容量、性能、運算速度等方面將進(jìn)一步提高，應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴大，這將是單片機在未來的重要發(fā)展方向。該技術(shù)將成為今后單片機發(fā)展的主要方向，同時各廠家也在微機內(nèi)部電路中采用了新技術(shù)，降低了功耗，提高了低壓產(chǎn)品和整機的可靠性。

結(jié)束語

目前單片機技術(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)。為了能夠進(jìn)一步發(fā)揮單片機技術(shù)在生產(chǎn)生活中的優(yōu)勢，科學(xué)家們還在繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的探索和實踐，相信單片機技術(shù)的研究在未來的社會一定會有更大的突破，使其能夠為人類的發(fā)展進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。

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江蘇海洋大學(xué) 222005