章致遠(yuǎn)

摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)是融合計(jì)算機(jī)信息技術(shù)、物理學(xué)等多種學(xué)科技術(shù)的應(yīng)用科學(xué)技術(shù)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、便于制造攜帶、可靠性高、集成性高、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、控制功能強(qiáng)、處理能力強(qiáng)、低功耗等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)滲透到我們生活的各個(gè)方面。本文從單片機(jī)及其應(yīng)用領(lǐng)域入手，對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行展望，以推動(dòng)我國(guó)單片機(jī)的快速發(fā)展。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī);特性;應(yīng)用;對(duì)策

引言

自20世紀(jì)70年代單片機(jī)技術(shù)問(wèn)世以來(lái)，其發(fā)展迅速。現(xiàn)在的單片機(jī)技術(shù)日新月異。隨著科技的進(jìn)步，由于單片機(jī)產(chǎn)品的多樣化，單片機(jī)在世界上許多地方都有廣泛的應(yīng)用空間，因此有必要分析其發(fā)展趨勢(shì)。從單片機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用出發(fā)，對(duì)其未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了展望，并對(duì)我國(guó)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展提出了對(duì)策。

1單片機(jī)概述

伴隨著電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)計(jì)算機(jī)，特別是VLSI的迅速發(fā)展，大大推動(dòng)了單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。單片機(jī)實(shí)際上是一塊集成電路，采用VLSI（VLSI）技術(shù)，形成一種功能完善的微機(jī)控制系統(tǒng)。通過(guò)系統(tǒng)指令實(shí)現(xiàn)，可以完成各種復(fù)雜的計(jì)算任務(wù)，并具有多種控制功能。此外，由于缺少I(mǎi)/O器件，使得單片機(jī)的功能與普通計(jì)算機(jī)沒(méi)有區(qū)別，再加上輸入輸出模塊，可以形成一個(gè)強(qiáng)大的控制中心，使其可以應(yīng)用于各種應(yīng)用環(huán)境。單片機(jī)其處理能力和性能一直很高，有多種微型計(jì)算機(jī)，但最典型的是Intel的MCS-51系列。雖然是8位單片機(jī)，但由于其品種齊全、兼容性強(qiáng)、數(shù)據(jù)豐富、價(jià)格便宜、應(yīng)用范圍廣，即使有更好的替代品，市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值也很高，目前仍然廣泛應(yīng)用于許多低檔應(yīng)用環(huán)境。

2單片機(jī)的特點(diǎn)

2.1種類繁多，應(yīng)用非常廣泛

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，單片機(jī)在發(fā)展中為了滿足人們?cè)谏a(chǎn)生活中的需要也逐漸向人性化的方向發(fā)展。而且研究者并沒(méi)有停止對(duì)單片機(jī)技術(shù)的研究，每隔一段時(shí)間就會(huì)推出新型的單片機(jī)，每種新型單片機(jī)的問(wèn)世往往意味著單片機(jī)更多的使用方法被挖掘出來(lái)了，使其能夠在人類的生產(chǎn)生活中發(fā)揮更大的作用。單片機(jī)的種類除了上面介紹的根據(jù)微處理器字長(zhǎng)的位數(shù)不同進(jìn)行的分類外，每年隨著新的技術(shù)的發(fā)展型號(hào)也在不斷擴(kuò)充，不同型號(hào)的用途也不相同但都在各自的領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2.2使用壽命長(zhǎng)

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的推動(dòng)下，MPU更新的速度也在不斷加快，甚至每半年或者一年的時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生最新的產(chǎn)品。但是與之相反的是單片機(jī)在使用中的壽命卻延長(zhǎng)了很多。例如，很多已經(jīng)使用15年以上的舊式單片機(jī)8051和at89S52等目前還處在正常運(yùn)行階段。單片機(jī)壽命延長(zhǎng)的主要原因是以CPU為中心的集成芯片在發(fā)展中也在持續(xù)更新，促使單片機(jī)能一直適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展和變化，進(jìn)而使其能夠很好的應(yīng)用到各個(gè)生產(chǎn)領(lǐng)域中。因此，單片機(jī)在發(fā)展過(guò)程中會(huì)性能會(huì)更加穩(wěn)定，使用壽命也在不斷延長(zhǎng)。

2.3運(yùn)算速度快

單片機(jī)在使用過(guò)程中的運(yùn)算速度是非?？斓模译S著技術(shù)的不斷發(fā)展改進(jìn)，其速度和穩(wěn)定都在不斷提升。單片機(jī)發(fā)展之初是為了能夠有效降低噪音和時(shí)鐘的頻率，并且還不會(huì)妨礙到人們正常的工作。后來(lái)8051單片機(jī)的問(wèn)世就實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)，而且其內(nèi)部的運(yùn)算速度也有了明顯的提高。另外，很多單片機(jī)也在發(fā)展中使用了相同的先進(jìn)的技術(shù)用來(lái)提高單片機(jī)的運(yùn)算速度，比如，我們常見(jiàn)的鎖相環(huán)技術(shù)和外部振蕩器技術(shù)等，大大提高了單片機(jī)在使用過(guò)程中的運(yùn)算速度，并且其性能也得到了很大的提升。

3單片機(jī)的應(yīng)用

3.1單片機(jī)在家用電器中的應(yīng)用

家用電器是我們生活中的必備用品，在生活中隨處可見(jiàn)，如冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)等，近些年隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，家用電器也是不斷更新?lián)Q代，越來(lái)越智能化。根據(jù)不同的家用電器特點(diǎn)對(duì)單片機(jī)設(shè)計(jì)，進(jìn)行針對(duì)性的編程并實(shí)現(xiàn)特定的功能，然后將其嵌入到家用電器中去，提高家用電器的功能，擴(kuò)展了家用電器的工作空間，實(shí)現(xiàn)了家用電器的智能化和自動(dòng)化。如傳統(tǒng)的洗衣機(jī)完全需要人工進(jìn)行操作，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，將單片機(jī)應(yīng)用于洗衣機(jī)，使用者可以根據(jù)自身需要按下按鈕，洗衣機(jī)就會(huì)按照預(yù)先設(shè)定好的程序進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了洗衣機(jī)的全自動(dòng)化控制，極大的方便了人們的生活。

3.2單片機(jī)在通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用

近些年以手機(jī)為代表的無(wú)線通訊系統(tǒng)發(fā)展迅速，智能手機(jī)得到迅速普及，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，手機(jī)除了原有的通話功能、錄音功能外，語(yǔ)音功能越來(lái)越強(qiáng)大，而手機(jī)的錄音和語(yǔ)音功能都與單片機(jī)有著密切的聯(lián)系，單片機(jī)在手機(jī)通話錄音時(shí)對(duì)請(qǐng)求信號(hào)予以收集，隨后發(fā)出控制信號(hào)。為了收集音頻信息，手機(jī)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)會(huì)在音頻入口處設(shè)置單片機(jī)，在分辨之后向其它部件下發(fā)信息，開(kāi)展相關(guān)操作。

3.3單片機(jī)在醫(yī)用領(lǐng)域中的應(yīng)用

醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)的智能化程度和精度隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展而不斷提高，單片機(jī)具有很強(qiáng)的運(yùn)算和控制能力，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小等優(yōu)點(diǎn)，促進(jìn)了醫(yī)用儀器小型化的快速發(fā)展，除此之外利用單片機(jī)還可以有效測(cè)量出人體的各項(xiàng)生理參數(shù)，實(shí)現(xiàn)生理信號(hào)的并行傳輸，對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)的內(nèi)部數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。單片機(jī)在醫(yī)療行業(yè)中的應(yīng)用，使醫(yī)療設(shè)備更加自動(dòng)化、智能化，極大的增強(qiáng)了設(shè)備檢測(cè)的準(zhǔn)確性、可靠性，為醫(yī)療診治提供了可靠保障，促進(jìn)了醫(yī)院數(shù)字檔案管理的發(fā)展。

3.4單片機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用

自動(dòng)化技術(shù)的產(chǎn)生和發(fā)展使工業(yè)領(lǐng)域在工作環(huán)境、工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量等方面都有所改善。單片機(jī)與工業(yè)智能技術(shù)融合后，可以利用單片機(jī)的過(guò)程控制與數(shù)據(jù)采集，提高數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和遠(yuǎn)程控制，讓人工操作變?yōu)槿斯た刂?，保證流水線作業(yè)體系，單片機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用保證了工業(yè)生產(chǎn)的安全及效率，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于流水線作業(yè)系統(tǒng)、自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)等行業(yè)。

4單片機(jī)的未來(lái)發(fā)展前景

4.1品種多樣，各具特色

單片計(jì)算機(jī)的發(fā)展。很明顯，在當(dāng)今的市場(chǎng)上，全世界的企業(yè)都已經(jīng)推出各自獨(dú)立的芯片產(chǎn)品，從8個(gè)，16個(gè)到32個(gè)。相信在未來(lái)的技術(shù)進(jìn)步時(shí)代，單片機(jī)將開(kāi)啟它的成功之路，將有更多的單片機(jī)產(chǎn)品走向國(guó)際市場(chǎng)，滿足更多行業(yè)的需求。

4.2更加微型化

如前所述，單片機(jī)技術(shù)是一臺(tái)將CPU、內(nèi)存等主要功能部件集成到集成電路中的微機(jī)。但是，由于技術(shù)等方面的限制，很多功能部件尚未完全集成到芯片中整合。隨著集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，我們相信單片機(jī)廠商能更好地滿足用戶的需求，并將一些常用的功能部件如a/D（ADC）、D/a（ADC）等集成到芯片中，盡可能多地實(shí)現(xiàn)單片機(jī);同時(shí)，用戶也可以根據(jù)自己的需要，設(shè)定芯片的要求，由廠商來(lái)調(diào)整或設(shè)計(jì)。

4.3提升單片機(jī)的性能

所以提高單片機(jī)的工作頻率越來(lái)越受到人們的重視，但由于缺乏單片機(jī)的保護(hù)，噪聲抑制一直是個(gè)難題。通過(guò)采用降噪技術(shù)、抗干擾技術(shù)等來(lái)提高CPU的可靠性和運(yùn)行速度;通過(guò)采用上述新技術(shù)、新方法，單片機(jī)的性能會(huì)逐步提高，不同指令的運(yùn)行速度會(huì)進(jìn)一步加快，單片機(jī)產(chǎn)品的生產(chǎn)效率會(huì)進(jìn)一步提高。單片機(jī)在容量、性能、運(yùn)算速度等方面將進(jìn)一步提高，應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大，這將是單片機(jī)在未來(lái)的重要發(fā)展方向。該技術(shù)將成為今后單片機(jī)發(fā)展的主要方向，同時(shí)各廠家也在微機(jī)內(nèi)部電路中采用了新技術(shù)，降低了功耗，提高了低壓產(chǎn)品和整機(jī)的可靠性。

結(jié)束語(yǔ)

目前單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到人民生產(chǎn)和生活的方方面面，為人們生活水平的提高做出了重大的貢獻(xiàn)。為了能夠進(jìn)一步發(fā)揮單片機(jī)技術(shù)在生產(chǎn)生活中的優(yōu)勢(shì)，科學(xué)家們還在繼續(xù)進(jìn)行相關(guān)內(nèi)容的探索和實(shí)踐，相信單片機(jī)技術(shù)的研究在未來(lái)的社會(huì)一定會(huì)有更大的突破，使其能夠?yàn)槿祟惖陌l(fā)展進(jìn)步做出更大的貢獻(xiàn)。

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江蘇海洋大學(xué) 222005