单片机的应用与发展

江苏自动化研究所 李新奇

单片机的应用与发展

江苏自动化研究所 李新奇

单片机是科技发展的产物，随着单片机自身的发展，它在很多领域都有很好的使用效果。本文首先对单片机的概念以及原理进行简要介绍，之后针对其使用范围以及发展趋势进行详细说明。对于单片机来说，在生产和生活中都拥有越来越重要的地位，在其发展过程中要顺应发展趋势，扩大其适应范围。

单片机；应用；发展

1 单片机的概念和工作原理

1.1 单片机的概念

单片机从本质上来说就是集成电路芯片，所采用的处理技术是超大规模集成电路技术，把进行数据处理的各单体系统集成到一起，在硅片上做出功能完全的计算机系统，这一技术在工业的控制领域应用非常广泛。目前在热处理设备、设备自动化改造等工程中单片机都有非常良好的应用。单片机可以看做是微型电脑，它强大的功能以及袖珍的体积都使得其发展具有巨大潜力。随着科技不断发展，单片机也会得到不断完善。单片机在未来一定会有更加广泛的用途，为人类的生产与生活做出贡献。

1.2 单片机的工作原理

单片机是由完成不同工作的模块构成，其工作原理就是每一模块独立完成各自的工作，不相互干扰。单片机的工作原理与计算机有异曲同工之处，但是也有其自身的特点。组成单片机的每一模块都具有不同的职能，通常情况它们都是独立完成自己的工作。由不同的指令构成基本模块，所以单片机就是一个指令的集合，它把若干程序都存在存储器中，如果单片机需要执行某一命令，在存储器中调取相应的执行命令。

2 单片机的应用范围

2.1 热处理设备上的应用

就我国目前工业发展情况来说，热处理设备的地位非常重要，热处理设备对于工业生产来说是提高生产效率的关键点，单片机的应用使得热处理设备的使用效果明显提升。对热处理设备进行有效的人工控制是很难达到的，在设备中使用单片机之后对其控制得到显著提升，能够精准的控制热处理设备。通常来讲，对热处理设备进行工艺参数上的控制是单片机在热处理设备上最好的应用，这种控制方法直接并且有效，所能控制的工艺参数非常多，包括环境温度、气体压力等，这就使得单片机对参数实现了数字化处理。此外，单片机具有存储功能，这就使得它能够对热处理设备的数据进行储存并完成实时监测，如果热处理设备的运行出现状况，单片机能够及时发现并进行处理。最后，单片机还能完成对热处理设备所在生产线的全线控制。通过单片机对生产线进行全面整体的控制，能够让整个生产过程处于稳定状态。

2.2 传感器发展上的应用

在我国传感器的发展已经相对较为成熟，但是一直都缺少相关的统一标准，这就导致市场上传感器的信号频率存在差异；同时工作原理也大有不同。对于任何产业来说，缺少统一标准都会阻碍其发展，而传感器产业正是因为缺少这一标准，所以在发展上大受制约。近年来我国经济发展态势良好，这也带动我国科技的飞速发展，对于单片机来说这是一个良好的发展机遇。随着单片机的发展，其重量与体积都在不断减小，而运算能力则成倍增长，对于工业生产来说，传感器会影响其产值与效率。面对这样的情况，制定传感器统一的标准就非常重要，生产出标准化电路的传感器。传感器的标准化包括六大部分，传感器的信号、温度补、能够校正、信号存储、信号处理以及兼容性。在传感器步入标准化生产轨道之后，必然会让智能仪表的使用效果大大提升。

2.3 设备自动化改造上的应用

随着科技的发展，很多企业都在进行设备自动化的改造，在此过程中单片机能够发挥出很大作用。首先，对工人的工作强度进行有效降低，减少工人操作设备的次数；其次，能够让设备生产具有更高的精度。在自动化改造过程中应用单片机，让企业的生产效率得到大幅提升，为企业赢得更大的竞争力。

2.4 智能家居中的应用

单片机的应用不止体现在生产上，在生活上也体现的淋漓尽致。现如今，曾经只能在电视上看到的智能家居已经开始在生活中得到应用，智能家居在家庭中的使用量也出现增长态势。从本质上来说，智能家居就是利用先进技术将所有使用通讯信号的家居进行串联，通过一个设备对其完成控制作用。就我国情况来说，对于智能家居的研究开始较晚，产品相对落后，这就需要在研发上投入大量人力物力提升产品技术。随着单片机技术在我国的发展，给智能家居带来动力。对于智能家居来说，单片机充当的是大脑的位置。单片机在智能家居上的应用主要有三部分，首先，CMOS化，也就是低能耗化，对于家居发展来说低能耗是其发展趋势，不管是厂商还是用户，对于低能耗都是一直以来的追求。其次，容量增大，人们对于智能家居的要求越来越高，这就需要更大的存储量来储存更多的相关指令。最后，性能要求更高，智能家居的发展就要更优越的单片机性能与之匹配，这其中最重要的就是CPU的性能，它会对单片机的性能产生直接影响。

3 单片机的发展趋势

3.1 大容量化

随着社会的发展，工业生产与生活的要求都在不断提高，这就需要单片机具有更大的存储空间。单片机固有的容量已经不能满足现如今的需求，所以不断扩大单片机的存储容量是目前单片机发展的必然趋势。

3.2 低功耗

随着科技不断发展，国家对于节能方面也日益重视。换句话说，国家对经济质量的重视程度日益增加，这其中低能耗就是一项重要指标。单片机对于工业生产来说是重要的技术器件，所以对其进行低能耗的研发是必然的。目前单片机都能够进行状态的选择，这就是为了顺应低能耗的要求，根据使用状态选择与之相匹配的模式，从而达到节约能耗的目的。对于低碳生活的现今社会，单片机的低能耗发展是其必然的发展趋势。

3.3 微型化

随着单片机的应用与发展，在同样一块芯片上能够集成的模块越来越多。与此同时，芯片也具有更加良好的兼容性，在同一个单片机上能够直接接入不同的模块。对于这样的发展现状，单片机的使用会越来越广泛，同时也将具有更强大的对接性能。所以，单片机必将朝着微型化发展。

3.4 CMOS趋势

随着单片机应用越来越广泛，对于单片机功耗的要求越来越高，这就需要相应的技术来支撑这一要求。CMOS的应用就能让低功耗成为现实。CMOS在降低功耗的同时还能够降低所需要的工作电压。在制作上的CMOS趋势给单片机提供了更广泛的使用空间。所以在单片机的发展上，低功耗设计是一项非常先进的理念，这就决定了CMOS的制作工艺趋势。

4 结束语

单片机是一项新的发明技术，它的从无到有为生产和生活带来巨大便捷。在我们日常的居住与出行中都能够看到单片机的身影。所以，单片机的使用对于我们的生活意义非常重大。除了在生活上，对于工业生产来说，单片机也占有重要地位。在热处理设备、传感器发展、设备自动化改造等方面都有很好的使用效果。目前，我国在单片机的使用上已经取得很大进步，但是在很多方面还存在缺陷，需要不断在发展过程中进行完善，让单片机在未来的社会中发挥出更大作用。

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