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单片机的电子技术应用

摘要:随着单片机及应用技术的不断深度发展和日臻完善,嵌入式单片机应用系统技术已经成为现代电子技术的核心技术。嵌入式单片机应用系统技术与各种传统专业技术有机结合,实现了各种传统专业设备的智能化升级,深刻影响和改变着人类的工作与生活方式。因此,不断广泛深入开展单片机应用系统在现代电子技术中的应用研究开发,不断提高各种传统专业设备的智能化升级改造,是广大从业者努力工作的方向和目标。

关键词:单片机;电子技术;应用

单片机是嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit简称MCU),是应用超大规模集成电路设计制造技术,在一块芯片上集成了中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、输入/输出I/O接口电路、串行通信接口电路、中断系统、定时器/计数器、显示驱动电路、脉宽调制电路、模/数A/D转换电路、数/模D/A转换电路等组成一台计算机的完整的各个功能单元电路,相当于把一个计算机最小系统集成到一个芯片上。根据单片机的适用范围分为通用型和专用型;根据单片机是否提供并行总线分为总线型和非总线型;根据单片机的应用领域分为工控型和家电型。根据单片机的数据总线宽度的分为4位、8位、16位和32位。单片机及应用技术是现代电子技术应用发展的一个重要领域。单片机典型特征是功能齐全、实时控制功能强、抗干扰能力强、体积小、质量轻、功耗低、价格低,因而在各种传统生产生活领域得到广泛应用,既提升了设备功能、性能指标和质量,也使得功能电路设计与实现更加简单、可靠性更高、成本更低,实现人类生产生活设施设备的电子化、自动化、信息化和智能化升级换代。

1单片机在电子技术中的应用

(1)单片机在工业控制中的应用。单片机在工业控制中主要应用于工业设备的现场控制级,主要实现数据实时采集和实时自动控制功能。与上位中央控制计算机联网,实现生产设备、工艺流程的自动化、信息化和智能化的管理与控制一体化。特别是对于可能造成人身危害的特殊工作环境的设备自动化、智能化改造,降低人工作业可能带来的危害和安全隐患,具有极其重要的意义。例如计算机集成制造系统管理与控制、计算机集成过程系统管理与控制、智能楼宇电梯和门禁的智能管理与控制、电力系统数据采集监测智能管理与控制、公路水路轨道航空等交通信号智能管理与控制、各种灾害监测与报警系统等等。(2)单片机在自动化仪器仪表中的应用。单片机在仪器仪表中的应用使得传统仪器仪表实现数字化、微型化和智能化,极大提升仪器仪表检测与控制功能。单片机与不同传感器的结合实现相应物理量的测量与信号转换,设置特定的控制程序实现对特定技术参数的自动化智能化控制。例如温度、湿度、压强、流量、速度、长度、角度、硬度、电压、电流、频率、元素、浓度等等。如数字电度表、数字万用表、数字示波器、数字游标卡等等。(3)单片机在家用电器中的应用。单片机几乎植入了所有家用电器中,实现了家用电器使用功能的智能化,为整个家庭家用电器的一体化智能化控制提供了基础,极大程度改善了人类的生活条件。例如防盗门锁数字智能化、电饭煲、电磁炉、微波炉、洗衣机、电冰箱、空调机、电视机及音响、吸尘器等等。(4)单片机在医用设备中的应用。单片机广泛应用于各种检测和治疗的医用设备中,改善了医生的检查治疗手段,提高诊断的准确性和治疗操作的安全可靠性,使患者得到了高质量的治疗服务。例如医用X射线影像机、医用CT影像机、医用呼吸机、医用各种检验分析仪器、医用超声波检查系统、医用供氧系统和病床呼叫系统等等。(5)单片机在通信设备中的应用。所有通信终端设备中广泛使用单片机,通信设备通过单片机通信接口接入计算机网络进行数据传输。例如手机、智能楼宇通信系统、小型程控交换机、车载电台等等。(6)单片机在汽车电子控制与检测中的应用。单片机在汽车电子控制中的应用包括汽车发动机智能电子控制、导航系统、ABS防抱死系统、自动驾驶系统、安全保障系统等等。单片机在汽车检测中的应用包括汽车性能安全检测和汽车性能综合检测成套设备,可以检测汽车四轮定位参数、底盘输出功率、发动机功率、车速、制动、排放、灯光、噪声等等性能指标。(7)单片机在模块化系统中的应用。在模块化系统中利用单片机实现特定功能,与传统功能的模拟或数字电子电路相比较,体积更小、故障率更低、可靠性更高、成本更低。(8)单片机在金融、教育、物流等领域也有着广泛的应用

2单片机技术的最新发展动态

一方面单片机应用系统与各种传统专业设备的嵌入式结合,提升了各种传统专业设备的智能化升级改造;另一方面不断出现的、更广泛的的各种传统专业设备的更新改造的要求,推动了单片机应用系统的不断发展与进步。单片机技术的最新发展方向主要是以下几个方面:(1)采用CMOS电路,适应比较宽范围的工作电压、比较低的功率损耗以及全面功耗管理。(2)采用RISC体系结构和精简指令,通过增加程序存储器的宽度,实现一个地址单元存放一条指令,实现并行操作,极大提高指令运行速度。(3)采用片上系统SOC(SystemOnChip)技术,实现单片机除传统常用功能电路模块以外的专用功能电路模块的集成。如:局部网络控制模块CAN总线、变频控制的脉宽调制PWM控制模块等等。复合功能电路模块,如把单片机与DSP的功能集成在一起,一片芯片上包括微控制器和DSP、数据和程序存储器、外围专用集成电路,实现高速计算和快速傅里叶变换处理,大大提高了传统单片机的功能。(4)片内存储器改进与发展,扩大片内程序存储器和数据存储器容量,提高抗干扰性能和程序的保密性。(5)基于ISP在线系统可编程技术实现了系统程序的串行编程下载和在线模拟仿真调试。基于IAP在应用可编程技术实现对目标系统在线远程诊断、远程调试、远程更新。(6)单片机与外围设备接口由并行外围总线接口向以串行外围总线接口发展,具有方便、灵活、简单、占用I/O资源少的优点。

3结束语

以上关于单片机在电子技术中的应用分析及处理对策,是本人结合自己在工作实践中的心得体会提出的基本设想,对于实现单片机在电子技术中的有效应用,实现单片机技术的不断发展是非常重要的。

作者:李丽艳 单位:江西工程学院

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