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單片機未來應用發展的研究探討

2015-12-15

單片機未來應用發展的研究探討

吉林工業職業技術學院  李寶泉

【摘要】科技的發展不斷提高人們的生活質量,但在這蓬勃發展的科技領域中卻離不開一樣東西的存在,那就是單片機。我們生活的周圍其實都用單片機的存在,它的應用已經在各方面得以利用。本文章將為你闡述單片機的基本概念和產生的背景,從中顯示出單片機的特點和好處,并以現在單片機在生活中的實際應用來討論單片機未來的應用發展趨勢。

【關鍵詞】單片機;應用;發展;自動化;智能化

或許大家不知道單片機是什么東西,但是你們一定熟知智能IC卡、遙控玩具、安全保障系統裝置等這些生活中可見可聞的東西,而在這些方便實用的電子設備中必少不了單片機。單片機不僅僅與我們日常生活有關,而且和國家的政治經濟軍事三大體系也有不可分離的關系。由上述可見,單機片的發展對于未來社會的發展具有重要的意義。

一、單片機的基本簡介

現在,我們先來對單片機進行基本上的了解。單片機的全程是微型計算機,有另一種稱呼為微控制器,是一種集成電路的芯片,而這種芯片構成了一個小但是完善的計算機系統,可以這樣說,一塊單機片就成一臺計算機。單片機最大的特點就是體積小而且價格便宜,是學習、應用、研發的一大選擇。單片機具有中央處理器、內存和存儲器等多種功能,而它的缺點是存儲量小而且功能相對于家用計算機比較差,所以,單片機是一些制作簡單控制電器的不二人選。單片機還可以依靠程序修改來實現不同的功能,特別是一些比較特殊的功能,這是其他大電器與單片機不可媲美的方面。

二、單片機的背景與發展

接著,我們必須對單片機的背景和發展進行一定的了解。早在十幾年前已有科學家預言單片機是電子科技應用發展不可或缺的新型應用技術。從20世紀70年代出現的第一個4位的單片機開始,單片機的發展歷程大致可以分為SCM、MCU、SoC三個大的階段:最早期的SCM(單片微型計算機)都是4位和8位的邏輯控制器,主要是采取雙片的形式,但功能比較簡單而且性能低。到了中期,雖然8位的單片機取代了早期的4位的單片機,但是單片的總體性能還是比較低,不過單片機開始流行。雖然單片機已經逐漸成熟,但是在經濟迅速發展的社會需要上還是遠遠不夠的。到了第三階段。32位的單片機也逐漸代替了16位單片機的主流地位,而且傳統的8位單片機的性能也得到了質的改變,各方面處理性能相對于80年代的單片機提高了數百倍。使得單片機真正地進入了高性能的階段。基于SoC的單機片以嵌入系統的方式結構,給設計者提供了無比倫比的優越條件,設計者只要依據不同型號的單片機,根據設計系統固件和功能要求,選擇相適應的單片機作為處理器CPU內核,再根據其他的要求就可以制成一個完整的系統。由此可見,基于SoC的單片機更具有廣泛的應用空間,給單片機帶來了新的生命力。簡單地說,SoC讓單片機有了一個質的飛躍,用戶可以通過應用電子系統的設計技術,自行開發設計器件。

目前,在市場上的單片機已有上百個系列,有各種各樣的品種和樣式,它的功能也多種多樣并且非常的強大。據報道,單片機的2000產量已接近幾十個億,可見如今社會對單片機的需求量之大,從另一個方面也可以看出單片機未來應用發展的光明前途。

三、單片機的未來應用發展的方向

最后我們通過對現階段單片機在各個領域的應用情況來對單片機未來的應用發展進行討論。通過前面我們已經對單片機已經有了一個初步的理解,單片機可以說是存在我們日常生活的周圍,它的應用范圍已經覆蓋到世界的每一個角落。就如我們日常經常接觸的電視機、遙控空調、全自動洗衣機等遙控類大型器件都是由單片機為基礎做成的,可見單片機的未來應用發展對社會進步的重要性。我們將從單片機在以下幾個方面發揮的重要性應用來探討單片機在未來發展的趨勢和影響。

1、單片機在計算機領域的學習與未來應用發展

社會如此快速的發展離不開計算機技術發展的作用,而單片機在計算機技術這個重要領域中發揮了不可代替的作用,對計算機快速發展功不可沒。他幾乎集結了一個完整的系統的計算機的全部主要部件和功能,這也是為什么單片機為什么會被稱為微型計算機的原因。現代的單片機都基本擁有通信接口,而這個接口可以與計算機可以進行數據通信,這樣使操作者在實際應用中更加方便。單片機也為初學者提供了一條捷徑,學習者只要選擇與個人計算機硬件相似的單片機作為機種,這樣在學習中就避免了要面對復雜多樣的電路與芯片。

從單片機的名稱可以看出單片機是自成一體的,它可以獨立的存在,但是,單片機是大規模的集成電路,它把計算機所需的微處理器和外部器件、電路集結在單片機的內部,使得傳遞各種信息變得簡單方便,實踐操作也變得簡單。由于單片機的價格只是十幾塊,而且容易在市場上買到,這樣有興趣的人自主學習和研發單片機,這對單片機在未來應用發展具有重要的意義。在未來可以不斷提高單片機的性能,使單片機在計算機領域發展發揮應有的作用。

2、單片機在工業操作中的應用

工業操作中可以利用單片機應用控制進行自動化操作,可以利用單片機的邏輯控制、數據采集、運算處理以及數據通信等功能在工業控制中的測控系統、操作控制盒機電一體化設備進行一系列的應用。例如智能化的工廠操作管理,各種監控系統等。單片機具有很強的環境適應能力和靈活地使用方式,這樣一來可以利用單片機組成多種多樣的控制系統,這對工業發展提供了有效的幫助。

3、單片機在智能儀器的應用

單片機在儀器儀表領域也可以有廣泛的應用,單片機通過與各類型的傳感器相結合可實現對溫度、電流、速度等多種物理量的測量。利用單片機控制的儀器相對與復雜的數字電路更加智能化,其功能也更加的強大。

4、單片機在日常家用電器的應用

單片機因為體積小、價格低的優勢被家用電器的制造商廣泛利用,單片機在家用電器中可以起到一個控制的作用,使得家用電器更加地智能化,徹底改變了以前家用電器操作復雜的缺點。現今,我們生活中電視機、洗衣機、電飯煲以及音響設備等器件都是單片機廣泛利用的例子。在未來單片機的應用會使家電用品更加智能化和自動化

5、單片機在傳遞信息與通信產品的應用

如果沒有單片機的存在,現今就難以實現信息與通信產品的高度自動化和智能化。手機可以說是通信產品的一大代表,手機現如今已經幾乎是人手一部,他在人的生活的信息交流起著非常重要的作用。另外鍵盤、打印機這些計算機外部設備中也少不了單片機的存在,所以單片機也在通信產品中發揮了數據傳送的重要作用,

6、單片機在商業辦公的應用

單片機在辦公設備中的自動化應用也是很廣泛,例如辦公室中電器設備等東西。單片機在辦公中的利用不僅局限在實現設備的自動化和基本功能,還實現了與計算機之間的數據通信。

7、單片機在醫用設備領域中的應用

在醫院中,醫療設備也廣泛涉及到單片機的應用,比如醫院的超聲診斷設備、分析儀、醫用呼吸機等病床醫用系統得到了應用和發展。所以單片機未來的應用發展對醫療發展有重要的作用。

8、單片機在汽車領域的應用

單片機在汽車上的應用最明顯的地方就是在倒車雷達、GPS導航系統的方面上,特別是汽車行駛過程中的發動控制。在汽車控制的系統中,單片不僅提高了控制功能的數據傳送的效率,而且將汽車的控制系統結構簡化了。

單片機未來的應用發展決定了未來十年我國是否能夠實現汽車家庭化。就目前而言,較為高檔的汽車中幾十種單片機應用在汽車內部各種重要部件控制中,但是,我國在國產汽車制造的這個領域中遠遠不如其他國家。而我國單片機未來的應用發展很大程度影響著汽車制造業的發展。

在電子領域中最常用的就是嵌入式系統,單片機在這種嵌入式系統應用最廣泛而且最典型。他不僅存在日常生活,而且對于國家的經濟政治軍事和方面都有重大的影響。通過單片機在各個領域中的應用可以看得出單片機未來應用發展的重要性。所以,我們要著力于單片機的開發和研究中,使單片機的應用更加全面功能更加強大。

參考文獻

[1]李朝青.單片機學習指導[M].北京航空航天大學出版社,2005.

[2]李朝青.單片機原理及接口技術(第3版)[M].北京航空航天大學出版社,2006.

[3]趙全利,肖興達.單片機原理與應用教程[M].機械工業出版社,2007.

 

作者簡介:李寶泉(1970-),男,工程碩士,高級實驗師,研究方向:應用電子技術。

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