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单片机的发展与应用 李晓宁 （沈阳师范大学，辽宁沈阳110034） 摘要:单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、只读存储器ROM、随机存储器RAM、定时器/计数器、多种I/O口和中断系统等功能，集成到一块硅片上，构成的完善的微型计算机系统，在工业控制领域得到了广泛应用。由上世纪80年代的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。本文主要从单片机的发展、单片机的应用模式和应用领域、单片机的发展趋势三方面进行论述。 关键词：单片机；应用模式；发展趋势 ：TP368.11文献标志码：A：1000-8772（xx）08-0171-01 ：xx-02-10 作者简介：李晓宁（1993-），女，辽宁灯塔人，沈阳师范大学，本科在读。研究方向：电子信息工程。 一、单片机的发展 在微型处理器研究成功后，单片机紧接着就诞生了。美国英特尔公司在1972年研制出了第一块4位的单片机，随后又出现了8位单片机雏形，之后四年，MCS-48单片机问世。短短的几十年间，单片机经历了许多次的改朝换代，应用范围也十分广泛。 1976年，英特尔公司首先研制出了MCS-48，这款单片机为今后单片机的发展奠定了基础。 尽管当下单片机的种类繁多，但是最经典的单片机当属英特尔公司MCS-51系列单片机。MCS-51是在MCS-48的基础上开发而来，尽管它仍然是8位的单片机，但是相比于MCS-48，这款单片机的功能大大增强。除了上述功能之外，它的软硬件资料更加的丰富，品种更加全面，兼容性也相对加强。所以，它深受人们喜爱，应用也相当广泛。在中国，应用最广的单片机也是此种类型的单片机。预计近几年内，8位单片机仍是最主流的机型。 在8位单片机之后，16位的单片机也应运而生。其中最为典型的要数英特尔公司研制的MCS-96。相比于MCS-51，它的字长增加一倍，还具有四、八路的IO位A/D转换的功能，性能也有飞跃性地提升。 二、单片机的应用模式和应用领域 说起单片机的应用，首先应当了解单片机的控制功能，即在现实生活中单片机对计算机的控制。在线控制应用方面，计算机因自身处于系统之中，单片机必须满足控制能力强、功耗低、体积小、成本低等要求。 以单片机的类型来分类，单片机的控制功能可分为总线方式和非总线方式。 在总线方式的应用系统中，单片机都严格的具有完美的外部扩展总线。通过这些总线，可以十分便利地扩展到外围单元或者是外接设备的接口等。一般只有像工程系统、检测系统、智能仪表等复杂的系统才采用总线的方式。非总线的方式省去了在外部的并行总线，可以构成各种各样的小芯片，有限数量的引脚为用户提供了更多的I/O用户。一般只有小型的控制器，例如单元仪表、测控单元等，才采用非总线方式的应用系统。 1.家用电器领域：目前为止，中国的各种家用电器已放弃传统的控制电路，取而代之的是单片机控制，而成为由单片机控制的系统。例如洗衣机、空调机、电冰箱、摄像机、手机及其它音像视频设备的控制器，还有遥控车机器人等玩具控制等。 2.办公自动化领城：现代办公室中所使用的信息、通信产品，基本上都采用了单片机，如通用计算机系统中的磁盘驱动、键盘译码、绘图仪、打印机等。 3.商业营梢领域：由于在商业营销系统已广泛使用单片机的未来过程监测、工业控制器及机电一体化控制系统等，这些系统除一些小型工控机之外，许多都是单片机核心的单机或多机网络系统。如工业机器人的控制系统是由中央控制、感觉系统、行走系统、等节点构成的多机网络系统。 4.智能仪表与集成智能传感器：目前各种电气测仪表、变送器，基本上采用单片机应用系统替代传统的系统。使单片机系统增加了各种智能化功能，如数据处理、存储、判断、联网、查找和语音功能等。将单片机与传感器相结合，变成了全新的的智能传感器，它将传感器初级变换后的电作进一步地变换处理，输出能大幅度的满足较远距离传送、能与计算机端口传送的数字信号。例如，将单片机与压力传感器集成在一起的徽小型压力传感器可随钻机送至井下，以反馈井底的压力状况。 5.电子系统：通常在汽车与航空航天电子系统中的集中显示系统、自动驾驭系统、通信系统以及动力监测控制系统、运行监视器(黑匣子)等都要成为冗余的网络系统。 三、单片机的发展趋势 1.CPU内核仍将以CISC为主，但会逐渐的向RISC进化：在传统微控制器范围内还是以当初Intel确立的复杂指令集系统CISC和哈佛结构为主。只有一小部分厂家生产精简指令集计算机，而且仍然保留哈佛的分立存储器结构，但是并没有采用冯诺依曼的程序数据相结合的基本结构，不过仍有向RISC转化的趋势。 2.指令的执行速度加快：减少每机器周期包含的振荡器周期数，或者提高8位的振荡器频率，都可以提高指令的执行速度。如pihlPis公司把12MHz的80C51从每机器周期所含振荡器周期数由12改为6，获得2倍速，Wibnnad公司由21改为3，获得4倍速。目前8位微控制器的频率一般可以高至3MHz一40MHz。所以，可以比较容易地把原来的1MIPS提高到10MIPS。但是，目前指令执行速度提高到50MIPS一100MIPS的都是RISC指令的8位微控制器。 四、结语 从上面论述可以看出，单片机的作用绝不仅仅只限于它所具有的功能和它所带来的巨大利益，它从最基础的地方改变着我们之前所用的传