淺論單片機的應用與發展

劉輝 羅浩

摘要：單片機在目前的市場中被廣泛的應用到各大領域，幾乎到處都能看到單片機的身影。如各種控制器的儀表，一些精密測量儀器也會應用到單片機，在生活中，比較普遍的有汽車上的發動機控制器，攝像機，以及智能洗衣機等控制器等等，從中都能找到單片機的影子。隨著單片機的廣泛應用，工業、農業、國防、教育等領域也開始大范圍的應用單片機。本文主要是對幾個單片機的具體應用進行介紹，并對單片機的發展趨勢進行簡單的分析。

關鍵詞：單片機 ?單片機應用 ?發展趨勢

單片機指的是在一塊芯片上，將中央處理單元（CPU）、儲存器（RAM/ROM）以及定時器/計數器和輸入/輸出（I/O）接口等元件集成的微型計算機系統。雖然單片機看起來只是一塊小小的芯片，但它將計算機的基本組成部分即運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備這五個設備全部集成到了一塊芯片中，“麻雀雖小，五臟俱全”，且正是因為它尺寸賦予了它與普通計算機不同的生命。

1 單片機的主要應用范圍

1.1 單片機在傳感器發展方面的應用。就目前而言，發展已經十分成熟的傳感器有著眾多品種和規格。但各個傳感器其各自的輸入輸出信號均不相同，相對應的其原理和電路也有著較大的差別，這也使得標準化工作在傳感器領域難以實施。同時也給傳感器用戶帶來了很多的麻煩，且也不利于傳感器和測試儀器今后的發展，其空間也因為沒有實現標準化而受到了很大的限制。但隨著單片機的發展，其成本不斷下降，運算能力不斷的提高，體積也在不斷的縮小，這也給傳感器和測試儀器帶來了積極的影響。目前，我國已經開始了對傳感器的標準化工作，這是目前傳感器發展研究的重要工作。

標準化電路的傳感器應當具備有如下六種特點：一是放大傳感器的信號，并進行統一符合標準的輸出;二是傳感器應具備溫度補償技術;三是傳感器應具備線性校正技術;四是傳感器應具備存儲信號的功能;五是傳感器應能夠對信號進行簡單的處理功能;六是各種傳感器要能夠共同連接在高一級的控制單元上，并能夠很好的兼容和互換性。

隨著傳感器的標準化進程不斷推進，這也會促使智能儀表的規范化進程，并大大提高智能儀表測試數據的準確性和降低其成本。

1.2 單片機在貯液容器溫控系統中的應用。貯液容器溫控系統顧名思義是控制貯液容器溫度的一套系統，單片機將貯液容器的溫度作為被控參數，將蒸汽的流量作為控制參數，并將冷物料的初始溫度值作為前饋控制，并將前饋控制和兩個參數形成前饋-反饋控制系統。通過前饋控制后測量被控參數，并控制參數進行反饋控制，這樣變能夠控制好貯液容器的溫度，從而達到滿足工藝控制貯液容器溫度的要求。

1.3 單片機在設備自動化改造中的應用。在對設備自動化改造完成后，能夠大大提高斗身板沖制的效率，并降低工人的勞動強度，大大節約了企業的人力物力，且設備操作的安全性也得到了很大的提升。

2 單片機的發展趨勢

2.1 制作工藝CMOS化。隨著科技的不斷發展，單片機對于功耗的要求也會變得越來越低，而CMOS電路完全符合單片機的需要，它噪聲容限高，靜態功耗也極低，允許的工作電壓范圍也十分寬，對于電源電路的設計十分方便，同時它的邏輯擺幅較大，對于電路的干擾，其抵抗能力特別強，目前，CMOS電路已經成為了最主要的單片機半導體工藝。CMOS化會一直主導單片機的發展直到更完美的工藝出現。

2.2 低功耗化。就目前而言，市面上8位的單片機產品已經全面完成CMOS化，這樣的單片機能夠充分的發揮功耗小的優點，其工作方式主要有如下幾種，分別為等待狀態、睡眠狀態、關閉狀態等等，通過這些工作狀態能夠充分的看出單片機已經充分的發揮了低功耗的這一優勢。處于低壓工作狀態的單片機，它的電流消耗級別僅處在μA或nA級別，這也大大促進了便攜式、手持式等通過電池供電的儀器。

2.3 大容量化。過去，單片機的片內程序存儲器的容量只有1K到8K，數據存儲器僅處在256字節以下。隨著時代的不斷發展，小容量的單片機已經無法滿足現代設備的需要，無法做一些復雜的應用，這也使得單片機不得不采用外接的方式進行擴充容量。隨著科技的不斷發展，現代新型單片機的片內程序存儲器已經達到了64K，數據存儲器達到了8K，這也體現了單片機在近年的發展是十分迅速的。可以預見不遠的將來，單片機的存儲容量也會隨著科技的發展，工藝技術的進步而不斷擴大。

2.4 微型單片化。目前，市面上的單片機的另一個發展趨勢是如何在一塊芯片上盡可能的集成更多的功能，這也體現在單片機的設計已經將單片機的兼容性放在第一位上，單片機正朝著兼容性更好的方向發展。

3 結論

單片機的出現大大改變了我們的生活，它在我們的日常生活中無處不在，大到航天飛機的控制裝置，小到電子手表的控制芯片，從計算機網絡的數據傳輸，到自動化設備的實時控制和數據處理，這些都離不開單片機的處理，這也體現了單片機在我們生活中的重要性。現在的單片機正處于飛速發展的階段，各種功能，各種優勢，均在科技飛速發展的過程中得到了淋漓盡致的體現，而將來，單片機的功能和優勢將會更多，其應用領域更加廣泛。

參考文獻：

[1]梁凱淋.單片機技術的發展及應用[J].中小企業管理與科技（下旬刊），2009（04）.

[2]張麗.單片機的發展與應用[J].科技咨詢導報，2007（27）.

[3]畢維峰.單片機技術應用及其發展方向[J].吉林商業高等專科學校學報，2006（04）.