論單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用

摘要：單片機(jī)又被稱為微控制器，被廣泛地應(yīng)用到了工業(yè)控制領(lǐng)域上，對于電子技術(shù)的發(fā)展起到了極為重要的作用。現(xiàn)代人們的生活中離不開單片機(jī)的身影，無論是機(jī)械產(chǎn)品，還是電子產(chǎn)品，幾乎都會集成有單片機(jī)。本文首先從智能儀器儀表、工業(yè)控制、家用電器、醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域、汽車電子等方面分析了單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用范圍，其次，深入地探討了單片機(jī)的發(fā)展趨勢，具有一定的參考價值。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)；發(fā)展趨勢；電子技術(shù)

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

一、前言

單片機(jī)又被稱為微控制器，被廣泛地應(yīng)用到了工業(yè)控制領(lǐng)域上，對于電子技術(shù)的發(fā)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(jī)是一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)，具有定時器、通訊接口、外存、外部總線系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)、內(nèi)部總線系統(tǒng)、內(nèi)存、CPU等，甚至還有些單片機(jī)還集成了網(wǎng)絡(luò)、圖像、聲音的輸出輸入系統(tǒng)。從最早的4位、8位單片機(jī)開始，目前已經(jīng)發(fā)展到32位300M的高速單片機(jī)[1]。

現(xiàn)代人們的生活中離不開單片機(jī)的身影，無論是機(jī)械產(chǎn)品，還是電子產(chǎn)品，幾乎都會集成有單片機(jī)。汽車配備40多部單片機(jī)，而鼠標(biāo)、鍵盤、手機(jī)、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(jī)，對于那些較為復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)而言，甚至?xí)袛?shù)百臺、數(shù)千臺單片機(jī)在同時工作。可以這么說，單片機(jī)的數(shù)量甚至比人類的數(shù)量還要多[2]。

二、單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用范圍

（一）單片機(jī)在智能儀器儀表上的應(yīng)用

單片機(jī)以使用方便、擴(kuò)展靈活、微型化、體積小、可靠性高、速度快、控制功能強(qiáng)、集成度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，也被廣泛應(yīng)用于智能儀器儀表領(lǐng)域。單片機(jī)的出現(xiàn)有效地促進(jìn)了儀器儀表向柔性化、智能化、綜合化、多功能化、數(shù)字化方面轉(zhuǎn)化，將過去傳統(tǒng)的控制儀器儀表、測量儀器儀表完全顛覆，由單片機(jī)構(gòu)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(shù)字電路和電子電路而言，顯得更加的強(qiáng)大有用，給儀器儀表的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。例如，東芝首款基于ARM Cortex（TM）-M0內(nèi)核的單片機(jī)TMPM061FWFG，通過內(nèi)置高精度AD轉(zhuǎn)換器優(yōu)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(shè)計。它為智能電表的設(shè)計提供了單芯片解決方案，它整合了高精度24-位Delta-Sigma AD轉(zhuǎn)換器，一個功率計算引擎及內(nèi)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(diǎn)，但它的制造成本卻與傳統(tǒng)的8位或16位MCU相同。ARM公司具有大量的應(yīng)用軟件和統(tǒng)一的開發(fā)環(huán)境，這也有助于節(jié)省開發(fā)成本，內(nèi)置了一個非常精確的實時時鐘，該時鐘可通過其內(nèi)置溫度傳感器調(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償，調(diào)節(jié)精度可達(dá)0.5ppm 。采用3個高精度24-位Delta-Sigma AD轉(zhuǎn)換器可同時測量交流電源的電流和電壓。

（二）單片機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用

由于單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣、各具特色的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，故其被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，例如各種報警系統(tǒng)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(jī)在家用電器中的應(yīng)用

單片機(jī)目前已經(jīng)被大量應(yīng)用于家用電器的市場開拓和更新中。如根據(jù)對象的情景模式、周圍環(huán)境來將光圈速度進(jìn)行自動調(diào)節(jié)的攝像機(jī)和照相機(jī) ；可以根據(jù)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(jù)臟物程度、衣物種類來自動選擇洗滌強(qiáng)度、洗滌時間的洗衣機(jī)；由單片機(jī)控制的高級電視游戲機(jī)、電子玩具等。與此同時，隨著單片機(jī)的技術(shù)不斷成熟和發(fā)展，家用電器的性能價格都得到了很大的提高[3]。

（四）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著人們生活水平的快速提高，人民對于醫(yī)療衛(wèi)生和自身健康的關(guān)注度也日益增加，醫(yī)療設(shè)備滅菌消毒就顯得尤為重要，但是一些小診所、小醫(yī)院的自動化的程度太低，消毒滅菌設(shè)備極為簡陋，很難有效控制消毒滅菌的質(zhì)量。而單片機(jī)由于使用方便、擴(kuò)展靈活、功能強(qiáng)、體積小的特點(diǎn)，正在逐漸地在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用，如病床呼叫系統(tǒng)、監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷設(shè)備、分析儀、醫(yī)用呼吸機(jī)等等。

（五）單片機(jī)在汽車電子領(lǐng)域中的應(yīng)用

汽車電子中應(yīng)用到單片機(jī)的地方非常廣泛，例如胎壓檢測、制動系統(tǒng)、abs防抱死系統(tǒng)、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、發(fā)動機(jī)智能電子控制器等。例如豐田汽車?yán)脝纹瑱C(jī)來進(jìn)行雷達(dá)探測行人、障礙物，系統(tǒng)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(tǒng)可改變車體方向，從而避開沖撞。

三、單片機(jī)的發(fā)展趨勢

（一）微型單片化

目前所用的單片機(jī)都將時鐘電路、定時電路、中斷系統(tǒng)、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(jī)存取數(shù)據(jù)存儲（RAM）集成在一塊芯片上，而單片機(jī)的發(fā)展趨勢正朝著微型化的方向發(fā)展，具有的功能更加強(qiáng)大，所包含的單元電路更加多，甚至還包括了LCD（液晶）驅(qū)動電路、WDT（看門狗）、PMW（脈寬調(diào)制電路）、A/D轉(zhuǎn)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(jī)功耗大概都在100 MW左右，而最早的單片機(jī)功耗大概在630 MW左右。而且單片機(jī)的發(fā)展趨勢是朝著低功耗的方向大力發(fā)展。目前互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝就是一種有效地減少單片機(jī)功耗的工藝技術(shù)，更加適合于要求低功耗如電池供電的應(yīng)用場合。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳巖.單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用和開發(fā)技術(shù)研究[J].黑龍江科技信息.2011（09）：112-115.

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

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