单片机的发展趋势

回顾过去 展望未来 论单片机发展趋势及其应用 没电，可以利用太阳能发电；没水，可以南水北调很多问题，都可以解决，可是地 球的资源面对那么大人口，它不是无限，因此，我们的发明家、研究者用科学为后世造福，环 境污染严重，资源匮乏，曾经我们人类还是靠着烧木材生火煮饭，我们现在可以大胆的假设， 如果我们还是按照就方法，但是每天消耗的木材和树木的生长不成正比，换句话说，消耗的远 大于再生长，那么地球早晚会秃头，而且会使环境污染更严重，到底臭氧层空洞一个个问 题将会等待着我们，但是现在我们有电饭煲，一系列问题也一扫而光，一个按键省时又省力， 是什么有这股神奇的力量？答案很简单就是单片机。它的功用不仅仅如此，洗 衣 机 、 电 冰 箱 、 空 调 机 、 彩 电 、 音 响 视 频 器 材 、 电 子 秤 量 设 备 中 都 有 着 它 的 身 影 。 那我们不得不问一句，单片机哪来的？总不能从石头里蹦出来吧，而是 1972 年 4 月，霍夫 等人开发出第一个 8 位微处理器 Intel 8008。后来逐渐改进和发展，1976 年 intel 公司研制 出 MCS-48 系列 8 位的单片机，这标着单片机的问世，并广泛用于微型计算机和工业自动控制 设备。 现 如 今 单 片 机 渗 透 到 我 们 生 活 的 各 个 领 域 ， 几 乎 很 难 找 到 哪 个 领 域 没 有 单 片 机 的 踪 迹 。 导 弹 的 导 航 装 置 ， 飞 机 上 各 种 仪 表 的 控 制 ， 计 算 机 的 网 络 通 讯 与 数 据 传 输 ， 工 业 自 动 化 过 程 的 实 时 控 制 和 数 据 处 理 ， 广 泛 使 用 的 各 种 智 能 IC 卡 ， 民 用 豪 华 轿 车 的 安 全 保 障 系 统 ， 录 像 机 、 摄 像 机 、 全 自 动 洗 衣 机 的 控 制 ， 以 及 程 控 玩 具 、 电 子 宠 物 等 等 ， 这 些 都 离 不 开 单 片 机 。 更 不 用 说 自 动 控 制 领 域 的 机 器 人 、 智 能 仪 表 、 医 疗 器 械 以 及 各 种 智 能 机 械 了 。 因 此 ， 单 片 机 的 学 习 、 开 发 与 应 用 将 造 就 一 批 计 算 机 应 用 与 智 能 化 控 制 的 科 学 家 、 工 程 师 。 举 几 个 例 子 ： 1.在 各 种 大 型 电 器 中 的 模 块 化 应 用 某 些 专 用 单 片 机 设 计 用 于 实 现 特 定 功 能 ， 从 而 在 各 种 电 路 中 进 行 模 块 化 应 用 ， 而 不 要 求 使 用 人 员 了 解 其 内 部 结 构 。 如 音 乐 集 成 单 片 机 ， 看 似 简 单 的 功 能 ， 微 缩 在 纯 电 子 芯 片 中 （ 有 别 于 磁 带 机 的 原 理 ） ， 就 需 要 复 杂 的 类 似 于 计 算 机 的 原 理 。 如 ： 音 乐 信 号 以 数 字 的 形 式 存 于 存 储 器 中 （ 类 似 于 ROM） ， 由 微 控 制 器 读 出 ， 转 化 为 模 拟 音 乐 电 信 号 （ 类 似 于 声 卡 ） 。 在 大 型 电 路 中 ， 这 种 模 块 化 应 用 极 大 地 缩 小 了 体 积 ， 简 化 了 电 路 ， 降 低 了 损 坏 、 错 误 率 ， 也 方 便 于 更 换 。 2.单 片 机 在 汽 车 设 备 领 域 中 的 应 用 单 片 机 在 汽 车 电 子 中 的 应 用 非 常 广 泛 ， 例 如 汽 车 中 的 发 动 机 控 制 器 ， 基 于 CAN 总 线 的 汽 车 发 动 机 智 能 电 子 控 制 器 ， GPS 导 航 系 统 ， abs 防 抱 死 系 统 ， 制 动 系 统 等 等 此 外 ， 单 片 机 在 工 商 ， 金 融 ， 科 研 、 教 育 ， 国 防 航 空 航 天 等 领 域 都 有 着 十 分 广 泛 的 用 途 。 用不胜枚举 车载斗量形容单片机并不为过，现在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，数不胜数，应有尽有，有与主流 C51 系列兼容的，也有不 兼容的，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。 纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势，大致有： 一、更生活化 目前，随着我国国民经济的发展和人民物质文化生活水平的不断提高，人们 在忙于工作之余，人们对生活的质量要求越来越高。 举例： 1、豆浆机是一种新型的家用饮料机，以黄豆为原料，直接加工成熟的热豆浆。若在黄豆中 配以芝麻、花生、杏仁等佐料，可以做出各种风味的鲜美饮料。 豆浆机由粉碎黄豆的搅拌机、 豆浆加热器和控制电路三大部分组成。用单片机研制的全自动豆浆机的控制电路，只要按下启 动按键，豆浆机就开始工作，一会儿就能喝到美味又营养的豆浆。整个过程由单片机全自动控 制，用起来更加地方便、更加的安全。 2、现在的父母不仅要面对工作的压力，带孩子的问题也困扰着不少的父母，而智能遥控音 乐婴儿车可以减缓父母的问题。其由婴儿车智能控制模块、检测系统、遥控模块、显示模块、 执行系统、音乐模块等几部分构成。 (1)婴儿车智能控制系统采用嵌入式系统设计，能够自动运行，处理数据，控制和协调各 部分模块工作。用户可以在本系统开发的基础上对婴儿车的各部分进行观察和控制。同时可通 过按键板或红外遥控器对系统进行控制。 (2)检测模块又分为声音检测、尿湿检测和温度检测。分别对婴儿是否睡醒、婴儿是否尿 湿、奶水温度分别给 89C52 对应的信号。其中各个检测模块均受系统控制。 (3)遥控模块采用 NEC 制式红外遥控，可遥控 MP3 解码的播放模式、音乐效果、选歌、音 量、系统的时间调节各个模块的控制和协调。 (4)显示部分采用 LCD12864 液晶屏显示，可显示时间、倒计时时间、奶瓶温度、湿度状态。 (5)执行机构又分为机械执行和声音执行，从而更完美地模拟出人的效果。 3、空调器已广泛应用于社会的各种场合，直流变频空调器因具有节能、低噪、恒温控制、全 天候运转、启动低频补偿、快速达到设定温度等性能，使空调的舒适性大大提高，将越来越受 到人们的喜爱。单片机技术的广泛应用，直流变频技术及模糊控制技术在空调器嵌入式控制领 域的成功应用，半导体功率器件的迅速发展为直流变频控制的推广提供了技术保障。 二、低碳化 2010 世博会已逐渐离我们远去，但是上海世博会的理念一直与我们紧密相连。 1、低功耗 CMOS 化 MCS-51 系列的 8031 推出时的功耗达 630mW，而现在的单片机普遍都在 100mW 左右，随 着对单片机功耗要求越来越低，现在的各个单片机制造商基本都采用了 CMOS(互补金属氧化物 半导体工艺) ，由于 CHMOS 技术的进小，大大地促进了单片机的 CMOS 化。CMOS 电路的特点是 低功耗、高密度、低速度、低价格。CMOS 虽然功耗较低，但由于其物理特征决定其工作速度不 够高，而 CHMOS 则具备了高速和低功耗的特点，这些特征，更适合于在要求低功耗象电池供电 的应用场合。所以我相信这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。 2、低电压化 几乎所有的单片机都有 WAIT、STOP 等省电运行方式。允许使用的电压范围越来 越宽，一般在 36V 范围内工作。低电压供电的单片机电源下限已可达 12V。目前 0.8V 供电的 单片机已经问世。 3、低噪声与高可靠性 为提高单片机的抗电磁干扰能力，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，各单片厂家在单片机内部电路中都采用了新的技术措施。 三、高性能化 主要是指进一步改进 CPU 的性能，加快指令运算的速度和提高系统控制的可靠 性。采用精简指令集（RISC）结构和流水线技术，可以大幅度提高运行速度。现指令速度最高 者已达 100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒） ，并加强了位处理功能、 中断和定时控制功能。这类单片机的运算速度比标准的单片机高出 10 倍以上。由于这类单片 机有极高的指令速度，就可以用软件模拟其 I/O 功能，由此引入了虚拟外设的新概念。 四、异步串行扩展技术化。在用单片机开发各种嵌入式应用系统时,异步串行通信是经常要用 到的一种通信模式,很多应用中还要求实现多路异步串行通信。大家平时熟悉的各种厂家的单 片机,绝大部分片上只提供一个硬件 UART 模块,利用它可以方便实现一路串行通讯。PIC 系列单 片机也不例外,在其丰富的产品家族成员中,除高端系列（PIC17/18）一些型号片上带有两路硬 件 UART 模块外,其它