单片机发展现状与前景浅析

摘 要：单片机相当于一种微型计算机，小到家用电器的调节控制，大到军工国防的控制系统，几乎已经渗透到我们生活中的各个领域。它作为嵌入式和工业控制系统最传统的核心部件，有着很大的发展应用空间。本文就当前的单片机应用情况，对其应用前景进行了简单的分析。

关键词：单片机现状；应用前景

1 单片机的概念

单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。

2 单片机的发展现状

自单片机出现至今，单片机技术已走过了近20年的发展路程。纵观20年来单片机 发展历程可以看出，单片机技术的发展以微处理器（MPU）技术及超大规模集成电路技术的发展为先导，以广泛的应用领域拉动，表现出较微处理器更具个性的发展。

（1）单片机长寿命

这里所说的长寿命，一方面指用单片机开发的产品可以稳定可靠地工作 十年、二 十年，另一方面是指与微处理器相比的长寿命。随着半导体技术的飞速发展， MPU 更新换代的速度越来越快，以386、486、586为代表的MPU，很短的时间内就被淘汰出 局，而传统的单片机如68HC05、8051等年龄已有15岁，产量仍是上升的。这一方面是由 于其对相应应用领域的适应性，另一方面是由于以该类CPU为核心，集成以更多I/O功能 模块的新单片机系列层出不穷。可以预见，一些成功上市的相对年轻的CPU 核心，也会随 着I/O功能模块的不断丰富，有着相当长的生存周期。新的CPU类型 的加盟，使单片机队伍 不断壮大，给用户带来了更多的选择余地。

（2）8位、16位、32位单片机共同发展

这是当前单片机技术发展的另一动向。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。以Motorola 68K为CPU的32位单片机97年的销售量达8千万枚。过去认为由于8位单片机功能越来越强，32位机越来越便宜，使16位单片机生存空间有限，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来都有较大幅度的增长。

（3）单片机速度越来越快

MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。而单片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多，Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使 用4.9M外部振荡器而内部时钟达32M，而M68K系列32位单片机使用32K的外部振荡器频率内部时钟可达16MHz以上。

（4）低电压与低功耗

自80年代中期以来，NMOS工艺单片机逐渐被CMOS工艺代替，功耗得以大幅度下降，随着超大规模集成电路技术由3μm工艺发展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35 近而实现0.2μm工艺，全静态设计使时钟频率从直流到数十兆任选，都使功耗不断下降。Motorola 最近推出任选的M.CORE 可在1.8V电压下以50M/48MIPS全速工作，功率约为20mW。几乎所有的单片机都有Wait、Stop等省电运行方式。允许使用的电源电压范围也越来越宽。一般单片机都能在3到6V范围内工作，对电池供电的单片机不再需要对电源采取稳压措施。低电压供电的单片机电源下限已由2.7V降至2.2V、1.8V。0.9V供电的单片 机已经问世。

3 单片机前景

从现实来看，单片机在以下几个方面发挥着巨大作用。同时，在未来的发展趁势下，单片机将进一步扩大其影响力。

（1）在计算机领域的学习研究方面

单片机作为一个完整的数字处理系统具备了构成计算机的几乎全部主要单元部件，在这个意义上称之为单片微机毫不过份，正所谓“麻雀虽小，五脏俱全”。通过学习和应用单片机入计算机硬件之门可收事半功倍之效。选择单片机作为接近PC机硬件的首选机种，不必从一开始就为众多外围芯片及相互间的配合弄得头晕脑胀，这对揭开计算机神秘的面纱，无疑是一条捷径。

（2）在工业控制中的应用

工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一，在测控系统、过程控制、机电一体化设备中主要利用单片机实现逻辑控制、数据采集、运算处理、数据通信等用途。单独使用单片机可以实现一些小规模的控制功能，作为底层检测、控制单元与上位计算机结合可以组成大规模工业自动化控制系统。特别在机电一体化技术中，单排年级的结构特点使其更容易发挥其集机械、微电子和计算机技术于一体的优势。

（3）在智能儀器中的应用

内部含有点片剂的仪器系统称为智能仪器，也称为微机化仪器。这类仪器大多采用单片机进行信息处理、控制及通信，与非智能化仪器相比，功能得到了强化，增加了诸如数据存储、故障诊断、联网集控等功能。以单片机作为核心组成智能仪器表已经是自动化仪表发展的一种趋势。

（4）在家用电器中的应用

单片机功能完善、体积小、价格廉、易于嵌入，非常适合于对家用电器的控制。嵌入单片机的家用电器实现了智能化，是传统型家用电器的更新换代，现已广泛应用于洗衣机、空调、电视机、视盘机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种试听设备等。

（5）在信息和通信产品中的应用

信息和通信产品的自动化和智能化程度很高，其中许多功能的完成都离不开单片机的参与。这里最具代表性和应用最广的产品就是移动通信设备，例如手机内的控制芯片就是属于专用型单片机。另外在计算机外部设备中，如键盘、打印机中也离不开单片机。新型单片机普遍具备通信接口，可以方便地和计算机进行数据通信，为计算机和网络设备之间提供连接服务创造了条件。

（6）在办公自动化设备中的应用

现在办公自动化设备中大多数嵌入了单片机控制核心。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机及电话等。通过单片机控制不但可以完成设备的基本功能，还可以实现与计算机之间的数据通信。

（7）在商业营销设备中的应用

在商业营销系统中单片机已广泛应用于电子秤、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等。

（8）在医用设备领域中的应用

单片机在医疗设施及医用设备中的用途亦相当广泛，例如在医用呼吸机、各种分析仪、医疗监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统中都得到了实际应用。

（9）在汽车电子产品中的应用

现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器等装置中都离不开单片机。特别是采用现场总线的汽车控制系统中，以单片机担当核心的节点通过协调、高效的数据传送不仅完成了复杂的控制功能，而且简化了系统结构。

4 结束语

单片机与我们的生活息息相关，它在社会的各个领域都发挥着十分重要的作用。单片机作为核心部件，在未来会进一步扩大影响。本文就单片机的基本概念及应用领域进行说明，对其未来发展简单分析。

参考文献

[1]李朝青 2005 《单片机学习指导》

[2]顾海林 浅议单片机未来的发展前景 2012.6 《科技创新与应用》

作者简介

陈政宇（1996-），男，就读于郑州大学电气工程学院。身份证号：412702199606048157