单片机的应用及发展

左光宇

摘要：步入二十一世纪以来，数字科技飞速发展，随着交叉学科的深化，科学技术的综合化，单片机技术已渗透到我们工作和生活的各大领域。本文首先简要介绍单片机的概念以及工作原理，然后针对单片机应用范围以及发展趋势进行详细说明。实践证明， 高速的逻辑运算能力和强大的编程能力使得单片机在自动化控制方面发挥了更加高效的作用。

关键词：单片机；应用；发展；自动化

The Application and the Development of SCM

Zuo Guangyu

Hebei University of EngineeringHebeiHandan056000

Abstract：Since the beginning of the 21st century， digital technology has developed rapidly.With the deepening of crossdisciplinary and the integrating of technology， SCM technology has penetrated into every major area of our work and life.This article first briefly introduces the concept and working principle of the SCM， and then describes detailly the application scope and development trend of the microcontroller.Practice has proved that highspeed logic computing capabilities and strong programming capabilities make the microcontroller to play a more efficient role in automation and control.

Key words：SCM；application；development；automation

1 单片机的概念以及工作原理

1.1 单片机的概念

单片机全称单片微型计算机，英文名称为：Single Chip Microcomputer，缩写为SCM。与我们日常所使用的个人计算机（Personal Computer）所不同的是，单片机将微型处理器、储存器、输入输出接口及相应电路集成在一块芯片上。[1]根据微处理器的位数分类可以分为：4位机、8位机、16位机、32位机和64位机，其中64位机是迄今速度最快，性能最强的微机。

单片机具有体积小，性能高，成本低等优点，被广泛应用于工业控制、家用电器、仪器仪表等领域。目前应用最广泛的是美国Intel公司开发的MCS51系列单片机，其中80C51系列单片机是MCS51单片机第三代的代表，具有举足轻重的地位，同时也是国内各大高校电气相关专业学习和研究的重点。

1.2 单片机的工作原理

单片机的工作原理与计算机有着异曲同工之处，但是也有其自身的特点。[2]单片机指令系统共有111条指令，程序设计人员根据自己需要实现的功能利用这些指令编写相应的程序并输入到单片机的存储器中，然后单片机在微处理器（CPU）的控制下，将指令一条条地取出来，并加以指令翻译和程序执行，最后输出得到想要的结果。[3]

2 单片机的应用范围及发展趋势

由于单片机具有上面所介绍的体积小、运算速度快、性能高、成本低等特点，使得短短数十年单片机就从诞生到快速发展，再到应用到生产生活各大领域。在广大老百姓所熟知得领域里，家用电器，轿车的电气系统，计算机及各种通讯设备，乃至小孩子的遥控玩具等等，都不同程度上使用了单片机。它们虽然不容易被我们看到，但是扮演了非常重要的角色。

智能化，數字化的新兴科学技术在不断发展，这也促进了单片机的深度应用。[4]单片机正在朝着脉宽调制变频，抗干扰以及噪声布线技术[5]等方面发展甚至已经得到一定技术难题的突破。接下来介绍一下单片机的深度应用。

2.1 单片机技术在汽车设备领域中的应用

目前作为世界上国民经济的支柱产业，汽车产业发展日益兴旺，经久不衰，而单片机已经在汽车电子中的应用非常广泛。目前单片机应用在了发动制动方面、通信及安全方面。其中我们一般能想到的发动机及其减速系统的控制器，通信方面所用到的GPS导航系统，安全方面所用到的abs防抱死系统等等这些都用到了单片机。

但随着国家在智能汽车方向上的政策引领，以及智能汽车新技术的发展趋势，在汽车新技术中自动跟随，自动巡航，自动制动等方面必然要使用单片机技术。单片机结合了电压、电流、速度、加速度等各种传感器，生产出标准化电路的传感器，更高的标准为智能汽车的发展奠定了基础。

2.2 单片机技术在工业生产领域中的应用

众所周知，在工业生产中，电气系统会无法防备的出现一些问题故障，这是机器所自有的客观特点。那么就需要采取相应的故障诊断技术来做出及时快速的警报提示甚至故障处理，否则故障会不断加深。而人力是有限的，这就对设备控制系统本身要对工作运行的参数测试方面提出了高的要求。[6]

随着各种控制理论和算法的深入，单片机技术在工业生产领域的应用范围也越来越广，就电气传动系统而言，系统的内部结构趋于复杂，而系统所呈现的功能不但变得多样化，性能指标变得更加复杂化。从最开始的控制指令到设备的参数监测，再到系统出现问题的及时反馈及处理。这使得电气传动控制系统不断优化进步，从而在某种程度上促进工业生产质量的全方位提升。

2.3 单片机技术在智能家居领域中的应用

单片机的应用不止体现在工业生产上，在生活中的应用也得映现得层出不穷。现如今，科技智能走入千家万户，智能家居在家庭中的使用量也出现增长态势。智能家居是以住房为平台，利用音视频技术、互联网信息技术、集成布线技术、自动控制理论将家居设备集成，根据家庭成员的个性，利用数字化技术处理，构建出安全便利舒适的高等级住宅设施。

对于智能家居来讲，单片机就相当于“大脑”，它在智能家居上的发展趋势有如下几个部分。第一，低能耗化。基于目前世界的资源和环境的紧迫形势，不论是生产者还是使用者，低能耗一贯是共同寻求的目标。第二，储存容量增大。智能家居在使用过程中产生大量的数据，而且这些数据也是其智能深化的数据来源，所以当然需要一个大容量的储存数据的载体。第三，安全性能提高。机器比人有着更高的稳定性，但这并不意味着百分之百的完美。在CPU处理器等方面，单片机的发展需要不断优化，以确保住宅设施为人类提供更好的服务。

2.4 单片机在企业智能电网领域中的应用

基于单片机的击落判断能力，在企业智能电网中起到了重要的漏电保护作用。[7]如下是漏电保护的基本原理：当三相对地电源变小时，对地绝缘电阻的阻值就会下降，其附加直流回路的电流就会变大，当达到额定启动电流的大小时，继电器开始工作，并且发出指令让总电开关将电力切断。在电网稳定之后再对电源电路等设备进行仔细的检查，而此时充分发挥单片机的计算能力，对电网设备进行仔细的测量，并根据程序输入的额定数值进行处理。

3 结语

综上所述，单片机在整个自然学科所涉及到的设备设施中具有非常广泛和非常深入的应用，同时也对我们的生活意义非常重大，所以我们应当把单片机技术作为自己人生发展过程中的必备知识。同时单片机技术在某些方面还存在缺陷和不足，这也需要在发展过程中不断的改进和完善，让单片机技术在未来生产生活中发挥更大的作用，促进社会的发展和进步。

参考文献：

[1]卫敏.浅谈基于单片机的嵌入式系统的网络应用[J].数字技术与应用，2013，（10）：30+32.

[2]李新奇.单片机的应用与发展[J].电子世界，2017，（15）：92.

[3]闫毅.单片机的应用与开发[J].科技风，2008，（17）：5960+62.

[4]倪洋勋.浅谈单片机在电子技术中的应用[J].电子制作，2017，（24）：6465.

[5]王麗艳，李黎，武兰江.单片机技术在电气传动控制系统中的应用[J].中国高新技术企业，2015，（26）：4647.

[6]张路.浅析单片机应用及发展趋势[J].现代交际，2015，（09）：113+112.

[7]曾令挥，罗书弟.浅谈单片机在矿山电气自动化控制技术中的应用[J].中国设备工程，2016，（07）：5859.