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单片机未来应用发展的研究探讨

2015-12-15

单片机未来应用发展的研究探讨

吉林工业职业技术学院  李宝泉

【摘要】科技的发展不断提高人们的生活质量,但在这蓬勃发展的科技领域中却离不开一样东西的存在,那就是单片机。我们生活的周围其实都用单片机的存在,它的应用已经在各方面得以利用。本文章将为你阐述单片机的基本概念和产生的背景,从中显示出单片机的特点和好处,并以现在单片机在生活中的实际应用来讨论单片机未来的应用发展趋势。

【关键词】单片机;应用;发展;自动化;智能化

或许大家不知道单片机是什么东西,但是你们一定熟知智能IC卡、遥控玩具、安全保障系统装置等这些生活中可见可闻的东西,而在这些方便实用的电子设备中必少不了单片机。单片机不仅仅与我们日常生活有关,而且和国家的政治经济军事三大体系也有不可分离的关系。由上述可见,单机片的发展对于未来社会的发展具有重要的意义。

一、单片机的基本简介

现在,我们先来对单片机进行基本上的了解。单片机的全程是微型计算机,有另一种称呼为微控制器,是一种集成电路的芯片,而这种芯片构成了一个小但是完善的计算机系统,可以这样说,一块单机片就成一台计算机。单片机最大的特点就是体积小而且价格便宜,是学习、应用、研发的一大选择。单片机具有中央处理器、内存和存储器等多种功能,而它的缺点是存储量小而且功能相对于家用计算机比较差,所以,单片机是一些制作简单控制电器的不二人选。单片机还可以依靠程序修改来实现不同的功能,特别是一些比较特殊的功能,这是其他大电器与单片机不可媲美的方面。

二、单片机的背景与发展

接着,我们必须对单片机的背景和发展进行一定的了解。早在十几年前已有科学家预言单片机是电子科技应用发展不可或缺的新型应用技术。从20世纪70年代出现的第一个4位的单片机开始,单片机的发展历程大致可以分为SCM、MCU、SoC三个大的阶段:最早期的SCM(单片微型计算机)都是4位和8位的逻辑控制器,主要是采取双片的形式,但功能比较简单而且性能低。到了中期,虽然8位的单片机取代了早期的4位的单片机,但是单片的总体性能还是比较低,不过单片机开始流行。虽然单片机已经逐渐成熟,但是在经济迅速发展的社会需要上还是远远不够的。到了第三阶段。32位的单片机也逐渐代替了16位单片机的主流地位,而且传统的8位单片机的性能也得到了质的改变,各方面处理性能相对于80年代的单片机提高了数百倍。使得单片机真正地进入了高性能的阶段。基于SoC的单机片以嵌入系统的方式结构,给设计者提供了无比伦比的优越条件,设计者只要依据不同型号的单片机,根据设计系统固件和功能要求,选择相适应的单片机作为处理器CPU内核,再根据其他的要求就可以制成一个完整的系统。由此可见,基于SoC的单片机更具有广泛的应用空间,给单片机带来了新的生命力。简单地说,SoC让单片机有了一个质的飞跃,用户可以通过应用电子系统的设计技术,自行开发设计器件。

目前,在市场上的单片机已有上百个系列,有各种各样的品种和样式,它的功能也多种多样并且非常的强大。据报道,单片机的2000产量已接近几十个亿,可见如今社会对单片机的需求量之大,从另一个方面也可以看出单片机未来应用发展的光明前途。

三、单片机的未来应用发展的方向

最后我们通过对现阶段单片机在各个领域的应用情况来对单片机未来的应用发展进行讨论。通过前面我们已经对单片机已经有了一个初步的理解,单片机可以说是存在我们日常生活的周围,它的应用范围已经覆盖到世界的每一个角落。就如我们日常经常接触的电视机、遥控空调、全自动洗衣机等遥控类大型器件都是由单片机为基础做成的,可见单片机的未来应用发展对社会进步的重要性。我们将从单片机在以下几个方面发挥的重要性应用来探讨单片机在未来发展的趋势和影响。

1、单片机在计算机领域的学习与未来应用发展

社会如此快速的发展离不开计算机技术发展的作用,而单片机在计算机技术这个重要领域中发挥了不可代替的作用,对计算机快速发展功不可没。他几乎集结了一个完整的系统的计算机的全部主要部件和功能,这也是为什么单片机为什么会被称为微型计算机的原因。现代的单片机都基本拥有通信接口,而这个接口可以与计算机可以进行数据通信,这样使操作者在实际应用中更加方便。单片机也为初学者提供了一条捷径,学习者只要选择与个人计算机硬件相似的单片机作为机种,这样在学习中就避免了要面对复杂多样的电路与芯片。

从单片机的名称可以看出单片机是自成一体的,它可以独立的存在,但是,单片机是大规模的集成电路,它把计算机所需的微处理器和外部器件、电路集结在单片机的内部,使得传递各种信息变得简单方便,实践操作也变得简单。由于单片机的价格只是十几块,而且容易在市场上买到,这样有兴趣的人自主学习和研发单片机,这对单片机在未来应用发展具有重要的意义。在未来可以不断提高单片机的性能,使单片机在计算机领域发展发挥应有的作用。

2、单片机在工业操作中的应用

工业操作中可以利用单片机应用控制进行自动化操作,可以利用单片机的逻辑控制、数据采集、运算处理以及数据通信等功能在工业控制中的测控系统、操作控制盒机电一体化设备进行一系列的应用。例如智能化的工厂操作管理,各种监控系统等。单片机具有很强的环境适应能力和灵活地使用方式,这样一来可以利用单片机组成多种多样的控制系统,这对工业发展提供了有效的帮助。

3、单片机在智能仪器的应用

单片机在仪器仪表领域也可以有广泛的应用,单片机通过与各类型的传感器相结合可实现对温度、电流、速度等多种物理量的测量。利用单片机控制的仪器相对与复杂的数字电路更加智能化,其功能也更加的强大。

4、单片机在日常家用电器的应用

单片机因为体积小、价格低的优势被家用电器的制造商广泛利用,单片机在家用电器中可以起到一个控制的作用,使得家用电器更加地智能化,彻底改变了以前家用电器操作复杂的缺点。现今,我们生活中电视机、洗衣机、电饭煲以及音响设备等器件都是单片机广泛利用的例子。在未来单片机的应用会使家电用品更加智能化和自动化

5、单片机在传递信息与通信产品的应用

如果没有单片机的存在,现今就难以实现信息与通信产品的高度自动化和智能化。手机可以说是通信产品的一大代表,手机现如今已经几乎是人手一部,他在人的生活的信息交流起着非常重要的作用。另外键盘、打印机这些计算机外部设备中也少不了单片机的存在,所以单片机也在通信产品中发挥了数据传送的重要作用,

6、单片机在商业办公的应用

单片机在办公设备中的自动化应用也是很广泛,例如办公室中电器设备等东西。单片机在办公中的利用不仅局限在实现设备的自动化和基本功能,还实现了与计算机之间的数据通信。

7、单片机在医用设备领域中的应用

在医院中,医疗设备也广泛涉及到单片机的应用,比如医院的超声诊断设备、分析仪、医用呼吸机等病床医用系统得到了应用和发展。所以单片机未来的应用发展对医疗发展有重要的作用。

8、单片机在汽车领域的应用

单片机在汽车上的应用最明显的地方就是在倒车雷达、GPS导航系统的方面上,特别是汽车行驶过程中的发动控制。在汽车控制的系统中,单片不仅提高了控制功能的数据传送的效率,而且将汽车的控制系统结构简化了。

单片机未来的应用发展决定了未来十年我国是否能够实现汽车家庭化。就目前而言,较为高档的汽车中几十种单片机应用在汽车内部各种重要部件控制中,但是,我国在国产汽车制造的这个领域中远远不如其他国家。而我国单片机未来的应用发展很大程度影响着汽车制造业的发展。

在电子领域中最常用的就是嵌入式系统,单片机在这种嵌入式系统应用最广泛而且最典型。他不仅存在日常生活,而且对于国家的经济政治军事和方面都有重大的影响。通过单片机在各个领域中的应用可以看得出单片机未来应用发展的重要性。所以,我们要着力于单片机的开发和研究中,使单片机的应用更加全面功能更加强大。

参考文献

[1]李朝青.单片机学习指导[M].北京航空航天大学出版社,2005.

[2]李朝青.单片机原理及接口技术(第3版)[M].北京航空航天大学出版社,2006.

[3]赵全利,肖兴达.单片机原理与应用教程[M].机械工业出版社,2007.

 

作者简介:李宝泉(1970-),男,工程硕士,高级实验师,研究方向:应用电子技术。

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