隨著計算機技術(shù)的發(fā)展和在控制系統(tǒng)中的廣泛應用,以及設備向小型化、智能化發(fā)展,作為高新技術(shù)之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、使用靈活等優(yōu)勢,顯示出很強的生命力。它和一般的集成電路相比有較好的抗干擾能力,對環(huán)境的溫度和濕度都有較好的適應性,可以在工業(yè)條件下穩(wěn)定工作。
且單片機廣泛地應用于各種儀器儀表,使儀器儀表智能化,提高它們的測量速度和測量精度,加強控制功能。如MCS-51系列單片機控制的“船舶航行狀態(tài)自動記錄儀”、“煙葉水分測試儀”、“智能超聲波測厚儀”等。
單片機也廣泛地應用于實時控制系統(tǒng)中,例如對工業(yè)上各種窯爐的溫度、酸度、化學成分的測量和控制。將測量技術(shù)、自動控制技術(shù)和單片機技術(shù)相結(jié)合,充分發(fā)揮其數(shù)據(jù)處理功能和實時控制功能,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)與智能控制以及機電一體化設備和產(chǎn)品,到郵電通信、日用設備和器械,單片機都發(fā)揮了巨大作用。其應用大致可分為以下幾方面:
?、贆C電一體化設備的控制核心。機電一體化是機械設備發(fā)展的方向。單片機的出現(xiàn)促進了機電一體化技術(shù)的發(fā)展,它作為機電產(chǎn)品的控制器,充分發(fā)揮其自身優(yōu)點,大大強化了機器的功能,提高了機器的自動化、智能化程度。最典型的機電產(chǎn)品機器人,每個關(guān)節(jié)或動作部位都是一個單片機控制系統(tǒng)。
?、跀?shù)據(jù)采集系統(tǒng)的現(xiàn)場采集單元。大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),要求數(shù)據(jù)采集的同步性和實時性要好。使用單片機作為系統(tǒng)的前端采集單元,由主控計算機發(fā)出采集命令,再將采集到的數(shù)據(jù)逐一送到主計算機中進行處理。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。在直接控制級的計算機分布控制系統(tǒng)(DCS)中,單片機作為過程控制中每一分部操作或控制的控制器,進行數(shù)據(jù)采集、反饋計算、控制輸出,并在上位機命令的指揮下進行相應協(xié)調(diào)工作。
?、苤悄芑瘍x表的機芯。自動化儀表的智能化程度越來越高。采用單片機的智能化儀表可具有自整定、自校正、自動補償和自適應功能,還可進行數(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。單片機的應用使這種性能如虎添翼,如自動計費電度表、燃氣表中已有這方面的應用。許多工業(yè)儀表中的智能流量計,氣體分析儀、成分分析儀等也采用了這項技術(shù)。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機控制。
⑤消費類電子產(chǎn)品控制。該應用主要反映在家電領域,如洗衣機、空調(diào)器、保安系統(tǒng)、VCD視盤機、電子秤、IC卡、手機、BP機等。這些設備中使用了單片機機芯后,大大提高了其控制功能和性能,并實現(xiàn)了智能化、最優(yōu)化控制。
?、藿K端及外圍設備控制。計算機網(wǎng)絡終端設備,如銀行終端、商業(yè)POS(自動收款機)以及計算機外圍設備如打印機、通信終端和智能化UPS等。在這些設備中使用單片機,使其具有計算、存儲、顯示、輸入等功能,具有和計算機連接的接口,使計算機的能力及應用范圍大大提高。
總之,隨著信息時代的到來,傳統(tǒng)單片機固有的結(jié)構(gòu)缺陷,使其呈現(xiàn)出諸多弊端。其速度、規(guī)模、性能等指標越來越難以滿足用戶需求、因此單片機芯片的開發(fā),升級面臨著新的挑戰(zhàn)。
縱觀單片機的發(fā)展過程,可以預示單片機的發(fā)展趨勢,大致有:
1.低功耗CMOS化
MCS-51系列的80C51推出時的功耗達120mW,而現(xiàn)在的單片機普遍都在100mW左右,隨著對單片機功耗要求越來越低,現(xiàn)在的各個單片機制造商基本都采用了CMOS(互補金屬氧化物半導體工藝)。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,更適合于在要求低功耗像電池供電的應用場合。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。
2.微型單片化
常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口,中斷系統(tǒng)、定時電路、時鐘電路集成在一塊單一的芯片上,增強型的單片機集成了如A/D轉(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅(qū)動電路都集成在單一的芯片上,這樣單片機包含的單元電路就更多,功能就越強大。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做,制造出具有自己特色的單片機芯片。
3.主流與多品種共存
現(xiàn)在雖然單片機的品種繁多,各具特色,但仍以MCS-51為核心的單片機占主流,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***的WinBond系列單片機。以8031為核心的單片機占據(jù)了半壁江山,在一定的時期內(nèi),這種情形將得以延續(xù),將不存在某個單片機一統(tǒng)天下的壟斷局面,走的是依存互補,相輔相成、共同發(fā)展的道路。
總之,隨著信息時代的到來,傳統(tǒng)單片機固有的結(jié)構(gòu)缺陷,使其呈現(xiàn)出諸多弊端。其速度、規(guī)模、性能等指標越來越難以滿足用戶需求、因此單片機芯片的開發(fā),升級面臨著新的挑戰(zhàn)。
單片機應用領域
1.在智能儀器儀表上的應用
單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優(yōu)點,廣泛應用于儀器儀表中,結(jié)合不同類型的傳感器,可實現(xiàn)諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機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)字電路更加強大。例如精密的測量設備(功率計,示波器,各種分析儀)。
2.在工業(yè)控制中的應用
用單片機可以構(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、各種報警系統(tǒng),與計算機聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級控制系統(tǒng)等。
3.在家用電器中的應用
可以這樣說,現(xiàn)在的家用電器基本上都采用了單片機控制,從電飯煲、洗衣機、電冰箱、空調(diào)機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備,五花八門,無所不在。
4.在計算機網(wǎng)絡和通信領域中的應用
現(xiàn)代的單片機普遍具備通信接口,可以很方便地與計算機進行數(shù)據(jù)通信,為在計算機網(wǎng)絡和通信設備間的應用提供了極好的物質(zhì)條件,現(xiàn)在的通信設備基本上都實現(xiàn)了單片機智能控制,從手機,電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統(tǒng)、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話,集群移動通信,無線電對講機等。
5.單片機在醫(yī)用設備領域中的應用
單片機在醫(yī)用設備中的用途亦相當廣泛,例如醫(yī)用呼吸機,各種分析儀,監(jiān)護儀,超聲診斷設備及病床呼叫系統(tǒng)等等。
6.在各種大型電器中的模塊化應用
某些專用單片機設計用于實現(xiàn)特定功能,從而在各種電路中進行模塊化應用,而不要求使用人員了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如音樂集成單片機,看似簡單的功能,微縮在純電子芯片中(有別于磁帶機的原理),就需要復雜的類似于計算機的原理。如:音樂信號以數(shù)字的形式存于存儲器中(類似于ROM),由微控制器讀出,轉(zhuǎn)化為模擬音樂電信號(類似于聲卡)。
在大型電路中,這種模塊化應用極大地縮小了體積,簡化了電路,降低了損壞、錯誤率,也方便于更換。
7.單片機在汽車設備領域中的應用
單片機在汽車電子中的應用非常廣泛,例如汽車中的發(fā)動機控制器,基于CAN總線的汽車發(fā)動機智能電子控制器,GPS導航系統(tǒng),abs防抱死系統(tǒng),制動系統(tǒng)等等。
此外,單片機在工商,金融,科研、教育,國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途。
單片機的應用分7總他。都分類應該的方方面面都顯示出來了,所以說希望通過努力能夠?qū)W習撐握單片機,從而更能知道單片機的應用了就有知道單片機的用處范圍之廣!
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