2020年 08月 07日 星期五
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单片机的发展与应用

来源:未知     作者:威廉希尔     发布时间:2020-08-06 07:55         

  电子信息 Information & Commuinications Technology 文章编号:1009-8119(2017)05(2)-0054-01 单片机的发展与应用 史 绩 (省有色金属地质勘查七○一队, 150028) 摘要随着经济的提高,人们的生活水平也是不断的进步和发展,与时俱进的科学技术更是为人们的日常生活提供了很大的 便利。伴随着科技的进步发展,单片机的诞生和完善也是逐步进行,目前,单片机因为体积较小、功率耗能较低、灵活机动性较强 等优势,已经被广泛的应用到各个领域。 关键词单片机 ; 技术发展 ; 技术应用 现代科技的进步极大的促进了通信技术、 计算机技术、 大数据 技术等方面的发展, 代表性的单片机技术更是被广泛的应用在现代 工业生产和居民社会生活之中。 单片机最基本的指代是指将中央处 理器、 随机存储器、 定时器等接口集中在单一芯片的微型电脑, 单 片机的诞生促进了电子技术的发展, 综合的强大功能让其发展潜力 巨大。 1 单片机的发展 1.1 单片机的发展历史 单片机的发展历史历经了三大阶段 : 单片微型计算机、 微控制 器、 单片机。 不同的发展时期从未改变的就是单片机的作用原理, 是通过各职能模块的独自工作, 然后统一进行完成集合电板的指 令。 单片机形成的首要背景是微电子技术的不断发展和硅材料的广 泛应用 ; 其次就是物理基础计算机硬件系统的设计提高, 实现了单 片机的复杂算法, 提高效率。 在单片机的发展历史中, 美国英特尔 公司占有重要地位, 不论是第一块单片机的诞生, 还有经典型单片 机 MCS-48, 到后来的 16 位的单片机 MCS-96, 这些都是英特尔 公司和单片机共同的发展历史。 在单片机的早期发展中, 单片形态 的嵌入式系统最佳结构的成功完善是早期的发展目标 ; 在当前的发 展中,单片机的发展相对,用单一属性的提高来完善整体性能。 单片机在发展历程中经历和初级阶段、 低性能阶段、 完善阶段、 创 新阶段和全面发展阶段, 都不断的从技术上, 通过优化结构, 发展 工艺来提高集成度, 缩小体积, 增强功能, 以此来实现单片机的多 元化发展。 1.2 单片机的未来发展趋势 单片机目前的发展已经相当成熟, 但还是存在诸多的问题和不 完美的方面。 外来的单片机发展有很多方向,CPU 内核的精简化, 集成电指令执行的速, 内部数据通道的加宽, 微型单片化, 对安全性能的追求等。 单片机的 CPU 内核会逐渐的向 RISC , 从结构形式的不同, 单片机有普林斯顿结构和哈佛结构两种基本结 构型,在传统微控制器范围内,Intel 的 51 系列因其优秀的性能,还 是在市场上被广泛的使用。 复杂指令集系统 CISC 和哈佛结构的确立, 目前还是没有采用冯 ? 诺依曼的程序数据相结合的基本结构,不过未 来的趋势仍是向 RISC 。单片机集成电指令执行的速,2 位、4 位、8 位、16 位、32 位、64 位的不断优化使得指令执行速度的 不断加快。目前集成电指令执行的速研究的 pihlPis 公司,指 令执行速度已经可以提高到 50MIPS 一 100MIPS , 这些也都是依赖 于 CPU 内核会逐渐的向 RISC 的微控制器性能优化。 除此之 外, Atmel 公司推出的 AVR 单片机, 因为没有类似累加器 A 的结构, 取消机器周期,以时钟周期为指令周期,实行作业,完成发展优化。 还有美国微芯公司推出的 PIC 单片机系列,PIC 系列单片机主要是 改变输入和输出状态来实现方向寄存器的优化,I/O 口是双向的,其 输出电为 CMOS 互补推挽输出电, 解决了 51 系列 I/O 脚为高 电平时同为输入和输出的状态问题。 2 单片机的应用 2.1 智能仪表和传感器 随着科技的进步和发展, 生产生活的智能化水平不断提高, 智 能仪表和传感器已经广泛的应用在日常生活和工业生产的方方面面。 单片机在智能仪表和传感器上的应用, 基本上都是采用替代法, 就 是用单片机替代传统系统, 其原理就是利用单片机的基本性能实现 对智能仪表和传感器的精确性的。 目前的单片机系统已经在增 加了数据处理、存储、判断、联网、查找和语音功能等智能化功能, 这些功能的增加, 以及单片机本身体积小、 耗能低的特点, 都能够 实现智能仪表和传感器对温度、 湿度、 频率以及流量等物理数值准 确性需求。 除了对精确性的要求, 输入输出信号也是标准化电的 影响因素。 随着单片机成本的下降和运算能力的提高, 对传感器信 号的放大, 对仪表温度的补偿, 线性校正技术的实现, 存储信号的 增强, 信号的基础处理以及共同连的实现, 都能够有很好的兼容和 互换性。 2.2 家用电器领域的应用 中国的家用电器领域目前前景广、 市场好, 完善家用电器的功能, 使之更符合现代生活的需求, 这是单片机在家用电器领域应用的最 终目标, 更是实现单片机产值的途径。 目前的家用电器领域普遍存 在电器类产品功耗高、体积大、操作复杂、性能不够人性化等问题, 单片机就是解决此类问题的最佳选择。 目前为止, 中国的家用电器 市场普遍的已经用单片机控制系统取代了传统的控制电, 家用电 器设备的自动化、 智能和微操、 环保和人性化的实现都是单片机在 家用电器领域的不断应用的结果。 2.3 科研方面的探究 在科技领域, 工业测控领域、 航天航空工程、 国防武器研发等 控制系统中, 单片机控制器因为其优良的数据处理和控制功能, 在 科研方面的研究应用都十分广泛。 单片机在科研方面的探究最重要 的意义就是对传统控制系统的设计思想和方法的革新, 是用软件代 替硬件的微控制技术的实现。 不仅仅是高精尖产业链, 随着科技的 进步和单片机技术的不断发展, 单片机在科研方面的探究已经形象 的渗透到生活中的方方面面。 2.4 单片机在其他方面的应用 医用设备、 工业生产、 计算机网络通信系统等方

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