探究单片机的应用与拓展

摘要：单片机指的是在一块芯片上，将中央处理单元（CPU）、储存器（RAM/RO M）以及定时器/计数器和输入/输出（I/O）接口等元件集成的微型计算机系统。虽然单片机看起来只是一块小小的芯片，但它将计算机的基本组成部分即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备这五个设备全部集成到了一块芯片中，“麻雀虽小，五脏俱全”，且正是因为它尺寸赋予了它与普通计算机不同的生命。本文对单片机的应用与拓展进行了析探讨，仅供参考。

关键词：单片机；单片机应用；发展趋势

中图分类号：O434 文献标识码： A

一、单片机的主要应用范围

1、单片机在传感器发展方面的应用

就目前而言，发展已经十分成熟的传感器有着众多品种和规格。但各个传感器其各自的输入输出信号均不相同，相对应的其原理和电路也有着较大的差别，这也使得标准化工作在传感器领域难以实施。同时也给传感器用户带来了很多的麻烦，且也不利于传感器和测试仪器今后的发展，其空间也因为没有实现标准化而受到了很大的限制。但随着单片机的发展，其成本不断下降，运算能力不断的提高，体积也在不断的缩小，这也给传感器和测试仪器带来了积极的影响。目前，我国已经开始了对传感器的标准化工作，这是目前传感器发展研究的重要工作。

标准化电路的传感器应当具备有如下六种特点：一是放大传感器的信号，并进行统一符合标准的输出；二是传感器应具备温度补偿技术；三是传感器应具备线性校正技术；四是传感器应具备存储信号的功能；五是传感器应能够对信号进行简单的处理功能；六是各种传感器要能够共同连接在高一级的控制单元上，并能够很好的兼容和互换性。随着传感器的标准化进程不断推进，这也会促使智能仪表的规范化进程，并大大提高智能仪表测试数据的准确性和降低其成本。

2、单片机在贮液容器温控系统中的应用

贮液容器温控系统顾名思义是控制贮液容器温度的一套系统，单片机将贮液容器的温度作为被控参数，将蒸汽的流量作为控制参数，并将冷物料的初始温度值作为前馈控制，并将前馈控制和两个参数形成前馈-反馈控制系统。通过前馈控制后测量被控参数，并控制参数进行反馈控制，这样变能够控制好贮液容器的温度，从而达到满足工艺控制贮液容器温度的要求。

3、单片机在设备自动化改造中的应用

在对设备自动化改造完成后，能够大大提高斗身板冲制的效率，并降低工人的劳动强度，大大节约了企业的人力物力，且设备操作的安全性也得到了很大的提升。

二、单片机应用拓展

1、家庭应用拓展

单片机在家庭中的应用可能是这样的：家庭门锁不需要钥匙，只需要单片机控制的密码键盘，可以进行脸型、指纹识别。连小小的手电筒都装有单片机，可以根据需要进行光控制。全自动洗衣机也将会添加去污测试、加热、称重、抹电等新功能。

2、企业应用拓展

未来单片机在企业中的应用将会沿着智能化、概念化、数字化的方向发展，且不只是在生产领域得到应用，更多的是在管理方面得到进一步应用。因为企业的发展不仅需要技术的革新，更重要的是对现有资源的管理。如果能利用单片机实现智能管理是再好不过的，可为企业节约成本、提高产品性价比。

3、农业中的应用

随着经济的发展，高新技术的普及，单片机在农业和农村中的使用也将越来越广泛。在家中按一下遥控器，田地里的浇灌系统就会根据指示进行浇灌。收割过程也会在单片机的控制下更加智能、更加合理、更加方便快捷。家用电器可以跟手机进行信息交互，方便主人的控制和使用。

4、服务领域的应用

服务领域一直对服务态度、服务质量有较高的要求，如果单片机的应用能在服务领域得到大范围拓展，那么对服务人员来说是一种解放，且服务质量也会更高。单片机的应用不像服务人员有疲劳期，有自我态度和情绪，它们只会按照程序提供优良的服务。大家可以想象一下在商场的结账出口处一张卡、一块芯片解决繁琐的结账问题，提高结账效率且时刻接受“微笑服务”。

三、单片机系统拓展

单片机系统拓展就是当单片机的内部功能部件不能满足需求时，在单片机模块外连接相应的可拓展功能的芯片。单片机系统拓展主要包括数据存储器拓展、I/O接口拓展、终端系统拓展、程序存储器拓展等。拓展方法常用的有并行扩展法、串行扩展法和并串结合法3种。单片机系统的拓展并不能建立在扩大结构的基础上，而是在保持小体积或者缩小体积的基础上。当然，这要依靠构成单片机的硬件元件和软件技术的发展，比如存储器元件、I/O接口技术、程序存储器等软硬件设施的进步。随着单片机系统的发展，未来单片机硬件基础会更加高端，产品也会更加创新，抗干扰能力会加强，安全性也会更高。现阶段也有一些降低单片机功耗、提升单片机性能和综合性价比的研究方法，不过还需要继续改进和革新。

四、注意问题

正是因为单片机“无处不在”且更新换代较快，在管理和生产中可能出现难以管理、资源浪费、技术进步、协议标准不一、成本控制等问题。如果这些潜在问题得不到妥善解决，不仅会阻碍单片机的发展与应用，更重要的是减慢了科技的进步和人们生活质量的提高。比如单片机系统语言的扩展与更新换代，前后兼容问题就值得关注。这不但跟单片机的发展有关联，还直接影响单片机应用问题和企业的效率。所以，各行业要从单片机的设计、应用、回收等多方面考虑，预防各类问题的发生，对单片机进行有效管理和研发。除此之外，相关部门要重视单片机人才的培养，学习国外单片机技术经验，为我国单片机的发展做长远打算。

三、单片机的发展趋势

1、制作工艺CM O S化

随着科技的不断发展，单片机对于功耗的要求也会变得越来越低，而CM O S电路完全符合单片机的需要，它噪声容限高，静态功耗也极低，允许的工作电压范围也十分宽，对于电源电路的设计十分方便，同时它的逻辑摆幅较大，对于电路的干扰，其抵抗能力特别强，目前，CM O S电路已经成为了最主要的单片机半导体工艺。CM O S化会一直主导单片机的发展直到更完美的工艺出现。

2、低功耗化

就目前而言，市面上8位的单片机产品已经全面完成CM O S化，这样的单片机能够充分的发挥功耗小的优点，其工作方式主要有如下几种，分别为等待状态、睡眠状态、关闭状态等等，通过这些工作状态能够充分的看出单片机已经充分的发挥了低功耗的这一优势。处于低压工作状态的单片机，它的电流消耗级别仅处在μA或nA级别，这也大大促进了便携式、手持式等通过电池供电的仪器。

3、大容量化

过去，单片机的片内程序存储器的容量只有1K到8K，数据存储器仅处在256字节以下。随着时代的不断发展，小容量的单片机已经无法满足现代设备的需要，无法做一些复杂的应用，这也使得单片机不得不采用外接的方式进行扩充容量。随着科技的不断发展，现代新型单片机的片内程序存储器已经达到了64K，数据存储器达到了8K，这也体现了单片机在近年的发展是十分迅速的。可以预见不远的将来，单片机的存储容量也会随着科技的发展，工艺技术的进步而不断扩大。

4、微型单片化

目前，市面上的单片机的另一个发展趋势是如何在一块芯片上尽可能的集成更多的功能，这也体现在单片机的设计已经将单片机的兼容性放在第一位上，单片机正朝着兼容性更好的方向发展。

结束语

单片机的合理应用和发展有助于为企业带来良好的效益，保证职工的安全，有利于人们生活质量的提高和改善，且在管理得当的情况下应用范围会得到进一步扩大。在实际应用中，本文认为各行业应勇于创新、大胆建设，提出更多更好的意见，为单片机的应用发展扩展更新、更广阔、更好的天地。同时也可促进单片机更好地服务社会，提高人们的生活质量，促进科技信息的发展，推动社会文明的进步。

参考文献

[1]安英奇.单片机的应用与发展趋势[J].时代教育，2014，02：96.

[2]张毅刚.单片机原理及接口技术[M].北京人民邮电出版社，2008

[3]陈梅，李自臣.“单片机应用技术”课程自主探究式教学模式探索[J].中国电力教育，2014，03：134-135+138.

[4]黄广才，易凯.论述单片机应用系统设计与开发[J].价值工程，2014，16：61-62.