王澤軒

(西安科技大學(xué)高新學(xué)院，陜西西安 710000）

淺談單片機的應(yīng)用與拓展

王澤軒

(西安科技大學(xué)高新學(xué)院，陜西西安 710000）

詳細(xì)介紹了單片機在各行業(yè)的應(yīng)用情況，并對單片機的應(yīng)用拓展和系統(tǒng)拓展給出了相關(guān)預(yù)測，最后提出了單片機發(fā)展可能出現(xiàn)的問題。

單片機；應(yīng)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(nèi)包括運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出設(shè)備等，它的特點是體積小、質(zhì)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(jīng)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(yīng)用系統(tǒng)。

1 單片機的應(yīng)用

1.1 工業(yè)應(yīng)用

1.1.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如今已成為一門專業(yè)，它可以將獲取的溫度、壓力、位移、流量、速度等模擬信號轉(zhuǎn)化為計算機可以識別的數(shù)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(tǒng)是通過智能集中器實現(xiàn)的，它可以在供電和斷電情況下進行遠(yuǎn)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(yīng)用就是漏電保護裝置。井下作業(yè)最重要的就是安全性，低壓漏電保護措施的實現(xiàn)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(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)具備數(shù)據(jù)采集、無線數(shù)據(jù)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(yīng)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(fù)載實驗微機監(jiān)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(yīng)用可以輕松排除故障、隨機記錄油耗，節(jié)省人力、物力和時間。

1.1.4 汽車應(yīng)用

單片機在汽車領(lǐng)域的專業(yè)應(yīng)用已經(jīng)較為成熟，汽車內(nèi)部甚至就是多種單片機的組合。從點火系統(tǒng)、行車電腦、車內(nèi)空調(diào)到倒車?yán)走_、汽車導(dǎo)航再到安全氣囊、防抱死系統(tǒng)、防盜系統(tǒng)等，都離不開單片機。未來汽車隨著單片機的發(fā)展也將會越來越智能、越來越安全。

1.2 家庭應(yīng)用

1.2.1 家用電器

家用電器是單片機應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)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(xiàn)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(guān)命令，經(jīng)過判斷后進行酌情處理的家庭用具，如德國等國家開發(fā)的智能書架、智能藥品柜、智能沙發(fā)、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(yīng)用:床內(nèi)燈光亮度適中，寶寶呼吸著經(jīng)過智能床調(diào)節(jié)的綠色無污染空氣，醒后嬰兒床可以根據(jù)其哭聲喚來家長或監(jiān)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(jù)寶寶的心情為寶寶播放調(diào)節(jié)心情的音樂，也可根據(jù)寶寶的身體成長速度調(diào)節(jié)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(wǎng)絡(luò)、無線網(wǎng)的應(yīng)用

TCP/IP協(xié)議應(yīng)用比較廣泛。在TCP/IP協(xié)議下，使用單片機TCP/IP協(xié)議棧進行數(shù)據(jù)傳送，它們?yōu)橛脩籼峁┝松蠈咏涌诤拖聦咏涌?。上層接口包括初始化協(xié)議棧和釋放協(xié)議棧函數(shù)接口、提供API函數(shù)、接受連接、接收數(shù)據(jù)、被動關(guān)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(xiàn)的，具有容易越過障礙、質(zhì)量高、信號好的優(yōu)勢。無線通信的實現(xiàn)離不開集成度高、功率小的無線數(shù)傳模塊應(yīng)用。

1.4 防盜應(yīng)用

防盜系統(tǒng)的應(yīng)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(tǒng)，這些系統(tǒng)就是建立在單片機應(yīng)用的基礎(chǔ)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(yīng)用拓展

單片機會朝著越來越精細(xì)、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(fā)展。應(yīng)用范圍會從現(xiàn)有范圍上延伸到農(nóng)業(yè)、教育、電子商務(wù)等應(yīng)用相對較少的行業(yè)，這些領(lǐng)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(yīng)用拓展

單片機在家庭中的應(yīng)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(jù)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(yè)應(yīng)用拓展

未來單片機在企業(yè)中的應(yīng)用將會沿著智能化、概念化、數(shù)字化的方向發(fā)展，且不只是在生產(chǎn)領(lǐng)域得到應(yīng)用，更多的是在管理方面得到進一步應(yīng)用。因為企業(yè)的發(fā)展不僅需要技術(shù)的革新，更重要的是對現(xiàn)有資源的管理。如果能利用單片機實現(xiàn)智能管理是再好不過的，可為企業(yè)節(jié)約成本、提高產(chǎn)品性價比。

2.3 農(nóng)業(yè)中的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，高新技術(shù)的普及，單片機在農(nóng)業(yè)和農(nóng)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(tǒng)就會根據(jù)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(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用

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

3 單片機系統(tǒng)拓展

單片機系統(tǒng)拓展就是當(dāng)單片機的內(nèi)部功能部件不能滿足需求時，在單片機模塊外連接相應(yīng)的可拓展功能的芯片。單片機系統(tǒng)拓展主要包括數(shù)據(jù)存儲器拓展、I/O接口拓展、終端系統(tǒng)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(jié)合法3種。單片機系統(tǒng)的拓展并不能建立在擴大結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，而是在保持小體積或者縮小體積的基礎(chǔ)上。當(dāng)然，這要依靠構(gòu)成單片機的硬件元件和軟件技術(shù)的發(fā)展，比如存儲器元件、I/O接口技術(shù)、程序存儲器等軟硬件設(shè)施的進步。

隨著單片機系統(tǒng)的發(fā)展，未來單片機硬件基礎(chǔ)會更加高端，產(chǎn)品也會更加創(chuàng)新，抗干擾能力會加強，安全性也會更高?，F(xiàn)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(xù)改進和革新。

4 注意問題

正是因為單片機“無處不在”且更新?lián)Q代較快，在管理和生產(chǎn)中可能出現(xiàn)難以管理、資源浪費、技術(shù)進步、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)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(fā)展與應(yīng)用，更重要的是減慢了科技的進步和人們生活質(zhì)量的提高。比如單片機系統(tǒng)語言的擴展與更新?lián)Q代，前后兼容問題就值得關(guān)注。這不但跟單片機的發(fā)展有關(guān)聯(lián)，還直接影響單片機應(yīng)用問題和企業(yè)的效率。所以，各行業(yè)要從單片機的設(shè)計、應(yīng)用、回收等多方面考慮，預(yù)防各類問題的發(fā)生，對單片機進行有效管理和研發(fā)。除此之外，相關(guān)部門要重視單片機人才的培養(yǎng)，學(xué)習(xí)國外單片機技術(shù)經(jīng)驗，為我國單片機的發(fā)展做長遠(yuǎn)打算。

5 結(jié)語

單片機的合理應(yīng)用和發(fā)展有助于為企業(yè)帶來良好的效益，保證職工的安全，有利于人們生活質(zhì)量的提高和改善，且在管理得當(dāng)?shù)那闆r下應(yīng)用范圍會得到進一步擴大。在實際應(yīng)用中，本文認(rèn)為各行業(yè)應(yīng)勇于創(chuàng)新、大膽建設(shè)，提出更多更好的意見，為單片機的應(yīng)用發(fā)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(wù)社會，提高人們的生活質(zhì)量，促進科技信息的發(fā)展，推動社會文明的進步。

[1]王玉喜.淺析單片機在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2013(17）

[2]郭文慧.單片機在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用前景[J].科技傳播，2013(8）

[3]濮素.現(xiàn)代電器單片機的應(yīng)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。