论单片机在电子技术中的应用

　　摘要：单片机又被称为微控制器，被广泛地应用到了工业控制领域上，对于电子技术的发展起到了极为重要的作用。现代人们的生活中离不开单片机的身影，无论是机械产品，还是电子产品，几乎都会集成有单片机。本文首先从智能仪器仪表、工业控制、家用电器、医用设备领域、汽车电子等方面分析了单片机在电子技术中的应用范围，其次，深入地探讨了单片机的发展趋势，具有一定的参考价值。
　　关键词：单片机；发展趋势；电子技术
　　中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1674-7712　（2012）　14-0030-01
　　一、前言
　　单片机又被称为微控制器，被广泛地应用到了工业控制领域上，对于电子技术的发展起到了极为重要的作用。虽然只是集中在一块芯片上，但是单片机是一个完整的计算机系统，具有定时器、通讯接口、外存、外部总线系统、中断系统、内部总线系统、内存、CPU等，甚至还有些单片机还集成了网络、图像、声音的输出输入系统。从最早的4位、8位单片机开始，目前已经发展到32位300M的高速单片机[1]。
　　现代人们的生活中离不开单片机的身影，无论是机械产品，还是电子产品，几乎都会集成有单片机。汽车配备40多部单片机，而鼠标、键盘、手机、掌上电脑、电子玩具、电话、家用电器、计算器等都配有1-2部单片机，对于那些较为复杂的工业控制系统而言，甚至会有数百台、数千台单片机在同时工作。可以这么说，单片机的数量甚至比人类的数量还要多[2]。
　　二、单片机在电子技术中的应用范围
　　（一）单片机在智能仪器仪表上的应用
　　单片机以使用方便、扩展灵活、微型化、体积小、可靠性高、速度快、控制功能强、集成度高等诸多优点，也被广泛应用于智能仪器仪表领域。单片机的出现有效地促进了仪器仪表向柔性化、智能化、综合化、多功能化、数字化方面转化，将过去传统的控制仪器仪表、测量仪器仪表完全颠覆，由单片机构成的智能仪表集控制、处理、测量等多种功能于一体，较过去的数字电路和电子电路而言，显得更加的强大有用，给仪器仪表的发展打下了坚实的基础。例如，东芝首款基于ARM　Cortex（TM）-M0内核的单片机TMPM061FWFG，通过内置高精度AD转换器优化了智能电表性能，这是一款全新的32位RISC微控制器，这款全新的TMPM061FWFG是东芝公司首款Cortex?-M0器件，专为智能电表而设计。它为智能电表的设计提供了单芯片解决方案，它整合了高精度24-位Delta-Sigma　AD转换器，一个功率计算引擎及内置了其它特殊功能IP。ARM　Cortex?-M0是ARM公司推出的最小型处理器，它具有非常小的芯片面积、极低功耗、最少代码量的特点，但它的制造成本却与传统的8位或16位MCU相同。ARM公司具有大量的应用软件和统一的开发环境，这也有助于节省开发成本，内置了一个非常精确的实时时钟，该时钟可通过其内置温度传感器调节温度补偿，调节精度可达0.5ppm　。采用3个高精度24-位Delta-Sigma　AD转换器可同时测量交流电源的电流和电压。
　　（二）单片机在工业控制中的应用
　　由于单片机可以构成形式多样、各具特色的数据采集系统和控制系统，故其被广泛应用于工业控制领域，例如各种报警系统控制、电梯智能化的控制、自动化仪表控制、安全阀控制、自动化流水线的智能化管理等。
　　（三）单片机在家用电器中的应用
　　单片机目前已经被大量应用于家用电器的市场开拓和更新中。如根据对象的情景模式、周围环境来将光圈速度进行自动调节的摄像机和照相机　；可以根据食物种类来选择加热时间、加热温度的微波炉；　可以自动选择冷藏时间、冷藏温度，有效识别食物保鲜程度、食物种类的冰箱；可以根据脏物程度、衣物种类来自动选择洗涤强度、洗涤时间的洗衣机；由单片机控制的高级电视游戏机、电子玩具等。与此同时，随着单片机的技术不断成熟和发展，家用电器的性能价格都得到了很大的提高[3]。
　　（四）单片机在医用设备领域中的应用
　　随着人们生活水平的快速提高，人民对于医疗卫生和自身健康的关注度也日益增加，医疗设备灭菌消毒就显得尤为重要，但是一些小诊所、小医院的自动化的程度太低，消毒灭菌设备极为简陋，很难有效控制消毒灭菌的质量。而单片机由于使用方便、扩展灵活、功能强、体积小的特点，正在逐渐地在医用设备领域得到了大量的应用，如病床呼叫系统、监护仪、超声诊断设备、分析仪、医用呼吸机等等。
　　（五）单片机在汽车电子领域中的应用
　　汽车电子中应用到单片机的地方非常广泛，例如胎压检测、制动系统、abs防抱死系统、GPS导航系统、发动机智能电子控制器等。例如丰田汽车利用单片机来进行雷达探测行人、障碍物，系统通过刹车和方向控制车体。在遇到紧急刹车也难以避开行人或障碍物时，自动控制系统可改变车体方向，从而避开冲撞。
　　三、单片机的发展趋势
　　（一）微型单片化
　　目前所用的单片机都将时钟电路、定时电路、中断系统、串行通信接口、并行通信接口、中央处理器（CPU）、只读程序存储器（ROM）、随机存取数据存储（RAM）集成在一块芯片上，而单片机的发展趋势正朝着微型化的方向发展，具有的功能更加强大，所包含的单元电路更加多，甚至还包括了LCD（液晶）驱动电路、WDT（看门狗）、PMW（脉宽调制电路）、A/D转换器等，另外，功耗还更低、重量更轻、体积更小。
　　（二）低功耗CMOS化
　　我们目前所大量使用的单片机功耗大概都在100　MW左右，而最早的单片机功耗大概在630　MW左右。而且单片机的发展趋势是朝着低功耗的方向大力发展。目前互补金属氧化物半导体工艺就是一种有效地减少单片机功耗的工艺技术，更加适合于要求低功耗如电池供电的应用场合。
　　参考文献：
　　[1]吴岩.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J].黑龙江科技信息.2011（09）：112-115.
　　[2]高洪涛，马凯.C8051F单片机低功耗系统设计方法探讨[J].科技资讯.2008（12）：155-157.
　　[3]游晓容，徐东.单片机在汽车速度、加速度测量系统中的硬软件设计[J].科技信息，2010（07）：160-165.