隨著計算機技術的發展和在控制系統中的廣泛應用,以及設備向小型化、智能化發展,作為高新技術之一的單片機以其體積小、功能強、價格低廉、使用靈活等優勢,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,對環境的溫度和濕度都有較好的適應性,可以在工業條件下穩定工作。
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中,例如對工業上各種窯爐的溫度、酸度、化學成分的測量和控制。將測量技術、自動控制技術和單片機技術相結合,充分發揮其數據處理功能和實時控制功能,使系統工作處于最佳狀態,提高系統的生產效率和產品質量。
從航空航天、地質石油、冶金采礦、機械電子、輕工紡織等行業的分布系統與智能控制以及機電一體化設備和產品,到郵電通信、日用設備和器械,單片機都發揮了巨大作用。其應用大致可分為以下幾方面:
①機電一體化設備的控制核心。機電一體化是機械設備發展的方向。單片機的出現促進了機電一體化技術的發展,它作為機電產品的控制器,充分發揮其自身優點,大大強化了機器的功能,提高了機器的自動化、智能化程度。最典型的機電產品機器人,每個關節或動作部位都是一個單片機控制系統。
②數據采集系統的現場采集單元。大型數據采集系統,要求數據采集的同步性和實時性要好。使用單片機作為系統的前端采集單元,由主控計算機發出采集命令,再將采集到的數據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。
③分布控制系統的前端控制器。在直接控制級的計算機分布控制系統(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,進行數據采集、反饋計算、控制輸出,并在上位機命令的指揮下進行相應協調工作。
④智能化儀表的機芯。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,還可進行數字PID調節,軟件消除電流熱噪聲等等,解決傳統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。甚至有的保健治療儀中也采用了單片機控制。
⑤消費類電子產品控制。該應用主要反映在家電領域,如洗衣機、空調器、保安系統、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,并實現了智能化、最優化控制。
⑥終端及外圍設備控制。計算機網絡終端設備,如銀行終端、商業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,傳統單片機固有的結構缺陷,使其呈現出諸多弊端。其速度、規模、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,升級面臨著新的挑戰。
縱觀單片機的發展過程,可以預示單片機的發展趨勢,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展的主要途徑。
2.微型單片化
常規的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數據存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口,中斷系統、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轉換器、PMW(脈寬調制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅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,兼容其結構和指令系統的有PHILIPS公司的產品,ATMEL公司的產品和中國***的WinBond系列單片機。以8031為核心的單片機占據了半壁江山,在一定的時期內,這種情形將得以延續,將不存在某個單片機一統天下的壟斷局面,走的是依存互補,相輔相成、共同發展的道路。
總之,隨著信息時代的到來,傳統單片機固有的結構缺陷,使其呈現出諸多弊端。其速度、規模、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,升級面臨著新的挑戰。
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點,廣泛應用于儀器儀表中,結合不同類型的傳感器,可實現諸如電壓、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字化、智能化、微型化,且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備(功率計,示波器,各種分析儀)。
2.在工業控制中的應用
用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統。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,與計算機聯網構成二級控制系統等。
3.在家用電器中的應用
可以這樣說,現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.在計算機網絡和通信領域中的應用
現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據通信,為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件,現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制,從手機,電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統、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.單片機在醫用設備領域中的應用
單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛,例如醫用呼吸機,各種分析儀,監護儀,超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。
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部結構。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:音樂信號以數字的形式存于存儲器中(類似于ROM),由微控制器讀出,轉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,例如汽車中的發動機控制器,基于CAN總線的汽車發動機智能電子控制器,GPS導航系統,abs防抱死系統,制動系統等等。
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學習撐握單片機,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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