隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用,以及設(shè)備向小型化、智能化發(fā)展,作為高新技術(shù)之一的單片機(jī)以其體積小、功能強(qiáng)、價(jià)格低廉、使用靈活等優(yōu)勢(shì),顯示出很強(qiáng)的生命力。它和一般的集成電路相比有較好的抗干擾能力,對(duì)環(huán)境的溫度和濕度都有較好的適應(yīng)性,可以在工業(yè)條件下穩(wěn)定工作。
且單片機(jī)廣泛地應(yīng)用于各種儀器儀表,使儀器儀表智能化,提高它們的測(cè)量速度和測(cè)量精度,加強(qiáng)控制功能。如MCS-51系列單片機(jī)控制的“船舶航行狀態(tài)自動(dòng)記錄儀”、“煙葉水分測(cè)試儀”、“智能超聲波測(cè)厚儀”等。
單片機(jī)也廣泛地應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中,例如對(duì)工業(yè)上各種窯爐的溫度、酸度、化學(xué)成分的測(cè)量和控制。將測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合,充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理功能和實(shí)時(shí)控制功能,使系統(tǒng)工作處于最佳狀態(tài),提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
從航空航天、地質(zhì)石油、冶金采礦、機(jī)械電子、輕工紡織等行業(yè)的分布系統(tǒng)與智能控制以及機(jī)電一體化設(shè)備和產(chǎn)品,到郵電通信、日用設(shè)備和器械,單片機(jī)都發(fā)揮了巨大作用。其應(yīng)用大致可分為以下幾方面:
?、贆C(jī)電一體化設(shè)備的控制核心。機(jī)電一體化是機(jī)械設(shè)備發(fā)展的方向。單片機(jī)的出現(xiàn)促進(jìn)了機(jī)電一體化技術(shù)的發(fā)展,它作為機(jī)電產(chǎn)品的控制器,充分發(fā)揮其自身優(yōu)點(diǎn),大大強(qiáng)化了機(jī)器的功能,提高了機(jī)器的自動(dòng)化、智能化程度。最典型的機(jī)電產(chǎn)品機(jī)器人,每個(gè)關(guān)節(jié)或動(dòng)作部位都是一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。
②數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)采集單元。大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),要求數(shù)據(jù)采集的同步性和實(shí)時(shí)性要好。使用單片機(jī)作為系統(tǒng)的前端采集單元,由主控計(jì)算機(jī)發(fā)出采集命令,再將采集到的數(shù)據(jù)逐一送到主計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理。如有些氣象部門、油田采油部門以及電廠等均可采用這樣的系統(tǒng)。
?、鄯植伎刂葡到y(tǒng)的前端控制器。在直接控制級(jí)的計(jì)算機(jī)分布控制系統(tǒng)(DCS)中,單片機(jī)作為過(guò)程控制中每一分部操作或控制的控制器,進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、反饋計(jì)算、控制輸出,并在上位機(jī)命令的指揮下進(jìn)行相應(yīng)協(xié)調(diào)工作。
?、苤悄芑瘍x表的機(jī)芯。自動(dòng)化儀表的智能化程度越來(lái)越高。采用單片機(jī)的智能化儀表可具有自整定、自校正、自動(dòng)補(bǔ)償和自適應(yīng)功能,還可進(jìn)行數(shù)字PID調(diào)節(jié),軟件消除電流熱噪聲等等,解決傳統(tǒng)儀表所不能解決的難題。單片機(jī)的應(yīng)用使這種性能如虎添翼,如自動(dòng)計(jì)費(fèi)電度表、燃?xì)獗碇幸延羞@方面的應(yīng)用。許多工業(yè)儀表中的智能流量計(jì),氣體分析儀、成分分析儀等也采用了這項(xiàng)技術(shù)。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機(jī)控制。
?、菹M(fèi)類電子產(chǎn)品控制。該應(yīng)用主要反映在家電領(lǐng)域,如洗衣機(jī)、空調(diào)器、保安系統(tǒng)、VCD視盤機(jī)、電子秤、IC卡、手機(jī)、BP機(jī)等。這些設(shè)備中使用了單片機(jī)機(jī)芯后,大大提高了其控制功能和性能,并實(shí)現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制。
?、藿K端及外圍設(shè)備控制。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備,如銀行終端、商業(yè)POS(自動(dòng)收款機(jī))以及計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備如打印機(jī)、通信終端和智能化UPS等。在這些設(shè)備中使用單片機(jī),使其具有計(jì)算、存儲(chǔ)、顯示、輸入等功能,具有和計(jì)算機(jī)連接的接口,使計(jì)算機(jī)的能力及應(yīng)用范圍大大提高。
總之,隨著信息時(shí)代的到來(lái),傳統(tǒng)單片機(jī)固有的結(jié)構(gòu)缺陷,使其呈現(xiàn)出諸多弊端。其速度、規(guī)模、性能等指標(biāo)越來(lái)越難以滿足用戶需求、因此單片機(jī)芯片的開發(fā),升級(jí)面臨著新的挑戰(zhàn)。
縱觀單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程,可以預(yù)示單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì),大致有:
1.低功耗CMOS化
MCS-51系列的80C51推出時(shí)的功耗達(dá)120mW,而現(xiàn)在的單片機(jī)普遍都在100mW左右,隨著對(duì)單片機(jī)功耗要求越來(lái)越低,現(xiàn)在的各個(gè)單片機(jī)制造商基本都采用了CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝)。CMOS雖然功耗較低,但由于其物理特征決定其工作速度不夠高,而CHMOS則具備了高速和低功耗的特點(diǎn),更適合于在要求低功耗像電池供電的應(yīng)用場(chǎng)合。所以這種工藝將是今后一段時(shí)期單片機(jī)發(fā)展的主要途徑。
2.微型單片化
常規(guī)的單片機(jī)普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)(RAM)、只讀程序存儲(chǔ)器(ROM)、并行和串行通信接口,中斷系統(tǒng)、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上,增強(qiáng)型的單片機(jī)集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機(jī)將LCD(液晶)驅(qū)動(dòng)電路都集成在單一的芯片上,這樣單片機(jī)包含的單元電路就更多,功能就越強(qiáng)大。甚至單片機(jī)廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做,制造出具有自己特色的單片機(jī)芯片。
3.主流與多品種共存
現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多,各具特色,但仍以MCS-51為核心的單片機(jī)占主流,兼容其結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)的有PHILIPS公司的產(chǎn)品,ATMEL公司的產(chǎn)品和中國(guó)***的WinBond系列單片機(jī)。以8031為核心的單片機(jī)占據(jù)了半壁江山,在一定的時(shí)期內(nèi),這種情形將得以延續(xù),將不存在某個(gè)單片機(jī)一統(tǒng)天下的壟斷局面,走的是依存互補(bǔ),相輔相成、共同發(fā)展的道路。
總之,隨著信息時(shí)代的到來(lái),傳統(tǒng)單片機(jī)固有的結(jié)構(gòu)缺陷,使其呈現(xiàn)出諸多弊端。其速度、規(guī)模、性能等指標(biāo)越來(lái)越難以滿足用戶需求、因此單片機(jī)芯片的開發(fā),升級(jí)面臨著新的挑戰(zhàn)。
單片機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域
1.在智能儀器儀表上的應(yīng)用
單片機(jī)具有體積小、功耗低、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于儀器儀表中,結(jié)合不同類型的傳感器,可實(shí)現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長(zhǎng)度、硬度、元素、壓力等物理量的測(cè)量。采用單片機(jī)控制使得儀器儀表數(shù)字化、智能化、微型化,且功能比起采用電子或數(shù)字電路更加強(qiáng)大。例如精密的測(cè)量設(shè)備(功率計(jì),示波器,各種分析儀)。
2.在工業(yè)控制中的應(yīng)用
用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。例如工廠流水線的智能化管芯片理,電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng),與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。
3.在家用電器中的應(yīng)用
可以這樣說(shuō),現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機(jī)控制,從電飯煲、洗衣機(jī)、電冰箱、空調(diào)機(jī)、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設(shè)備,五花八門,無(wú)所不在。
4.在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信領(lǐng)域中的應(yīng)用
現(xiàn)代的單片機(jī)普遍具備通信接口,可以很方便地與計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信,為在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備間的應(yīng)用提供了極好的物質(zhì)條件,現(xiàn)在的通信設(shè)備基本上都實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)智能控制,從手機(jī),電話機(jī)、小型程控交換機(jī)、樓宇自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車無(wú)線通信、再到日常工作中隨處可見的移動(dòng)電話,集群移動(dòng)通信,無(wú)線電對(duì)講機(jī)等。
5.單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用
單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛,例如醫(yī)用呼吸機(jī),各種分析儀,監(jiān)護(hù)儀,超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。
6.在各種大型電器中的模塊化應(yīng)用
某些專用單片機(jī)設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)特定功能,從而在各種電路中進(jìn)行模塊化應(yīng)用,而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂(lè)集成單片機(jī),看似簡(jiǎn)單的功能,微縮在純電子芯片中(有別于磁帶機(jī)的原理),就需要復(fù)雜的類似于計(jì)算機(jī)的原理。如:音樂(lè)信號(hào)以數(shù)字的形式存于存儲(chǔ)器中(類似于ROM),由微控制器讀出,轉(zhuǎn)化為模擬音樂(lè)電信號(hào)(類似于聲卡)。
在大型電路中,這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積,簡(jiǎn)化了電路,降低了損壞、錯(cuò)誤率,也方便于更換。
7.單片機(jī)在汽車設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用
單片機(jī)在汽車電子中的應(yīng)用非常廣泛,例如汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器,基于CAN總線的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)智能電子控制器,GPS導(dǎo)航系統(tǒng),abs防抱死系統(tǒng),制動(dòng)系統(tǒng)等等。
此外,單片機(jī)在工商,金融,科研、教育,國(guó)防航空航天等領(lǐng)域都有著十分廣泛的用途。
單片機(jī)的應(yīng)用分7總他。都分類應(yīng)該的方方面面都顯示出來(lái)了,所以說(shuō)希望通過(guò)努力能夠?qū)W習(xí)撐握單片機(jī),從而更能知道單片機(jī)的應(yīng)用了就有知道單片機(jī)的用處范圍之廣!
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