探討單片機的應用和發展趨勢

王永洪

摘 要：單片機作為現代電子技術發展的一個典型產品，在多個電子產品領域中都有著廣泛應用?，F本文就分別從應用和發展這兩個層面來談談單片機技術，以供交流。

關鍵詞：單片機；電子技術；電子產品；應用；發展

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A

單片機是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把中央處理器、存儲器、定時器/計數器、I/0接口電路等一些計算機的主要功能部件集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。由于其具有可靠性高、便于擴展、體積小、成本低等特點，已經廣泛的應用于電子產品、智能儀表、工業測控、軍工等領域。

1 單片機在電子技術中的應用

1.1 家用電器領域

現如今很多家用電器中都將單片機引用進來實現電器的升級改造，以完善家用電器的功能，使其更能適合現代人的需求，提升市場競爭力。例如當前的電視已經實現了智能遙控，洗衣機已經能夠自動識別衣物并設定相應洗滌程序，電冰箱已經能夠自動識別食物類型并設定冷藏溫度，這些都得益于單片機的使用?？梢哉f，單片機的應用在很大程度上提升了家用電器的整體性能，使其能夠更加便捷的為人們提供優質服務，提升人們的生活品質。

1.2 工業控制領域

單片機具有體積小、控制功能強、功耗低、環境適應能力強、擴展靈活和使用方便等優點，用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統、通信系統、信號檢測系統、無線感知系統、測控系統、機器人等應用控制系統。因此可以說，單片機的應用在很大程度上推動了工業自動化發展。例如在當前工業生產中最常見的流水線管理系統中，單片機的應用能夠使其和計算機聯網，實現智能化控制，這不但能夠提高流水線管理效率，還能規范流水線操作，進一步提升流水線產品生產質量。而且現在隨著“物聯網”概念的推出，嵌入式技術是物聯網技術最為關鍵的底層技術，在單片機技術成熟發展的今天，物聯網的興起給單片機技術提供了一個更為廣大和宏偉的舞臺，同時也給單片機技術發展提供了新的方向。

1.3 醫療衛生領域

科技的發展同樣推動了醫療技術水平的提升，同時醫療器械的功能也在不斷完善。在很多醫療衛生器械中，都引入了單片機技術。由于單片機本身體積小，擴展性強，功能多，能夠極大的完善醫療器械的功能，使其操作更簡單方便，避免醫療器械設備結構過于復雜而出現操作失誤現象，大大促進了醫療儀器設備的自動化發展。例如在消毒殺菌設備中，將單片機引用到其控制系統中，能夠實現設備的自動化運行，這將會極大的提高設備的消毒殺菌水平。這一應用對于醫療條件較為簡單的小診所、偏遠地區醫院來講，有著重要意義。除了在消毒殺菌設備中有很好的應用以外，單片機還可以應用在呼吸機、超聲診斷、病床呼叫等多種醫療儀器或設備中，為實現現代化醫療基礎設施建設起到很大推動作用。

1.4 智能儀器儀表設備領域

目前越來越多的智能儀器儀表被應用在各個生產領域中，促進現代社會生產力水平的快速提升。而在此過程中，單片機的應用范圍也隨著智能儀器儀表設備的發展而不斷擴大，這是因為單片機不但體積小，控制靈活可靠，而且其有著很強的可操作性，屬于高度集成的芯片。對于智能儀器儀表設備來講，一般都需要在保持高度靈敏功能的基礎上盡量保證測量的準確性，縮小儀器設備的體積，以便減輕整個設備的負擔，而單片機正好滿足這一點要求，并且有著很強的擴展性，能夠滿足智能儀器儀表設備的升級改造需求。隨著單片機的使用，越來越多集測量、處理、控制為一體的儀器儀表設備被研發應用，促進了儀器儀表業的數字化、柔性化發展。

2 單片機的發展趨勢

2.1 CPU中央處理器的發展趨勢

CPU是單片機的核心，他的功能的發展與提高，勢必會帶動單片機的發展。作為單片機的數據處理功能模塊，CPU中央處理器經過了多次的變革和改進，以不斷的適應數據處理要求。一般在改進過程中，多是通過拓展總線寬度來實現。最初的單片機CPU的總線寬度為8位，之后逐漸演變為16位、32位，并仍然在不斷地拓寬。當然，提高CPU數據處理能力的技術措施不單單有擴寬總線寬度這一種，還可以通過優化數據總線來實現。目前單片機內大多數為單CPU結構，未來單片機將會采用雙CPU結構，以提高數據處理速度與能力，同時采用流水線結構，提高處理和運算速度，以適應實時控制和處理的需要。

2.2 單片機微型化趨勢

微型化是單片機未來發展的主要趨勢，因為其一般多應用在系統的各個獨立模塊中，若體積過大，則不但會增大設備功耗，還可能會影響其運行質量。因此必須要盡可能的縮小芯片的體積，并對其功能模塊進行擴展，在縮小單片機體積的同時最大限度的保障單片機應用功能的綜合性及低功耗優勢得到有效實現。

2.3 單片機低功耗下的半導體工藝

早期的單片機如MCS-51系列的8031推出時的功耗達630MW，而現在的單片機普遍都在100MW左右，隨著對單片機功耗要求越來越低，現在的許多單片機制造商都采用了CMOS（互補金屬氧化物半導體工藝）。CMOS雖然功耗較低，但由于其物理特征決定其工作速度不夠高，而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點，這些特征，更適合于在要求低功耗象電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發展的主要途徑。

2.4 單片機中存儲器的發展趨勢

在單片機持續發展與優化的過程當中，閃速存儲器應當成為單片機內部程序存儲器的最主要選擇。借助于電子技術所發揮的支持效用，閃速存儲器能夠在+5V模式下進行有效的讀寫操作。一方面保留了靜態RAM隨機存取數據存儲器在讀寫操作方而的簡便性優勢，另一方面也使得即便是在整個運行環境出現掉電狀態的情況下，存儲器當中所存儲的相關數據信息也不會發生丟失問題。單片機通過應用片內閃速存儲器的方式，還能夠有效簡化整個運行系統的結構構成，同時對于提高單片機存儲器容量而言同樣有著重要的意義。

結語

總之，在當前集成電路技術和微電子技術水平不斷提升的情況下，單片機的性能和功能將會得到進一步的完善，其在電子技術中的應用范圍也將會越來越廣闊。

參考文獻

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