浅析单片机应用及发展趋势

现代交际　２０１５年９月千Ｕ总第４１６期　浅析单片机应用及发展趋势　张路　（轻工业钟表研究所陕西西安７１００６１）　【摘要】在现代工业生产中，单片机以其自身卓越的性能优势被广泛应用于电气自动化控制领域，　它具有编程方便灵活、兼容性强，采用多种方法可以实现相同效果的优势。本文主要对单片机的应用　领域和未来发展趋势进行了深入的探讨分析。　［关键词】单片机应用领域发展趋势　［中图分类号】ＴＰ５６８．１　【文献标识码】Ａ　［文章编号】１　００９－５３４９（２０１　５）０９—０１　１　５—０２　随着计算机技术、通信技术、嵌入式技术的不断发展扩　大，控制系统以其准确、直观、方便等优势被广泛应用于工　业自动化生产领域。　一、单片机概述　单片机全称是单片微型计算机（Ｓｉｎｇｌｅ　Ｃｈｉｐ　Ｍｉｃｒｏ—　ｃｏｍｐｕｔｅｒ），是指集具有数据处理能力的中央处理器ＣＰＵ、　只读存储器ＲＯＭ、随机存储器ＲＡＭ、定时器／计数器、多种Ｉ／Ｏ　端口和中断系统等功能为一体的硅片集成电路芯片，依次构　成了完备的微型计算机系统。　单片机的发展大体经历了三个阶段：单片微型计算机、　微控制器、单片机。　１．单片微型计算机阶段，简称ＳＣＭ阶段，它是为了寻求　到一种比较好的单片形态嵌入式系统的结构，取得了“创新　模式”的成功，从而奠定了单片微型计算机与通用计算机有　所不同的研究发展方向。在嵌入式系统的发展过程中，英特　尔公司做出了很大的贡献。　２．微控制器阶段简称ＭＣＵ阶段，此阶段的研发方向是努　力扩大满足嵌入式应用时，目的控制系统需要与各种外设电　路与接口电路相互匹配，加强微控制器的智能控制能力。　３．单片机阶段，简称ＳＯＣ阶段，单片机的发展使得嵌入　式系统的发展走上了独立发展的道路，使其向着微控制器阶　段发展，采用的技术是为了找到更好的嵌入式系统在芯片上　的最优化解决方案而存在。在市场需求的刺激，及自身发展　中形成了属于自身的单片机化发展趋势。综上，对单片机的　发展认识可归结为单片微型计算机、单片微控制器到单片应　用系统。　现如今，单片机由于本身体积小、应用性广泛、功能强　大等优势，被广泛应用于各个工业领域，比如航空航天、移　动设备、通信设备、智能控制领域等。　二、单片机应用领域　然而，在我们的日常生活中，也出现单片机的身影，可　谓单片机无处不在。　（一）单片机在家用电器领域的应用　现如今，单片机在许多家用电器中被使用进来，以此　来完善家用电器的功能，让其更加符合现代人的生活需求，　从而提升产品的市场竞争力。比如，在电视机中现如今已经　成为了智能控制，洗衣机可以依据预先设置好的程序，根据　衣物的不同完成相应的洗涤过程，电冰箱可以根据食物的不　同进行识别完成对食物的有效冷藏，这些家用电器功能的实　现，得益于单片机的使用，它不仅提升了家电本身的性能特　征，也大大提升了人们的生活品质。　（－－）单片机在工业控制领域中的应用　由于单片机的体积小、控制能力强、功耗低，有较强的　适应环境能力、使用便捷方便、灵活易于扩展等优势，采用　张路，轻工业钟表研究所助理工程师，研究方向：自动化控制。　单片机可以实现多种类型的控制系统，例如数据采集系统、　通信系统、测控系统、无线电感知系统、机器人等系统，所　以说，单片机的使用大大推动了工业自动化控制领域的发　展。在工业生产中，流水线作业中，单片机和计算机进行　互联网，对整体实现智能化的控制，不仅提高了流水线的效　率，也规范了操作规程，从而提高产品的生产质量。　（三）单片机在医疗卫生领域中的应用　随着科学技术的不断发展，单片机技术也应用于医疗行　业中，使得医疗行业的器械设备的功能等不断得到完善。由于　单片机本身具有体积小、扩展性强，功能完备等特点，在很大　程度上，单片机的使用提高和完善了医疗器械的功能，使其操　作变的更容易、更简单、更方便，避免由于医疗器械的复杂度　所造成的操作失误，大大促进了医疗设备的现代化、自动化发　展。比如现今的病床呼叫系统、杀菌消毒系统、超声诊断、呼　吸机等，其中不乏单片机的投入使用，这在很大程度上为医疗　行业的基础设施建设增添了自动化发展动力。　（四）单片机在智能仪器领域的应用　随着智能化水平的不断扩大使用，智能化仪器已经被　使用于各类工业生产领域，不断提升了现代化生产的发展。　在此阶段中，单片机也随着智能仪器仪表设备的广泛使用得　到不断扩大。这些不仅是由于单片机本身的体积小、灵活性　强、扩展性强等特点决定，而且也由于单片机是一个高度集　成的芯片，其具有很强的操作性的特点。对于智能仪器仪表　设备而言，一般对设备的敏感灵活程度要求需要更加精确，　需要减小仪器设备的体积面积来减小其轻便型，减轻设备产　品的负担是很重要的，而单片机恰恰满足这点要求，它有着　扩展性强，这对产品的进一步升级改造也更加方便。伴随着　单片机不断投入使用在智能控制领域，更多的测量、处理设　备被研发，进一步提升了仪器仪表设备行业的发展和壮大。　三、单片机的发展趋势　（一）更加人性化、生活化　伴随着国家经济的不断发展，人们对生活质量、生活品　质要求越来越高，因此将更加人性化、智能化的电器设备应　用于人们的日常生活、工作、学习中是未来社会发展的趋势　所在。　（二）高性能化　针对单片机发展趋势中的高性能化主要是针对单片机　在技术进行进一步的改进，改进其中央处理器的功能，使得　中央处理器的指令运算速度不断加快，从而加强系统的可靠　性，为了实现这一目标需要采用精简指令集结构和流水线结　构。　目前，指令速度最高者已经达到了ＩＯＯＭＩＰＳ，并在其　基础上强化了对位处理、定时控制等功能。　（三）低功耗　（转１１２页）　衄　现代交际　２０１５年９月刊总第４１６期　表１离心总用电量、干泥量、吨干泥电耗对比表　离心总用电量　干泥量　ｋｗｈ／ｔ干泥　平流池排泥量　（ｋｗｈ）　（ｍ　）　（ｍ。）　改造前２０１２年　９６０４６０　９６５４　１３３．１５　２９ｌＯ３１　改造后２０１３ｑ＜　８３７９００　９８４４　９０　２３４７３５　同比增减量　１２２５６０．Ｏ０　－１９０　４３．１５　５６２９６　同比增减百分比　ｌ２．７６％　一１．９７％　３２．４１％　１９．３４％　四、排泥改造取得的成效　１．省时省力，操作工上班不需到池上开阀排泥，自控排　泥系统会根据各设置条件符合时自动排泥，减轻了操作工的　劳动强度。　（上接１１３页）　随着全球经济的小断发展，节约能源成为了一大主题。　未来元器件的发展将会逐步朝着低能耗的方向发展。这不仪　对生产单片机的材料提出要求，更对加工工艺、结构设计等　方面提出了更高的要求。　（四）多样化　目前，现在社会中主流额单片机是Ｃ５１系列，但是伴随　着市场需求的不断壮大，竞争的不断激烈，未来单片机的种　类将会越来越多，各个厂商竞相推出自己的新产品，使得单　片机市场不断多样化、不断发展壮大。　（五）微型单片化　随着技术的不断发展，现如今，市场上的单片机发展趋　势是朝着如何可以在一块芯片上集成更多的功能模块发展，　这种特点恰恰体现了单片机本身兼容性强的特点，这也表明　了单片机的后续发展是朝着兼容性更好的方面发展扩大。　四、总结　固　２．提高了离心车间干泥量处理量：还使平流池排出的泥　较浓，减少稀泥的排放，从而减少离心机的处理负荷，提高　了离心脱水车间干泥量。２０１３年￣ｇ２０１２年离心机还多处理了　１９０ｍ　的干泥量。　３．同时却减少了离心车间总用电量，电即降低了离心车　间处理吨干泥的电耗：２０１３年￣ｇ２０１２年离心处理车间节省用　电共１２２５６０ｋｗｈ，吨干泥电耗减少了４３．１５ｋｗｈ／ｎ￣干泥，以每　ｋｗｈ电费０．５３５８元计，每年可节省电费６５６６８元，取得了良好　的节能降耗的效果。　责任编辑：张丽　总体来说，单片机虽然出现的晚，但是发展还是迅速　的。在现今社会，单片机已经越来越成为计算机发展过程中　不容忽视的方面。单片机小到从日常生活中的点滴大到国家　各个工业控制领域，正在改变着我们的生活，这些都离不开　单片机领域的发展，相信随着目前集成电路技术和微电子技　术水平的不断提高，单片机的功能和性能也将会不断得到提　高和完善，应用的领域也将越来越广泛。　【参考文献】　［１】杨凡，高思奇．浅谈单片机发展历程及趋势［Ｊ】．科技创　业家，２Ｏ１　３（０７）：５９．　［２】刘焕平，童一帆．单片机原理与接口技术［Ｍ】．北京：北京　航空航天大学出版社，２００７．　责任编辑：杨柳