單片機發(fā)展現(xiàn)狀與前景淺析教學(xué)提綱

1、精品文檔單片機發(fā)展現(xiàn)狀與前單片機發(fā)展現(xiàn)狀與前景淺析作者：陳政宇來源：卷宗2015年第11期摘要：單片機相當(dāng)于一種微型計算機，小到家用電器的調(diào)節(jié)控制，大到軍工國防的控制 系統(tǒng)，幾乎已經(jīng)滲透到我們生活中的各個領(lǐng)域。它作為嵌入式和工業(yè)控制系統(tǒng)最傳統(tǒng)的核心部 件，有著很大的發(fā)展應(yīng)用空間。本文就當(dāng)前的單片機應(yīng)用情況，對其應(yīng)用前景進行了簡單的分 析。關(guān)鍵詞：單片機現(xiàn)狀；應(yīng)用前景1單片機的概念單片機又稱單片微控制器，它不是完成某一個邏輯功能的芯片，而是把一個計算機系統(tǒng)集 成到一個芯片上。相當(dāng)于一個微型的計算機，和計算機相比，單片機只缺少了I/O設(shè)備。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質(zhì)量輕、價

2、格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提 供了便利條件。2單片機的發(fā)展現(xiàn)狀自單片機出現(xiàn)至今，單片機技術(shù)已走過了近20年的發(fā)展路程?？v觀 20年來單片機發(fā)展歷程可以看出，單片機技術(shù)的發(fā)展以微處理器( MPU)技術(shù)及超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展 為先導(dǎo)，以廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域拉動，表現(xiàn)出較微處理器更具個性的發(fā)展。(1)單片機長壽命這里所說的長壽命，一方面指用單片機開發(fā)的產(chǎn)品可以穩(wěn)定可靠地工作十年、二十年，另一方面是指與微處理器相比的長壽命。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的飛速發(fā)展，MPU更新?lián)Q代的速度越來越快，以386、486、586為代表的MPU ,很短的時間內(nèi)就被淘汰出局，而傳統(tǒng)的單片機如68HC05、8051等年齡已有15歲，

3、產(chǎn)量仍是上升的。這一方面是由于其對相應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域的適應(yīng)性，另一方面是由于以該類CPU為核心，集成以更多I/O功能模塊的新單片機系列層出不窮?？梢灶A(yù)見，一些成功上市的相對年輕的CPU核心，也會隨 著I/O功能模塊的不斷豐富，有著相當(dāng)長的生存周期。新的 CPU類型的加盟，使單片機隊伍 不斷壯大，給用戶帶來了 更多的選擇余地。(2) 8位、16位、32位單片機共同發(fā)展這是當(dāng)前單片機技術(shù)發(fā)展的另一動向。長期以來，單片機技術(shù)的發(fā)展是以8位機為主的。隨著移動通訊、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、多媒體技術(shù)等高科技產(chǎn)品進入家庭，32位單片機應(yīng)用得到了長足發(fā)展。以Motorola 68K為CPU的32位單片機97年的銷售量達 8千萬

4、枚。過去認為由于8位單片機功能越來越強，32位機越來越便宜，使 16位單片機生存空間有限，而16位單片機的發(fā)展無論從品種和產(chǎn)量方面，近年來都有較大幅度的增長。(3)單片機速度越來越快MPU發(fā)展中表現(xiàn)出來的速度越來越快是以時鐘頻率越來越高為標(biāo)志的。而單片機則有所 不同，為提高單片機抗干擾能力，降低噪聲，降低時鐘頻率而不犧牲運算速度是單片機技術(shù)發(fā) 展之追求。一些8051單片機兼容廠商改善了單片機的內(nèi)部時序，在不提高時鐘頻率的條件 下，使運算速度提高了很多，Motorola單片機則使用了瑣相環(huán)技術(shù)或內(nèi)部倍頻技術(shù)使內(nèi)部總線速度大大高于時鐘產(chǎn)生器的頻率。68HC08單片機使用4.9M外部振蕩器而內(nèi)部時鐘

5、達32M ,而M68K系列32位單片機使用32K的外部振蕩器頻率內(nèi)部時鐘可達16MHz以上。(4)低電壓與低功耗自80年代中期以來，NMOS工藝單片機逐漸被 CMOS工藝代替，功耗得以大幅度下降， 隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)由3 dm工藝發(fā)展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35近而實現(xiàn)0.22工藝，全靜態(tài)設(shè)計使時鐘頻率從直流到數(shù)十兆任選，都使功耗不斷下降。Motorola最近推出任選的M.CORE可在1.8V電壓下以50M/48MIPS全速工作，功率約為 20mW。幾乎所有的單片機 都有Wait、Stop等省電運行方式。允許使用的電源電壓范圍也越來越寬。一般單片機都能在3到6V范圍內(nèi)工作，

6、對電池供電的單片機不再需要對電源采取穩(wěn)壓措施。低電壓供電的單片機 電源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供電的單片 機已經(jīng)問世。3單片機前景從現(xiàn)實來看，單片機在以下幾個方面發(fā)揮著巨大作用。同時，在未來的發(fā)展趁勢下，單片 機將進一步擴大其影響力。(1)在計算機領(lǐng)域的學(xué)習(xí)研究方面單片機作為一個完整的數(shù)字處理系統(tǒng)具備了構(gòu)成計算機的幾乎全部主要單元部件，在這個 意義上稱之為單片微機毫不過份，正所謂麻雀雖小，五臟俱全通過學(xué)習(xí)和應(yīng)用單片機入計算機硬件之門可收事半功倍之效。選擇單片機作為接近PC機硬件的首選機種，不必從一開始就為眾多外圍芯片及相互間的配合弄得頭暈?zāi)X脹，這對揭開計算機神秘的面紗，

7、無疑是一條捷 徑。(2)在工業(yè)控制中的應(yīng)用工業(yè)自動化控制是最早采用單片機控制的領(lǐng)域之一，在測控系統(tǒng)、過程控制、機電一體化 設(shè)備中主要利用單片機實現(xiàn)邏輯控制、數(shù)據(jù)采集、運算處理、數(shù)據(jù)通信等用途。單獨使用單片 機可以實現(xiàn)一些小規(guī)模的控制功能，作為底層檢測、控制單元與上位計算機結(jié)合可以組成大規(guī) 模工業(yè)自動化控制系統(tǒng)。特別在機電一體化技術(shù)中，單排年級的結(jié)構(gòu)特點使其更容易發(fā)揮其集 機械、微電子和計算機技術(shù)于一體的優(yōu)勢。(3)在智能儀器中的應(yīng)用內(nèi)部含有點片劑的儀器系統(tǒng)稱為智能儀器，也稱為微機化儀器。這類儀器大多采用單片機 進行信息處理、控制及通信，與非智能化儀器相比，功能得到了強化，增加了諸如數(shù)據(jù)存儲、

8、故障診斷、聯(lián)網(wǎng)集控等功能。以單片機作為核心組成智能儀器表已經(jīng)是自動化儀表發(fā)展的一種 趨勢。(4)在家用電器中的應(yīng)用單片機功能完善、體積小、價格廉、易于嵌入，非常適合于對家用電器的控制。嵌入單片 機的家用電器實現(xiàn)了智能化，是傳統(tǒng)型家用電器的更新?lián)Q代，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于洗衣機、空調(diào)、 電視機、視盤機、微波爐、電冰箱、電飯煲以及各種試聽設(shè)備等。(5)在信息和通信產(chǎn)品中的應(yīng)用信息和通信產(chǎn)品的自動化和智能化程度很高，其中許多功能的完成都離不開單片機的參 與。這里最具代表性和應(yīng)用最廣的產(chǎn)品就是移動通信設(shè)備，例如手機內(nèi)的控制芯片就是屬于專 用型單片機。另外在計算機外部設(shè)備中，如鍵盤、打印機中也離不開單片機。新型

9、單片機普遍 具備通信接口，可以方便地和計算機進行數(shù)據(jù)通信，為計算機和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間提供連接服務(wù)創(chuàng) 造了條件。(6)在辦公自動化設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)在辦公自動化設(shè)備中大多數(shù)嵌入了單片機控制核心。如打印機、復(fù)印機、傳真機、繪圖 機、考勤機及電話等。通過單片機控制不但可以完成設(shè)備的基本功能，還可以實現(xiàn)與計算機之 間的數(shù)據(jù)通信。(7)在商業(yè)營銷設(shè)備中的應(yīng)用在商業(yè)營銷系統(tǒng)中單片機已廣泛應(yīng)用于電子秤、收款機、條形碼閱讀器、IC卡刷卡機、出租車計價器以及倉儲安全監(jiān)測系統(tǒng)、商場保安系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、冷凍保險系統(tǒng)等。(8)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機在醫(yī)療設(shè)施及醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如在醫(yī)用呼吸機、各種分析儀、醫(yī) 療監(jiān)護儀、超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)中都得到了實際應(yīng)用。(9)在汽車電子產(chǎn)品中的應(yīng)用現(xiàn)代汽車的集中顯示系統(tǒng)、動力監(jiān)測控制系統(tǒng)、自動駕駛系統(tǒng)、通信系統(tǒng)和運行監(jiān)視器等 裝置中都離不開單片機。特別是采用現(xiàn)場總線的汽車控制系統(tǒng)中，以單片機擔(dān)當(dāng)核心的節(jié)點通 過協(xié)調(diào)、高效的數(shù)據(jù)傳送不僅完成了復(fù)雜的控制功能，而且簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。4結(jié)束語單片機與我們的生活息息相關(guān)，它在社會的各個領(lǐng)域都發(fā)揮著十分重要的作用。單片機作 為核心部件，在未來會進一步擴大影響。