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【摘 要】 随着当前社会经济的快速发展,电力技术在一定程度上不断进步,在当前的各个行业中嵌入式技术的开发及应用非常重视,并且在技术的应用中也表现的更加智能化。本文主要就对单片机中电子技术的应用与发展趋势进行有效的阐述和分析。
【关键词】 单片机;电子技术;应用;发展趋势
随着当前电子技术的不断发展,作为电子技术嵌入式系统的典型代表,单片机的开发与应用已成为社会各个领域的关注重点。通过对单片机在电子技术上的应用及开发进行进一步的分析,以加快其开发速度,能有效提升控制领域的可靠性与效率,对实现自动化、智能化的控制具有重要的意义。
一、单片机的发展、构成及工作原理
根据摩尔定律我们知道,相同面积的集成电路上的晶体管的数目在十八个月内变成原来的两倍,并且其性能也变为原来两倍。通俗的讲,也就是每十八个月,电子类产品的性能将会翻两番。现代电子技术的迅猛发展,嵌入式技术的发展也愈发成为研究的热点和各智能厂商开辟的新热点。单片机是集成电路芯片中的一种,是采用超大规模集成电路技术把各种功能模块集成在一块硅基片上的微型处理器系统。它具有体积小巧、高可靠性、成本低廉等优点,在工业控制、仪器仪表、家电等场合广泛应用。一般单片机的硬件最小的系统包括:CPU(中央处理器)、RAM(随机存储器)、ROM(只读存储器)、I/O(输入输出口),以上能实现最简单的单片机模块,它们通过地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)相互连接进行数据的传输交换。而随着电子技术的发展,Interrupt(中断系统)、Timer(定时器)、ADC(模数转换模块)甚至PWM(脉冲宽度调制)等模块也在PIC、STM-32、AVR等系列的单片机中常见。单片机的处理速度也有了飞速发展,从一开始的4位到现在的64位,并且晶振速度也已达到3.4G赫兹。作为最常见的嵌入式微处理器,单片机在推动电子技术的发展方面起到了先驱的作用。从处理器来理解,单片机即是一个小型计算机。CPU类似于计算机的处理器,负责运算处理等;RAM就类似于计算机的内存,掉电数据即失;ROM则相当于计算机中的硬盘,为掉电非易失模块,不同的是部分单片机的ROM为一次刻写的,有些可以多次擦写,具体根据应用场合进行选择;I/O口则根据外部设备进行选择,类似计算机中有USB、HDMI等接口可以用于不同的设备。
二、单片机与电子技术中的应用
强大的功能,低廉的价格,作为性价比最高的微型处理器,单片机在诸多领域得到了广泛应用。最早用在工业控制场合的单片机如今依然是工控界的中流砥柱,家用电器的智能化、人性化要求也促进了单片机进入家电产业,早期仪器仪表普遍采用机械式的结构,测量误差较大,精确的ADC模块和单片机的结合给仪器仪表界也带来了技术革命,在各个领域单片机都取得了很大成果。
(一)单片机在工业控制领域的应用
单片机在工业领域的应用提高了工业设备的性能。在汽车生产上,基于单片机技术的汽车操作系统性能更加稳定,操作更加方便。目前,单片机主要应用于控制性和数据采集系统,能够确保系统的稳定运行。随着计算机技术的发达,单片机和计算机技术实现了更好的结合,构建了先进的工业管理模式,形成了完整的企业控制系统,从而提高企业生产效率。另外,在工业领域,单片机还常应用于智能仪表中。工业领域的智能化是经济发展的必然结果,基于此的单片机功能也应逐渐提高,只有灵活性强、集成性高单片机才能应用于智能仪表,对电力、机械等领域的生产效率提高具有积极作用。另外,单片机在复杂工控领域具有控制复杂环境的作用。通过单片机对现场数据进行采集、分析、处理以及过程控制,从而实现全自动化的管理模式。
(二)单片机在仪器仪表中的应用
目前,在仪器仪表领域中,其发展方向逐渐趋向智能化。而在该领域中,单片机因其具有体积小及高度的集成度与可靠性,通过应用在仪器仪表中,能大大推进该行业的发展。随着单片机在仪器仪表中的广泛应用,能促进仪器仪表往数字化、智能化等方向进行发展。以大大提升仪器仪表在处理、测试及控制等方面的功能。如在航空中应用单片机技术,能有效提高仪器的集成性、准确性及可靠性,通过提升航空电子系统的智能化水平,从而降低事故的发生率。
(三)单片机在家用电器中的应用
家用电器中单片机的应用较为广泛。单片机的使用可在家用电器原有性能的基础上实现其智能化,优化产品的质量和性能,提高企业市场竞争力。如在洗衣机中加入单片机设计,可以实现机器对衣物类别的识别,并且可对衣服是否已经清洁做出判断,根据衣服的性质和洁净程度选择不同的洗涤时间。在电冰箱的使用上,单片机可以实现对食物进行自动分类,确定保鲜等级,从而可以方便使用者将食物存储于不同的温度之下。单片机作为一种智能设备,在生活中应该广泛,其自动对食物或用品的性质进行分类,有效的提高了家用电器的工作效率,为人们的生活带来了方便。目前,随人人们生活水平的提高,其对家用电器性能的要求也逐渐提高。使得单片机在家用电器中的应用越来越广泛,也逐渐趋于智能化。
(四)单片机在医疗器械中的应用
随着现代医学技术的不断发展及人们生活水平的不断提高,人们对健康的重视程度越来越高。由于单片机自身的优点,将其应用到医疗器械中,能实现对多种疾病的有效、准确分析,不仅能有效提高设备对疾病诊断的准确性,还能提高对症治疗的可靠性,从而降低误诊、漏诊等不良事件的发生率。而且,单片机的应用,还能实现医疗设备结构的自动化、智能化发展。如在超声波检测中应用,其对疾病的诊断更准确,更可靠。
三、单片机电子技术的发展趋势
(一)单片机CPU中央处理器的发展趋势
总线宽度影响单片机CPU中央处理器的数据处理功能,拓展总线的宽度有助于单片机性能的提高。基于此,单片机中央处理器正在从8位总线宽度朝16位和24位总线宽度发展。另外,未来单片机性能的提高还需要对总线的质量进行优化,调整CPU中央处理器的结构,引入双CPU处理模式,从而使单片机技术进一步得到发展。 (二)单片机的微型化
单片机微型化是其应用广泛的必然需求。目前,单片机在高科技领域的应用逐渐增多,其精细化和小体积更是得到很多精加工领域的青睐。因此,在未来发展中,单片机的体积将逐渐缩小。在电子技术的支持下,单片机各部分可以集中在单一性芯片中,体积较小,对设备的良好运作提供了基础。并且,单片机在电子技术的支持下,部分结构的性能将逐渐提高,可实现对PMW脉宽调制电路的有效应用。在这种条件下,正常运行的单片机所覆盖的单元电路发展迅速。单片机的功能呈现出多元化的发展模式,应用领域更加广泛。当然,在单片机体积减小的同时,要确保其功能,满足不同领域,不同设备的智能化需求。
(三)单片机低功耗下的半导体工艺
目前,在半导体制作上,要求单片机的功耗由传统的600MW降低至100MW。互补金属氧化物和互补高密度金属氯化物在半导体制作中应用广泛,这种全新的技术有助于降低其单片机的功耗。该技术确保了设备高速运行时性能不受影响,耗能不会提高。从而在低功耗的前提下实现了单片机速度的提高,提高了设备的运行效率。但这对单片机的功耗好其电池的选择具有严格的要求。
(四)单片机中存储器的发展趋势分析
目前,单片机在存储器中的运用成为主要趋势。在单片机的作用下,存储器的读写效率更高,并且很好的降低了存储器的电能消耗,确保其数据存储的安全性。存储器中的单片机应用逐渐被认可,并且使设备系统的性能逐渐得到提高。对于很多设备来说其出现早于单片机,但实际上单片机的应用极大的提高了其效率。也就是说,单片机对存储器的发展具有积极意义,是未来存储器发展需要探讨的问题。
四、结语
总之,单片机技术是电子技术发展中较为成功的一种。通过简单的结构就可实现对系统性能的调整。单片机的应用范围还应进一步拓展。电子信息智能化是未来企业的发展方向。我国电子市场产品更新快,这要求基于电子技术的单片机也要随时进行性能的革新。单片机的体积逐渐缩小的同时,其性能却在不断提高。未来单片机技术将朝着提高设备性能,实现设备的智能化为主。
参考文献:
[1]王德权.研究单片机在电子技术中的应用[J].科技与企业.2013(03)
[2]余加毅.浅谈单片机中电子技术的应用与发展[J].电子世界.2013(02)
[3]常小凯.试析电子技术中的单片机应用[J].科技信息.2013(02)
[4]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)
【关键词】 单片机;电子技术;应用;发展趋势
随着当前电子技术的不断发展,作为电子技术嵌入式系统的典型代表,单片机的开发与应用已成为社会各个领域的关注重点。通过对单片机在电子技术上的应用及开发进行进一步的分析,以加快其开发速度,能有效提升控制领域的可靠性与效率,对实现自动化、智能化的控制具有重要的意义。
一、单片机的发展、构成及工作原理
根据摩尔定律我们知道,相同面积的集成电路上的晶体管的数目在十八个月内变成原来的两倍,并且其性能也变为原来两倍。通俗的讲,也就是每十八个月,电子类产品的性能将会翻两番。现代电子技术的迅猛发展,嵌入式技术的发展也愈发成为研究的热点和各智能厂商开辟的新热点。单片机是集成电路芯片中的一种,是采用超大规模集成电路技术把各种功能模块集成在一块硅基片上的微型处理器系统。它具有体积小巧、高可靠性、成本低廉等优点,在工业控制、仪器仪表、家电等场合广泛应用。一般单片机的硬件最小的系统包括:CPU(中央处理器)、RAM(随机存储器)、ROM(只读存储器)、I/O(输入输出口),以上能实现最简单的单片机模块,它们通过地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)相互连接进行数据的传输交换。而随着电子技术的发展,Interrupt(中断系统)、Timer(定时器)、ADC(模数转换模块)甚至PWM(脉冲宽度调制)等模块也在PIC、STM-32、AVR等系列的单片机中常见。单片机的处理速度也有了飞速发展,从一开始的4位到现在的64位,并且晶振速度也已达到3.4G赫兹。作为最常见的嵌入式微处理器,单片机在推动电子技术的发展方面起到了先驱的作用。从处理器来理解,单片机即是一个小型计算机。CPU类似于计算机的处理器,负责运算处理等;RAM就类似于计算机的内存,掉电数据即失;ROM则相当于计算机中的硬盘,为掉电非易失模块,不同的是部分单片机的ROM为一次刻写的,有些可以多次擦写,具体根据应用场合进行选择;I/O口则根据外部设备进行选择,类似计算机中有USB、HDMI等接口可以用于不同的设备。
二、单片机与电子技术中的应用
强大的功能,低廉的价格,作为性价比最高的微型处理器,单片机在诸多领域得到了广泛应用。最早用在工业控制场合的单片机如今依然是工控界的中流砥柱,家用电器的智能化、人性化要求也促进了单片机进入家电产业,早期仪器仪表普遍采用机械式的结构,测量误差较大,精确的ADC模块和单片机的结合给仪器仪表界也带来了技术革命,在各个领域单片机都取得了很大成果。
(一)单片机在工业控制领域的应用
单片机在工业领域的应用提高了工业设备的性能。在汽车生产上,基于单片机技术的汽车操作系统性能更加稳定,操作更加方便。目前,单片机主要应用于控制性和数据采集系统,能够确保系统的稳定运行。随着计算机技术的发达,单片机和计算机技术实现了更好的结合,构建了先进的工业管理模式,形成了完整的企业控制系统,从而提高企业生产效率。另外,在工业领域,单片机还常应用于智能仪表中。工业领域的智能化是经济发展的必然结果,基于此的单片机功能也应逐渐提高,只有灵活性强、集成性高单片机才能应用于智能仪表,对电力、机械等领域的生产效率提高具有积极作用。另外,单片机在复杂工控领域具有控制复杂环境的作用。通过单片机对现场数据进行采集、分析、处理以及过程控制,从而实现全自动化的管理模式。
(二)单片机在仪器仪表中的应用
目前,在仪器仪表领域中,其发展方向逐渐趋向智能化。而在该领域中,单片机因其具有体积小及高度的集成度与可靠性,通过应用在仪器仪表中,能大大推进该行业的发展。随着单片机在仪器仪表中的广泛应用,能促进仪器仪表往数字化、智能化等方向进行发展。以大大提升仪器仪表在处理、测试及控制等方面的功能。如在航空中应用单片机技术,能有效提高仪器的集成性、准确性及可靠性,通过提升航空电子系统的智能化水平,从而降低事故的发生率。
(三)单片机在家用电器中的应用
家用电器中单片机的应用较为广泛。单片机的使用可在家用电器原有性能的基础上实现其智能化,优化产品的质量和性能,提高企业市场竞争力。如在洗衣机中加入单片机设计,可以实现机器对衣物类别的识别,并且可对衣服是否已经清洁做出判断,根据衣服的性质和洁净程度选择不同的洗涤时间。在电冰箱的使用上,单片机可以实现对食物进行自动分类,确定保鲜等级,从而可以方便使用者将食物存储于不同的温度之下。单片机作为一种智能设备,在生活中应该广泛,其自动对食物或用品的性质进行分类,有效的提高了家用电器的工作效率,为人们的生活带来了方便。目前,随人人们生活水平的提高,其对家用电器性能的要求也逐渐提高。使得单片机在家用电器中的应用越来越广泛,也逐渐趋于智能化。
(四)单片机在医疗器械中的应用
随着现代医学技术的不断发展及人们生活水平的不断提高,人们对健康的重视程度越来越高。由于单片机自身的优点,将其应用到医疗器械中,能实现对多种疾病的有效、准确分析,不仅能有效提高设备对疾病诊断的准确性,还能提高对症治疗的可靠性,从而降低误诊、漏诊等不良事件的发生率。而且,单片机的应用,还能实现医疗设备结构的自动化、智能化发展。如在超声波检测中应用,其对疾病的诊断更准确,更可靠。
三、单片机电子技术的发展趋势
(一)单片机CPU中央处理器的发展趋势
总线宽度影响单片机CPU中央处理器的数据处理功能,拓展总线的宽度有助于单片机性能的提高。基于此,单片机中央处理器正在从8位总线宽度朝16位和24位总线宽度发展。另外,未来单片机性能的提高还需要对总线的质量进行优化,调整CPU中央处理器的结构,引入双CPU处理模式,从而使单片机技术进一步得到发展。 (二)单片机的微型化
单片机微型化是其应用广泛的必然需求。目前,单片机在高科技领域的应用逐渐增多,其精细化和小体积更是得到很多精加工领域的青睐。因此,在未来发展中,单片机的体积将逐渐缩小。在电子技术的支持下,单片机各部分可以集中在单一性芯片中,体积较小,对设备的良好运作提供了基础。并且,单片机在电子技术的支持下,部分结构的性能将逐渐提高,可实现对PMW脉宽调制电路的有效应用。在这种条件下,正常运行的单片机所覆盖的单元电路发展迅速。单片机的功能呈现出多元化的发展模式,应用领域更加广泛。当然,在单片机体积减小的同时,要确保其功能,满足不同领域,不同设备的智能化需求。
(三)单片机低功耗下的半导体工艺
目前,在半导体制作上,要求单片机的功耗由传统的600MW降低至100MW。互补金属氧化物和互补高密度金属氯化物在半导体制作中应用广泛,这种全新的技术有助于降低其单片机的功耗。该技术确保了设备高速运行时性能不受影响,耗能不会提高。从而在低功耗的前提下实现了单片机速度的提高,提高了设备的运行效率。但这对单片机的功耗好其电池的选择具有严格的要求。
(四)单片机中存储器的发展趋势分析
目前,单片机在存储器中的运用成为主要趋势。在单片机的作用下,存储器的读写效率更高,并且很好的降低了存储器的电能消耗,确保其数据存储的安全性。存储器中的单片机应用逐渐被认可,并且使设备系统的性能逐渐得到提高。对于很多设备来说其出现早于单片机,但实际上单片机的应用极大的提高了其效率。也就是说,单片机对存储器的发展具有积极意义,是未来存储器发展需要探讨的问题。
四、结语
总之,单片机技术是电子技术发展中较为成功的一种。通过简单的结构就可实现对系统性能的调整。单片机的应用范围还应进一步拓展。电子信息智能化是未来企业的发展方向。我国电子市场产品更新快,这要求基于电子技术的单片机也要随时进行性能的革新。单片机的体积逐渐缩小的同时,其性能却在不断提高。未来单片机技术将朝着提高设备性能,实现设备的智能化为主。
参考文献:
[1]王德权.研究单片机在电子技术中的应用[J].科技与企业.2013(03)
[2]余加毅.浅谈单片机中电子技术的应用与发展[J].电子世界.2013(02)
[3]常小凯.试析电子技术中的单片机应用[J].科技信息.2013(02)
[4]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)