試論單片機在電子技術中的應用及策略

摘 要：隨著單片機及應用技術的不斷深度發展和日臻完善，嵌入式單片機應用系統技術已經成為現代電子技術的核心技術。嵌入式單片機應用系統技術與各種傳統專業技術有機結合，實現了各種傳統專業設備的智能化升級，深刻影響和改變著人類的工作與生活方式。因此，不斷廣泛深入開展單片機應用系統在現代電子技術中的應用研究開發，不斷提高各種傳統專業設備的智能化升級改造，是廣大從業者努力工作的方向和目標。

關鍵詞：單片機；電子技術；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.13.123

單片機是嵌入式微控制器（Microcontroller Unit 簡稱MCU），是應用超大規模集成電路設計制造技術，在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、輸入/輸出I/O接口電路、串行通信接口電路、中斷系統、定時器/計數器、顯示驅動電路、脈寬調制電路、模/數A/D轉換電路、數/模D/A轉換電路等組成一臺計算機的完整的各個功能單元電路，相當于把一個計算機最小系統集成到一個芯片上。根據單片機的適用范圍分為通用型和專用型；根據單片機是否提供并行總線分為總線型和非總線型；根據單片機的應用領域分為工控型和家電型。根據單片機的數據總線寬度的分為4位、8位、16位和32位。

單片機及應用技術是現代電子技術應用發展的一個重要領域。單片機典型特征是功能齊全、實時控制功能強、抗干擾能力強、體積小、質量輕、功耗低、價格低，因而在各種傳統生產生活領域得到廣泛應用，既提升了設備功能、性能指標和質量，也使得功能電路設計與實現更加簡單、可靠性更高、成本更低，實現人類生產生活設施設備的電子化、自動化、信息化和智能化升級換代。

1 單片機在電子技術中的應用

（1）單片機在工業控制中的應用。單片機在工業控制中主要應用于工業設備的現場控制級，主要實現數據實時采集和實時自動控制功能。與上位中央控制計算機聯網，實現生產設備、工藝流程的自動化、信息化和智能化的管理與控制一體化。特別是對于可能造成人身危害的特殊工作環境的設備自動化、智能化改造，降低人工作業可能帶來的危害和安全隱患，具有極其重要的意義。

例如計算機集成制造系統管理與控制、計算機集成過程系統管理與控制、智能樓宇電梯和門禁的智能管理與控制、電力系統數據采集監測智能管理與控制、公路水路軌道航空等交通信號智能管理與控制、各種災害監測與報警系統等等。

（2）單片機在自動化儀器儀表中的應用。單片機在儀器儀表中的應用使得傳統儀器儀表實現數字化、微型化和智能化，極大提升儀器儀表檢測與控制功能。單片機與不同傳感器的結合實現相應物理量的測量與信號轉換，設置特定的控制程序實現對特定技術參數的自動化智能化控制。例如溫度、濕度、壓強、流量、速度、長度、角度、硬度、電壓、電流、頻率、元素、濃度等等。如數字電度表、數字萬用表、數字示波器、數字游標卡等等。

（3）單片機在家用電器中的應用。單片機幾乎植入了所有家用電器中，實現了家用電器使用功能的智能化，為整個家庭家用電器的一體化智能化控制提供了基礎，極大程度改善了人類的生活條件。例如防盜門鎖數字智能化、電飯煲、電磁爐、微波爐、洗衣機、電冰箱、空調機、電視機及音響、吸塵器等等。

（4）單片機在醫用設備中的應用。單片機廣泛應用于各種檢測和治療的醫用設備中，改善了醫生的檢查治療手段，提高診斷的準確性和治療操作的安全可靠性，使患者得到了高質量的治療服務。例如醫用X射線影像機、醫用CT影像機、醫用呼吸機、醫用各種檢驗分析儀器、醫用超聲波檢查系統、醫用供氧系統和病床呼叫系統等等。

（5）單片機在通信設備中的應用。所有通信終端設備中廣泛使用單片機，通信設備通過單片機通信接口接入計算機網絡進行數據傳輸。例如手機、智能樓宇通信系統、小型程控交換機、車載電臺等等。

（6）單片機在汽車電子控制與檢測中的應用。單片機在汽車電子控制中的應用包括汽車發動機智能電子控制、導航系統、ABS防抱死系統、自動駕駛系統、安全保障系統等等。

單片機在汽車檢測中的應用包括汽車性能安全檢測和汽車性能綜合檢測成套設備，可以檢測汽車四輪定位參數、底盤輸出功率、發動機功率、車速、制動、排放、燈光、噪聲等等性能指標。

（7）單片機在模塊化系統中的應用。在模塊化系統中利用單片機實現特定功能，與傳統功能的模擬或數字電子電路相比較，體積更小、故障率更低、可靠性更高、成本更低。

（8）單片機在金融、教育、物流等領域也有著廣泛的應用

2 單片機技術的最新發展動態

一方面單片機應用系統與各種傳統專業設備的嵌入式結合，提升了各種傳統專業設備的智能化升級改造；另一方面不斷出現的、更廣泛的的各種傳統專業設備的更新改造的要求，推動了單片機應用系統的不斷發展與進步。

單片機技術的最新發展方向主要是以下幾個方面：

（1）采用CMOS電路，適應比較寬范圍的工作電壓、比較低的功率損耗以及全面功耗管理。

（2）采用RISC體系結構和精簡指令，通過增加程序存儲器的寬度，實現一個地址單元存放一條指令，實現并行操作，極大提高指令運行速度。

（3）采用片上系統SOC（System On Chip）技術，實現單片機除傳統常用功能電路模塊以外的專用功能電路模塊的集成。如：局部網絡控制模塊CAN總線、變頻控制的脈寬調制PWM控制模塊等等。

復合功能電路模塊，如把單片機與DSP的功能集成在一起，一片芯片上包括微控制器和DSP、數據和程序存儲器、外圍專用集成電路，實現高速計算和快速傅里葉變換處理，大大提高了傳統單片機的功能。

（4）片內存儲器改進與發展，擴大片內程序存儲器和數據存儲器容量，提高抗干擾性能和程序的保密性。

（5）基于ISP在線系統可編程技術實現了系統程序的串行編程下載和在線模擬仿真調試。

基于IAP在應用可編程技術實現對目標系統在線遠程診斷、遠程調試、遠程更新。

（6）單片機與外圍設備接口由并行外圍總線接口向以串行外圍總線接口發展，具有方便、靈活、簡單、占用I/O資源少的優點。

3 結束語

以上關于單片機在電子技術中的應用分析及處理對策，是本人結合自己在工作實踐中的心得體會提出的基本設想，對于實現單片機在電子技術中的有效應用，實現單片機技術的不斷發展是非常重要的。

作者簡介：李麗艷（1978-），女，江西銅鼓人，碩士，講師，研究方向：通信技術。