探讨单片机的应用和发展趋势

王永洪

摘 要：单片机作为现代电子技术发展的一个典型产品，在多个电子产品领域中都有着广泛应用。现本文就分别从应用和发展这两个层面来谈谈单片机技术，以供交流。

关键词：单片机；电子技术；电子产品；应用；发展

中图分类号：TP368 文献标识码：A

单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把中央处理器、存储器、定时器/计数器、I/0接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。由于其具有可靠性高、便于扩展、体积小、成本低等特点，已经广泛的应用于电子产品、智能仪表、工业测控、军工等领域。

1 单片机在电子技术中的应用

1.1 家用电器领域

现如今很多家用电器中都将单片机引用进来实现电器的升级改造，以完善家用电器的功能，使其更能适合现代人的需求，提升市场竞争力。例如当前的电视已经实现了智能遥控，洗衣机已经能够自动识别衣物并设定相应洗涤程序，电冰箱已经能够自动识别食物类型并设定冷藏温度，这些都得益于单片机的使用。可以说，单片机的应用在很大程度上提升了家用电器的整体性能，使其能够更加便捷的为人们提供优质服务，提升人们的生活品质。

1.2 工业控制领域

单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。因此可以说，单片机的应用在很大程度上推动了工业自动化发展。例如在当前工业生产中最常见的流水线管理系统中，单片机的应用能够使其和计算机联网，实现智能化控制，这不但能够提高流水线管理效率，还能规范流水线操作，进一步提升流水线产品生产质量。而且现在随着“物联网”概念的推出，嵌入式技术是物联网技术最为关键的底层技术，在单片机技术成熟发展的今天，物联网的兴起给单片机技术提供了一个更为广大和宏伟的舞台，同时也给单片机技术发展提供了新的方向。

1.3 医疗卫生领域

科技的发展同样推动了医疗技术水平的提升，同时医疗器械的功能也在不断完善。在很多医疗卫生器械中，都引入了单片机技术。由于单片机本身体积小，扩展性强，功能多，能够极大的完善医疗器械的功能，使其操作更简单方便，避免医疗器械设备结构过于复杂而出现操作失误现象，大大促进了医疗仪器设备的自动化发展。例如在消毒杀菌设备中，将单片机引用到其控制系统中，能够实现设备的自动化运行，这将会极大的提高设备的消毒杀菌水平。这一应用对于医疗条件较为简单的小诊所、偏远地区医院来讲，有着重要意义。除了在消毒杀菌设备中有很好的应用以外，单片机还可以应用在呼吸机、超声诊断、病床呼叫等多种医疗仪器或设备中，为实现现代化医疗基础设施建设起到很大推动作用。

1.4 智能仪器仪表设备领域

目前越来越多的智能仪器仪表被应用在各个生产领域中，促进现代社会生产力水平的快速提升。而在此过程中，单片机的应用范围也随着智能仪器仪表设备的发展而不断扩大，这是因为单片机不但体积小，控制灵活可靠，而且其有着很强的可操作性，属于高度集成的芯片。对于智能仪器仪表设备来讲，一般都需要在保持高度灵敏功能的基础上尽量保证测量的准确性，缩小仪器设备的体积，以便减轻整个设备的负担，而单片机正好满足这一点要求，并且有着很强的扩展性，能够满足智能仪器仪表设备的升级改造需求。随着单片机的使用，越来越多集测量、处理、控制为一体的仪器仪表设备被研发应用，促进了仪器仪表业的数字化、柔性化发展。

2 单片机的发展趋势

2.1 CPU中央处理器的发展趋势

CPU是单片机的核心，他的功能的发展与提高，势必会带动单片机的发展。作为单片机的数据处理功能模块，CPU中央处理器经过了多次的变革和改进，以不断的适应数据处理要求。一般在改进过程中，多是通过拓展总线宽度来实现。最初的单片机CPU的总线宽度为8位，之后逐渐演变为16位、32位，并仍然在不断地拓宽。当然，提高CPU数据处理能力的技术措施不单单有扩宽总线宽度这一种，还可以通过优化数据总线来实现。目前单片机内大多数为单CPU结构，未来单片机将会采用双CPU结构，以提高数据处理速度与能力，同时采用流水线结构，提高处理和运算速度，以适应实时控制和处理的需要。

2.2 单片机微型化趋势

微型化是单片机未来发展的主要趋势，因为其一般多应用在系统的各个独立模块中，若体积过大，则不但会增大设备功耗，还可能会影响其运行质量。因此必须要尽可能的缩小芯片的体积，并对其功能模块进行扩展，在缩小单片机体积的同时最大限度的保障单片机应用功能的综合性及低功耗优势得到有效实现。

2.3 单片机低功耗下的半导体工艺

早期的单片机如MCS-51系列的8031推出时的功耗达630MW，而现在的单片机普遍都在100MW左右，随着对单片机功耗要求越来越低，现在的许多单片机制造商都采用了CMOS（互补金属氧化物半导体工艺）。CMOS虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不够高，而CHMOS则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。

2.4 单片机中存储器的发展趋势

在单片机持续发展与优化的过程当中，闪速存储器应当成为单片机内部程序存储器的最主要选择。借助于电子技术所发挥的支持效用，闪速存储器能够在+5V模式下进行有效的读写操作。一方面保留了静态RAM随机存取数据存储器在读写操作方而的简便性优势，另一方面也使得即便是在整个运行环境出现掉电状态的情况下，存储器当中所存储的相关数据信息也不会发生丢失问题。单片机通过应用片内闪速存储器的方式，还能够有效简化整个运行系统的结构构成，同时对于提高单片机存储器容量而言同样有着重要的意义。

结语

总之，在当前集成电路技术和微电子技术水平不断提升的情况下，单片机的性能和功能将会得到进一步的完善，其在电子技术中的应用范围也将会越来越广阔。

参考文献

[1]张桂香，姚存治.基于ATmega128单片机的智能供电测控系统设计[J]. 电力自动化设备，2009（08）.

[2]胡建勋，李开成.基于MSP430单片机的低压综合智能保护器的研制[J]. 仪器仪表学报，2006（S3）.