淺談單片機的應用與拓展

王澤軒

(西安科技大學高新學院，陜西西安 710000）

淺談單片機的應用與拓展

王澤軒

(西安科技大學高新學院，陜西西安 710000）

詳細介紹了單片機在各行業的應用情況，并對單片機的應用拓展和系統拓展給出了相關預測，最后提出了單片機發展可能出現的問題。

單片機；應用；拓展；注意問題

0 引言

單片機(SCM，Single-Chip Microcomputer）簡單地說就是微型計算機，也是嵌入式控制器。單片機內包括運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出設備等，它的特點是體積小、質量輕、價格便宜、攜帶方便、集成度高、可靠性高、速度快、低電壓、低電耗、使用方便。迄今為止，單片機經歷了3個階段:初級階段、微控階段、完善階段。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。

1 單片機的應用

1.1 工業應用

1.1.1 數據采集系統

數據采集系統如今已成為一門專業，它可以將獲取的溫度、壓力、位移、流量、速度等模擬信號轉化為計算機可以識別的數字信號，進而可進行存儲、刪除、修改、查詢等操作，整個過程精度高、可靠性強、速度快。

1.1.2 煤礦電氣自動化

礦井自動抄表系統是通過智能集中器實現的，它可以在供電和斷電情況下進行遠程智能抄表，提升了抄表效率。單片機在煤礦電氣自動化中還有一種典型的應用就是漏電保護裝置。井下作業最重要的就是安全性，低壓漏電保護措施的實現使安全問題很大程度上得到了妥善解決。比如:基于單片機的鋼絲繩監測預警系統具備數據采集、無線數據傳輸、處理、控制顯示等功能。

1.1.3 機車檢測

單片機在機車檢測中的具體應用有測溫線路檢測儀、機車速度信號模擬裝置、機車功率油耗檢測儀、機車負載實驗微機監測裝置、輔助交流電源漏電流檢測保護裝置等。這些儀器的應用可以輕松排除故障、隨機記錄油耗，節省人力、物力和時間。

1.1.4 汽車應用

單片機在汽車領域的專業應用已經較為成熟，汽車內部甚至就是多種單片機的組合。從點火系統、行車電腦、車內空調到倒車雷達、汽車導航再到安全氣囊、防抱死系統、防盜系統等，都離不開單片機。未來汽車隨著單片機的發展也將會越來越智能、越來越安全。

1.2 家庭應用

1.2.1 家用電器

家用電器是單片機應用最廣泛的領域之一，它就像家用電器的智能大腦和心臟一樣，電磁爐、電冰箱、洗衣機、電飯煲、電動窗簾等里面都有鑲嵌的單片機。拿全自動洗衣機來說，在微處理器的實時控制下，它們可以輕松實現洗滌、烘干、除菌等功能的切換。

1.2.2 智能家具

智能家具是可以接收人們相關命令，經過判斷后進行酌情處理的家庭用具，如德國等國家開發的智能書架、智能藥品柜、智能沙發、智能桌子、智能嬰兒床等等。本文以智能嬰兒床為例來憧憬一下未來單片機的完美應用:床內燈光亮度適中，寶寶呼吸著經過智能床調節的綠色無污染空氣，醒后嬰兒床可以根據其哭聲喚來家長或監護人，吃飽喝足后智能嬰兒床可以跟寶寶進行簡單的溝通，還可以根據寶寶的心情為寶寶播放調節心情的音樂，也可根據寶寶的身體成長速度調節床的長度和寬度。智能嬰兒床更像是寶寶的朋友一樣，陪伴寶寶的成長。

1.3 基于TCP/IP網絡、無線網的應用

TCP/IP協議應用比較廣泛。在TCP/IP協議下，使用單片機TCP/IP協議棧進行數據傳送，它們為用戶提供了上層接口和下層接口。上層接口包括初始化協議棧和釋放協議棧函數接口、提供API函數、接受連接、接收數據、被動關閉處理等功能。下層接口主要是TCP/IP和硬件的對接。另外，無線通信是通過電磁波來實現的，具有容易越過障礙、質量高、信號好的優勢。無線通信的實現離不開集成度高、功率小的無線數傳模塊應用。

1.4 防盜應用

防盜系統的應用越來越廣泛，在工廠、路上、家庭、商場等很多地點都裝有防盜系統，這些系統就是建立在單片機應用的基礎上的，俗稱“天眼”。通過它們的布置實施可以防護安全、管理治安、防賊防盜、抓捕案犯等。

2 單片機應用拓展

單片機會朝著越來越精細、多功能、高速度、小體積、支持多媒體信息處理、支持人機交互的方向發展。應用范圍會從現有范圍上延伸到農業、教育、電子商務等應用相對較少的行業，這些領域的很多問題都將會通過一個小小的嵌入式芯片予以解決。

2.1 家庭應用拓展

單片機在家庭中的應用可能是這樣的:家庭門鎖不需要鑰匙，只需要單片機控制的密碼鍵盤，可以進行臉型、指紋識別。連小小的手電筒都裝有單片機，可以根據需要進行光控制。全自動洗衣機也將會添加去污測試、加熱、稱重、抹電等新功能。

2.2 企業應用拓展

未來單片機在企業中的應用將會沿著智能化、概念化、數字化的方向發展，且不只是在生產領域得到應用，更多的是在管理方面得到進一步應用。因為企業的發展不僅需要技術的革新，更重要的是對現有資源的管理。如果能利用單片機實現智能管理是再好不過的，可為企業節約成本、提高產品性價比。

2.3 農業中的應用

隨著經濟的發展，高新技術的普及，單片機在農業和農村中的使用也將越來越廣泛。在家中按一下遙控器，田地里的澆灌系統就會根據指示進行澆灌。收割過程也會在單片機的控制下更加智能、更加合理、更加方便快捷。家用電器可以跟手機進行信息交互，方便主人的控制和使用。

2.4 服務領域的應用

服務領域一直對服務態度、服務質量有較高的要求，如果單片機的應用能在服務領域得到大范圍拓展，那么對服務人員來說是一種解放，且服務質量也會更高。單片機的應用不像服務人員有疲勞期，有自我態度和情緒，它們只會按照程序提供優良的服務。大家可以想象一下在商場的結賬出口處一張卡、一塊芯片解決繁瑣的結賬問題，提高結賬效率且時刻接受“微笑服務”。

3 單片機系統拓展

單片機系統拓展就是當單片機的內部功能部件不能滿足需求時，在單片機模塊外連接相應的可拓展功能的芯片。單片機系統拓展主要包括數據存儲器拓展、I/O接口拓展、終端系統拓展、程序存儲器拓展等。拓展方法常用的有并行擴展法、串行擴展法和并串結合法3種。單片機系統的拓展并不能建立在擴大結構的基礎上，而是在保持小體積或者縮小體積的基礎上。當然，這要依靠構成單片機的硬件元件和軟件技術的發展，比如存儲器元件、I/O接口技術、程序存儲器等軟硬件設施的進步。

隨著單片機系統的發展，未來單片機硬件基礎會更加高端，產品也會更加創新，抗干擾能力會加強，安全性也會更高。現階段也有一些降低單片機功耗、提升單片機性能和綜合性價比的研究方法，不過還需要繼續改進和革新。

4 注意問題

正是因為單片機“無處不在”且更新換代較快，在管理和生產中可能出現難以管理、資源浪費、技術進步、協議標準不一、成本控制等問題。如果這些潛在問題得不到妥善解決，不僅會阻礙單片機的發展與應用，更重要的是減慢了科技的進步和人們生活質量的提高。比如單片機系統語言的擴展與更新換代，前后兼容問題就值得關注。這不但跟單片機的發展有關聯，還直接影響單片機應用問題和企業的效率。所以，各行業要從單片機的設計、應用、回收等多方面考慮，預防各類問題的發生，對單片機進行有效管理和研發。除此之外，相關部門要重視單片機人才的培養，學習國外單片機技術經驗，為我國單片機的發展做長遠打算。

5 結語

單片機的合理應用和發展有助于為企業帶來良好的效益，保證職工的安全，有利于人們生活質量的提高和改善，且在管理得當的情況下應用范圍會得到進一步擴大。在實際應用中，本文認為各行業應勇于創新、大膽建設，提出更多更好的意見，為單片機的應用發展擴展更新、更廣闊、更好的天地。同時也可促進單片機更好地服務社會，提高人們的生活質量，促進科技信息的發展，推動社會文明的進步。

[1]王玉喜.淺析單片機在網絡中的應用[J].黑龍江科技信息，2013(17）

[2]郭文慧.單片機在企業生產中的應用前景[J].科技傳播，2013(8）

[3]濮素.現代電器單片機的應用[J].機械與電子，2013(9）

2014-10-23

王澤軒(1993—），男，陜西西安人，研究方向:自動化。