浅析单片机技术的应用前景及趋势
【摘要】单片机发展极为迅速，当前世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从8位、16位到32位等，但它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。
【关键词】单片机，技术应用，特点，趋势，挑战
一、单片机的应用场合
1.1智能仪器仪表。单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如各种智能电气测量仪表、智能传感器等。
1.2机电一体化产品。机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印机等。
1.3实时工业控制。单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、自动生产线等。
1.4家用电器。家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子还有分布式系统的前端模块等等。
二、单片机技术的发展特点
2.1单片机长寿命。8位、16位、32位单片机共同发展？这是当前单片机技术发展的一个动向。长期以来，单片机技术的发展是以8位机为主的。随着移动通讯、网络技术、多媒体技术等高科技产品进入家庭，32位单片机应用得到了长足发展。以Motorola？68K为CPU的32位单片机97年的销售量达8千万枚。过去认为由于8位单片机功能越来越强，32位机越来越便宜，使16位单片机生存空间有限，而16位单片机的发展无论从品种和产量方面，近年来都有较大幅度的增长。
2.2单片机速度越来越快。MPU发展中表现出来的速度越来越快是以时钟频率越来越高为标志的。而单片机则有所不同，为提高单片机抗干扰能力，降低噪声，降低时钟频率而不牺牲运算速度是单片机技术发展之追求。一些8051单片机兼容厂商改善了单片机的内部时序，在不提高时钟频率的条件下，使运算速度提高了很多，Motorola单片机则使用了琐相环技术或内部倍频技术使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率。68HC08单片机使用4.9M外部振荡器而内部时钟达32M，而M68K系列32位单片机使用32K的外部振荡器频率内部时钟可达16MHz以上。
2.3低噪声与高可靠性技术
为提高单片机系统的抗电磁干扰能力，使产品能适应恶劣的工作环境，满足电磁兼容性方面更高标准的要求，各单片机商家在单片机内部电路中采取了一些新的技术措施。如美国国家半导体NS的COP8单片机内部增加了抗EMI电路，增强了“看门狗”的性能。Motorola也推出了低噪声的LN系列单片机。另外他还有低电压低能耗等特点。
三、单片机技术的发展前景及趋势
由于通用型IC的仿冒现象比较严重，因此定制化IC将是未来单片机发展的主要方向。此外，尽管16位、32位单片机市场有所增加，但8位在未来三五年内仍将占主流，只是成长幅度会趋缓。从应用角度讲，盛扬看好消费类电子和家电产品，尤其是中小型家电产品，它属于比较成熟的单片机应用领域；其次是高端领域的车用产品。目前，盛扬已针对汽车周边领域推出系列产品，主要用于汽车防盗、车载电子、信息娱乐、胎压监测、里程表的面板等。
单片机拥有良好的应用前景，但厂商之间的竞争愈演愈烈。因此，对本土企业而言，要想脱颖而出，质量一定要好，同时还要注重产品的环保和可靠性，因为家电和汽车等产品对安全性的要求越来越高；其次，充分发挥本土厂商在特定应用领域的性价比优势。不过，这种性价比必须建立在性能过关、可靠度过关的基础上。
制作工艺CMO化。更小的光刻工艺提高了集成度，从而使芯片更小、成本更低、工作电压更低、功耗更低。CPU的改进。同时，采用双CPU结构，增加数据总线的宽度，提高数据处理的速度和能力；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。增大存储容量，片内EPROM的E2PROM化，程序的保密化，提高并行口驱动能力，以减少外围驱动芯片，增加外围？I/O？口的逻辑功能和控制的灵活性。最后，以串行方式为主的外围扩展；外围电路的内装化；和互联网连接已是一种明显的走向，可靠性及应用水平越来越高。
四、不断发展的单片机技术给工程师们提出个新的挑战
单片机从开发到产品端有很多关键阶段。首先，开发新产品需要了解市场需求和应用方面的技术，才能定IC的规格；IC规格定下来后才能进行IC设计；IC设计完成后要进行验证；验证完成后，要做演示版进行市场推广。这些阶段都要求单片机工程师具备优良的素质。
首先工程师们要懂技术，并注意技术经验的长期积累。比如定IC规格，这是决定IC成败的关键，规格定得好，IC才能做得好。但IC规格不能关起门来自己定，一定要与市场和产品端相结合。所以就要求工程师必须熟悉整机产品的整个研发和生产过程，要懂生产环节和产品的专业知识，懂IC内部的相关工艺和IC设计。因此，要完全掌握这项技术至少需要十年的经验积累，并且要一直做到工程主管的职位，才有可能完成。因此这种人才在任何一家公司都非常宝贵，大概只有2%的人能做。
其次要懂市场，对市场要有敏锐的洞察力，才可能做到技术管理的高层或工程领域的主管。否则，只能永远是一名普通的工程师。
参考文献：
[1] 王静. 注塑机智能监控器及其远程监控接口的设计与实现.浙江大学.2002