吳奕瑤 靳志穎

摘 要：單片機作為現(xiàn)在工業(yè)領(lǐng)域普遍使用的一種微型計算機，給科技的發(fā)展帶來了巨大并且迅速的改變。通過單片機的歷史發(fā)展背景、單片機的分類、單片機的應(yīng)用以及未來單片機的發(fā)展四個方面來淺談單片機的應(yīng)用與發(fā)展。

關(guān)鍵詞：單片機; 應(yīng)用與發(fā)展; 控制

中圖分類號：TP368.1? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ?文章編號：1006-3315（2019）12-138-001

一、單片機的歷史發(fā)展背景

電子數(shù)字計算機最早出現(xiàn)于1946年，但僅限于特殊計算機房中低精度的大數(shù)據(jù)計算。到了20世紀70年代，微處理器已經(jīng)開始涌現(xiàn)，計算機經(jīng)歷了歷史性的改革。接下來，在一個正在快速發(fā)展并逐漸走向技術(shù)時代的社會中，能夠進行數(shù)值計算但又繁瑣的計算機逐漸從計算機房的監(jiān)禁中解放出來。1971年，微控制器誕生，并經(jīng)歷了SCM，MCU和SoC的三個主要階段。最早的SCM微控制器是8位或4位MCU。隨著工業(yè)領(lǐng)域需求的不斷增加，16位MCU逐漸出現(xiàn)，但由于成本較高，尚未開發(fā)出來。隨著INTELi960系列和arm系列的出現(xiàn)，32位微控制器得到了迅速發(fā)展，8位微控制器的早期出現(xiàn)也得到了迅速的改進，并大大提高了性能。

大多現(xiàn)代微控制器系統(tǒng)是為嵌入式操作系統(tǒng)開發(fā)的，并且用于電子設(shè)備中。例如，當(dāng)前的Windows和Linux操作系統(tǒng)專門為智能手機核心處理提供微控制器。

二、單片機的分類

1.4位單片機：由英特爾公司于1971年設(shè)計的具有2000個晶體管/芯片的4位微處理器。它配備有RAM和ROM。它是歷史上第一個4位微處理器。一般用于家用電器、電動玩具等。

2.8位單片機：1976年，美國英特爾公司推出MCS-48系列8位單片機，使單片機進入了一個新的發(fā)展階段。然后，在1978年至1983年間，8位單片機迅速發(fā)展，集成了數(shù)萬個晶體管/芯片，并且還引入了更高性能的8位MCU。其中，一些單片機的尋址范圍已達到64KB，片上ROM容量已達到4-8KB。

目前，8位單片機主要分為51系列及和非51系列單片機。51系列單片機以其典型的結(jié)構(gòu)，眾多的邏輯位操作性能，以及豐富的指令系統(tǒng)，可以說是一代“名機”。

同時8位單片機也是現(xiàn)如今科技社會中應(yīng)用最為廣泛的一種，其性價比是現(xiàn)如今出現(xiàn)的單片機中最高的，8位單片機是目前品種最為豐富、應(yīng)用最為廣泛的單片機。

例如采用Intel MCS51作為核心的51系列單片機和采用ATMEL的AVR系列MCU。

3.16位單片機：1982年，Mostek推出了第一款16位單片機68200，隨后英特爾于1983年推出了8096單片機。與8位微控制器相比，16位微控制器具有更高的速度，并且包含更多內(nèi)容以簡化指令。但是，性價比不高，因此尚未得到廣泛應(yīng)用。

4.32位單片機：近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，許多廠商已經(jīng)開始開發(fā)出性能更高的32位單片機。與其他單片機相比，32位單片機可以滿足更復(fù)雜的指令，具有更高的處理速度和更好的功能。

嚴格來說，ARM不是單片機，而是一種32位處理器內(nèi)核。

實際中使用的ARM芯片有很多型號，常見的ARM芯片主要有飛利浦的LPC2000系列、三星的S3C/S3F/S3P系列等。

三、單片機的應(yīng)用

單片機已經(jīng)滲透到我們生活的每個領(lǐng)域，幾乎無處不在日常生活中。

1.智能儀器：如今，許多智能儀器充分運用智能和數(shù)字化，在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)社會中迅速發(fā)展。該單片機具備體積小、功耗低、控制性能強、擴容靈敏、小型化、使用便利等特點，可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代儀器儀表，如電力等日常物理量科學(xué)，電壓，電流，溫度和濕度。測量。嵌入在微控制器中的智能儀器功能比使用電子或數(shù)字電路的儀器更精確。

2.工業(yè)控制：由于體積小，功耗低，控制功能強，性價比較高，測量系統(tǒng)、無限傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)＼測控系統(tǒng)、信號檢測和通信系統(tǒng)由單一控制芯片微電腦已被廣泛使用。適用于工業(yè)生活。

3.智能機器人：單片機是微機，集成了處理器、FLASH等。單片機通常用作機器人的大腦。通過對單片機進行編程，可以控制機器人的大腦，并可以調(diào)整和控制智能機器人的行為。

4.家用電器：在今天的生活中，我們需要大型洗衣機、空調(diào)、小型電子秤、電飯煲等，全部采用單片機控制。

5.汽車電子：單片機在汽車生產(chǎn)與制造中的應(yīng)用也非常廣泛，例如汽車中的發(fā)動機控制器，基于CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器、GPS導(dǎo)航系統(tǒng)、abs防抱死系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、胎壓檢測等。

四、未來單片機的發(fā)展

單片機是集成在單個芯片上的完整計算機系統(tǒng)，現(xiàn)如今的工業(yè)上使用的單片機也已經(jīng)逐漸集成了復(fù)雜的系統(tǒng)，如聲音、圖像和網(wǎng)絡(luò)。微控制器，也稱為微處理器，使繁瑣的計算機更輕，計算量更大。同時，單片機由程序編寫并可以修改。通過不同的程序編程可以使微控制器實現(xiàn)不同的功能，并且還可以實現(xiàn)高智能和高效的編程，這對于現(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展至關(guān)重要。

總之，單片機在我們科技飛速發(fā)展的新時代已經(jīng)占據(jù)了很重要的位置，其特點是重量輕、體積小、功耗低等，也是它能占據(jù)主要地位的原因。同時隨著社會的發(fā)展，單片機這個領(lǐng)域上也進入了百花齊放的時期，在世界范圍內(nèi)的芯片方面的制作公司，它們也都開發(fā)了屬于自己的單片機，從8位到16位甚至是到32位，其種類也可以說是數(shù)不勝數(shù)，而其中有對主流的C51系列方面可以兼容的，也同樣還有與其不兼容的，可謂是各有特色同時還互補，而這些都為單片機這個領(lǐng)域的發(fā)展提供了更加廣闊的空間。

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