論單片機在電子技術中的應用

摘要：單片機又被稱為微控制器，被廣泛地應用到了工業控制領域上，對于電子技術的發展起到了極為重要的作用。現代人們的生活中離不開單片機的身影，無論是機械產品，還是電子產品，幾乎都會集成有單片機。本文首先從智能儀器儀表、工業控制、家用電器、醫用設備領域、汽車電子等方面分析了單片機在電子技術中的應用范圍，其次，深入地探討了單片機的發展趨勢，具有一定的參考價值。

關鍵詞：單片機；發展趨勢；電子技術

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 14-0030-01

一、前言

單片機又被稱為微控制器，被廣泛地應用到了工業控制領域上，對于電子技術的發展起到了極為重要的作用。雖然只是集中在一塊芯片上，但是單片機是一個完整的計算機系統，具有定時器、通訊接口、外存、外部總線系統、中斷系統、內部總線系統、內存、CPU等，甚至還有些單片機還集成了網絡、圖像、聲音的輸出輸入系統。從最早的4位、8位單片機開始，目前已經發展到32位300M的高速單片機[1]。

現代人們的生活中離不開單片機的身影，無論是機械產品，還是電子產品，幾乎都會集成有單片機。汽車配備40多部單片機，而鼠標、鍵盤、手機、掌上電腦、電子玩具、電話、家用電器、計算器等都配有1-2部單片機，對于那些較為復雜的工業控制系統而言，甚至會有數百臺、數千臺單片機在同時工作。可以這么說，單片機的數量甚至比人類的數量還要多[2]。

二、單片機在電子技術中的應用范圍

（一）單片機在智能儀器儀表上的應用

單片機以使用方便、擴展靈活、微型化、體積小、可靠性高、速度快、控制功能強、集成度高等諸多優點，也被廣泛應用于智能儀器儀表領域。單片機的出現有效地促進了儀器儀表向柔性化、智能化、綜合化、多功能化、數字化方面轉化，將過去傳統的控制儀器儀表、測量儀器儀表完全顛覆，由單片機構成的智能儀表集控制、處理、測量等多種功能于一體，較過去的數字電路和電子電路而言，顯得更加的強大有用，給儀器儀表的發展打下了堅實的基礎。例如，東芝首款基于ARM Cortex（TM）-M0內核的單片機TMPM061FWFG，通過內置高精度AD轉換器優化了智能電表性能，這是一款全新的32位RISC微控制器，這款全新的TMPM061FWFG是東芝公司首款Cortex?-M0器件，專為智能電表而設計。它為智能電表的設計提供了單芯片解決方案，它整合了高精度24-位Delta-Sigma AD轉換器，一個功率計算引擎及內置了其它特殊功能IP。ARM Cortex?-M0是ARM公司推出的最小型處理器，它具有非常小的芯片面積、極低功耗、最少代碼量的特點，但它的制造成本卻與傳統的8位或16位MCU相同。ARM公司具有大量的應用軟件和統一的開發環境，這也有助于節省開發成本，內置了一個非常精確的實時時鐘，該時鐘可通過其內置溫度傳感器調節溫度補償，調節精度可達0.5ppm 。采用3個高精度24-位Delta-Sigma AD轉換器可同時測量交流電源的電流和電壓。

（二）單片機在工業控制中的應用

由于單片機可以構成形式多樣、各具特色的數據采集系統和控制系統，故其被廣泛應用于工業控制領域，例如各種報警系統控制、電梯智能化的控制、自動化儀表控制、安全閥控制、自動化流水線的智能化管理等。

（三）單片機在家用電器中的應用

單片機目前已經被大量應用于家用電器的市場開拓和更新中。如根據對象的情景模式、周圍環境來將光圈速度進行自動調節的攝像機和照相機 ；可以根據食物種類來選擇加熱時間、加熱溫度的微波爐； 可以自動選擇冷藏時間、冷藏溫度，有效識別食物保鮮程度、食物種類的冰箱；可以根據臟物程度、衣物種類來自動選擇洗滌強度、洗滌時間的洗衣機；由單片機控制的高級電視游戲機、電子玩具等。與此同時，隨著單片機的技術不斷成熟和發展，家用電器的性能價格都得到了很大的提高[3]。

（四）單片機在醫用設備領域中的應用

隨著人們生活水平的快速提高，人民對于醫療衛生和自身健康的關注度也日益增加，醫療設備滅菌消毒就顯得尤為重要，但是一些小診所、小醫院的自動化的程度太低，消毒滅菌設備極為簡陋，很難有效控制消毒滅菌的質量。而單片機由于使用方便、擴展靈活、功能強、體積小的特點，正在逐漸地在醫用設備領域得到了大量的應用，如病床呼叫系統、監護儀、超聲診斷設備、分析儀、醫用呼吸機等等。

（五）單片機在汽車電子領域中的應用

汽車電子中應用到單片機的地方非常廣泛，例如胎壓檢測、制動系統、abs防抱死系統、GPS導航系統、發動機智能電子控制器等。例如豐田汽車利用單片機來進行雷達探測行人、障礙物，系統通過剎車和方向控制車體。在遇到緊急剎車也難以避開行人或障礙物時，自動控制系統可改變車體方向，從而避開沖撞。

三、單片機的發展趨勢

（一）微型單片化

目前所用的單片機都將時鐘電路、定時電路、中斷系統、串行通信接口、并行通信接口、中央處理器（CPU）、只讀程序存儲器（ROM）、隨機存取數據存儲（RAM）集成在一塊芯片上，而單片機的發展趨勢正朝著微型化的方向發展，具有的功能更加強大，所包含的單元電路更加多，甚至還包括了LCD（液晶）驅動電路、WDT（看門狗）、PMW（脈寬調制電路）、A/D轉換器等，另外，功耗還更低、重量更輕、體積更小。

（二）低功耗CMOS化

我們目前所大量使用的單片機功耗大概都在100 MW左右，而最早的單片機功耗大概在630 MW左右。而且單片機的發展趨勢是朝著低功耗的方向大力發展。目前互補金屬氧化物半導體工藝就是一種有效地減少單片機功耗的工藝技術，更加適合于要求低功耗如電池供電的應用場合。

參考文獻：

[1]吳巖.單片機在電子技術中的應用和開發技術研究[J].黑龍江科技信息.2011（09）：112-115.

[2]高洪濤，馬凱.C8051F單片機低功耗系統設計方法探討[J].科技資訊.2008（12）：155-157.

[3]游曉容，徐東.單片機在汽車速度、加速度測量系統中的硬軟件設計[J].科技信息，2010（07）：160-165.