試論單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用及策略

摘 要：隨著單片機(jī)及應(yīng)用技術(shù)的不斷深度發(fā)展和日臻完善，嵌入式單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子技術(shù)的核心技術(shù)。嵌入式單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)與各種傳統(tǒng)專業(yè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了各種傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)備的智能化升級(jí)，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(kāi)展單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)在現(xiàn)代電子技術(shù)中的應(yīng)用研究開(kāi)發(fā)，不斷提高各種傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)備的智能化升級(jí)改造，是廣大從業(yè)者努力工作的方向和目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；電子技術(shù)；應(yīng)用

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

單片機(jī)是嵌入式微控制器（Microcontroller Unit 簡(jiǎn)稱MCU），是應(yīng)用超大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)制造技術(shù)，在一塊芯片上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、輸入/輸出I/O接口電路、串行通信接口電路、中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模/數(shù)A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)/模D/A轉(zhuǎn)換電路等組成一臺(tái)計(jì)算機(jī)的完整的各個(gè)功能單元電路，相當(dāng)于把一個(gè)計(jì)算機(jī)最小系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。根據(jù)單片機(jī)的適用范圍分為通用型和專用型；根據(jù)單片機(jī)是否提供并行總線分為總線型和非總線型；根據(jù)單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域分為工控型和家電型。根據(jù)單片機(jī)的數(shù)據(jù)總線寬度的分為4位、8位、16位和32位。

單片機(jī)及應(yīng)用技術(shù)是現(xiàn)代電子技術(shù)應(yīng)用發(fā)展的一個(gè)重要領(lǐng)域。單片機(jī)典型特征是功能齊全、實(shí)時(shí)控制功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、質(zhì)量輕、功耗低、價(jià)格低，因而在各種傳統(tǒng)生產(chǎn)生活領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，既提升了設(shè)備功能、性能指標(biāo)和質(zhì)量，也使得功能電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)更加簡(jiǎn)單、可靠性更高、成本更低，實(shí)現(xiàn)人類生產(chǎn)生活設(shè)施設(shè)備的電子化、自動(dòng)化、信息化和智能化升級(jí)換代。

1 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用

（1）單片機(jī)在工業(yè)控制中的應(yīng)用。單片機(jī)在工業(yè)控制中主要應(yīng)用于工業(yè)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)控制級(jí)，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和實(shí)時(shí)自動(dòng)控制功能。與上位中央控制計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程的自動(dòng)化、信息化和智能化的管理與控制一體化。特別是對(duì)于可能造成人身危害的特殊工作環(huán)境的設(shè)備自動(dòng)化、智能化改造，降低人工作業(yè)可能帶來(lái)的危害和安全隱患，具有極其重要的意義。

例如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)管理與控制、計(jì)算機(jī)集成過(guò)程系統(tǒng)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(tǒng)數(shù)據(jù)采集監(jiān)測(cè)智能管理與控制、公路水路軌道航空等交通信號(hào)智能管理與控制、各種災(zāi)害監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)等等。

（2）單片機(jī)在自動(dòng)化儀器儀表中的應(yīng)用。單片機(jī)在儀器儀表中的應(yīng)用使得傳統(tǒng)儀器儀表實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、微型化和智能化，極大提升儀器儀表檢測(cè)與控制功能。單片機(jī)與不同傳感器的結(jié)合實(shí)現(xiàn)相應(yīng)物理量的測(cè)量與信號(hào)轉(zhuǎn)換，設(shè)置特定的控制程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)特定技術(shù)參數(shù)的自動(dòng)化智能化控制。例如溫度、濕度、壓強(qiáng)、流量、速度、長(zhǎng)度、角度、硬度、電壓、電流、頻率、元素、濃度等等。如數(shù)字電度表、數(shù)字萬(wàn)用表、數(shù)字示波器、數(shù)字游標(biāo)卡等等。

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

（4）單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的應(yīng)用。單片機(jī)廣泛應(yīng)用于各種檢測(cè)和治療的醫(yī)用設(shè)備中，改善了醫(yī)生的檢查治療手段，提高診斷的準(zhǔn)確性和治療操作的安全可靠性，使患者得到了高質(zhì)量的治療服務(wù)。例如醫(yī)用X射線影像機(jī)、醫(yī)用CT影像機(jī)、醫(yī)用呼吸機(jī)、醫(yī)用各種檢驗(yàn)分析儀器、醫(yī)用超聲波檢查系統(tǒng)、醫(yī)用供氧系統(tǒng)和病床呼叫系統(tǒng)等等。

（5）單片機(jī)在通信設(shè)備中的應(yīng)用。所有通信終端設(shè)備中廣泛使用單片機(jī)，通信設(shè)備通過(guò)單片機(jī)通信接口接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。例如手機(jī)、智能樓宇通信系統(tǒng)、小型程控交換機(jī)、車載電臺(tái)等等。

（6）單片機(jī)在汽車電子控制與檢測(cè)中的應(yīng)用。單片機(jī)在汽車電子控制中的應(yīng)用包括汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制、導(dǎo)航系統(tǒng)、ABS防抱死系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、安全保障系統(tǒng)等等。

單片機(jī)在汽車檢測(cè)中的應(yīng)用包括汽車性能安全檢測(cè)和汽車性能綜合檢測(cè)成套設(shè)備，可以檢測(cè)汽車四輪定位參數(shù)、底盤輸出功率、發(fā)動(dòng)機(jī)功率、車速、制動(dòng)、排放、燈光、噪聲等等性能指標(biāo)。

（7）單片機(jī)在模塊化系統(tǒng)中的應(yīng)用。在模塊化系統(tǒng)中利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)特定功能，與傳統(tǒng)功能的模擬或數(shù)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(jī)在金融、教育、物流等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用

2 單片機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)

一方面單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)與各種傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)備的嵌入式結(jié)合，提升了各種傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)備的智能化升級(jí)改造；另一方面不斷出現(xiàn)的、更廣泛的的各種傳統(tǒng)專業(yè)設(shè)備的更新改造的要求，推動(dòng)了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的不斷發(fā)展與進(jìn)步。

單片機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展方向主要是以下幾個(gè)方面：

（1）采用CMOS電路，適應(yīng)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(jié)構(gòu)和精簡(jiǎn)指令，通過(guò)增加程序存儲(chǔ)器的寬度，實(shí)現(xiàn)一個(gè)地址單元存放一條指令，實(shí)現(xiàn)并行操作，極大提高指令運(yùn)行速度。

（3）采用片上系統(tǒng)SOC（System On Chip）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)除傳統(tǒng)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(wǎng)絡(luò)控制模塊CAN總線、變頻控制的脈寬調(diào)制PWM控制模塊等等。

復(fù)合功能電路模塊，如把單片機(jī)與DSP的功能集成在一起，一片芯片上包括微控制器和DSP、數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器、外圍專用集成電路，實(shí)現(xiàn)高速計(jì)算和快速傅里葉變換處理，大大提高了傳統(tǒng)單片機(jī)的功能。

（4）片內(nèi)存儲(chǔ)器改進(jìn)與發(fā)展，擴(kuò)大片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(tǒng)可編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)程序的串行編程下載和在線模擬仿真調(diào)試。

基于IAP在應(yīng)用可編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)在線遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程調(diào)試、遠(yuǎn)程更新。

（6）單片機(jī)與外圍設(shè)備接口由并行外圍總線接口向以串行外圍總線接口發(fā)展，具有方便、靈活、簡(jiǎn)單、占用I/O資源少的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

以上關(guān)于單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用分析及處理對(duì)策，是本人結(jié)合自己在工作實(shí)踐中的心得體會(huì)提出的基本設(shè)想，對(duì)于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)在電子技術(shù)中的有效應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展是非常重要的。

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