單片機技術(shù)論文
單片機技術(shù)論文
單片微型計算機簡稱單片機,它具有結(jié)構(gòu)簡單,重量輕,價格低等優(yōu)點。學(xué)習(xí)啦小編為大家整理的單片機技術(shù)論文，希望你們喜歡。
單片機技術(shù)論文篇一
單片機的發(fā)展趨勢
【摘要】隨著社會的發(fā)展，單片機這個領(lǐng)域上也進入了百花齊放的時期，在世界范圍內(nèi)的芯片方面的制作公司，它們都開發(fā)了屬于自己的單片機，從8位到16位甚至是到32位，其種類可謂是數(shù)不勝數(shù)，而其中有對主流的C51系列方面可以兼容的，還有與其不兼容的，可謂是各有特色同時還相互互補，而這些都為單片機這個領(lǐng)域的發(fā)展提供了更加廣闊的空間。
【關(guān)鍵詞】單片機 發(fā)展趨勢 種類
一、單片機的概述
單片機就是一種集成于電路上的芯片，在采用了超大型的集成電路上的技術(shù)使得那些有數(shù)據(jù)處理的能力的部分，如中央處理器CPU和隨機儲存器RAM還有只讀儲存器ROM以及多種I/0口同時還有中斷系統(tǒng)，以及定時器等等，把它們?nèi)考傻揭黄?，使其在一個硅片上就能構(gòu)造成為一個雖然很小但是功能完善的系統(tǒng)。而這種計算機式的系統(tǒng)也可以分為兩個種類，第一種就是我們平?？梢砸姷降哪欠N普通計算機，而另外一種就是嵌入式的，而這種系統(tǒng)通常被用來控制又或者是監(jiān)控一些事物而被集成到了另外的一個系統(tǒng)上面。
二、單片機的發(fā)展經(jīng)歷
首次出現(xiàn)單片機的時候是在20世紀的70年代末期，而發(fā)展到如今，在單片機這個領(lǐng)域上因為其特征也可以把它分為以下幾個階段：
第一個階段可謂是初級階段，而這個階段的發(fā)展主要在控制上的發(fā)展。而這個階段的時間點則是1974年-1976年，在這個階段中主要的目的就是為了尋找一個最好的結(jié)構(gòu)從而讓單片機能夠嵌入到系統(tǒng)之中，但同時也因為當(dāng)時其技術(shù)上的限制，當(dāng)時的單片機是采用的雙片這種形式。
第二個階段則主要是對單片機的探索，而這個階段的時間點則是1976年到1978年，由于當(dāng)時單片機的性能方面還比較低，所以很多公司開始在工控這個領(lǐng)域上進行了探索，并且全部都取得了不錯的效果。而這些公司主要包括Intel公司以及Motorola等，而單片機這個名次也是在這個階段出現(xiàn)的，而這也是SCM所誕生的時代，雖然此時的單片機性能上依舊很低而且品種上也很少，在組成上，它是由一個芯片構(gòu)成的，但是它具有了CPU以及并行口還有定時器和RAM以及ROM，所以說，它也是真正意義上的單片機。但是不可忽略的是由于其依舊在起步階段，所以在CPU上功能并不是狠強，而IO口這個方面上，種類及其數(shù)量也非常少，同時其ROM以及RAM也十分的有限。也因此，當(dāng)時的單片機僅僅只能被應(yīng)用在一些相對來說簡單一點的場合。
第三個階段的主要內(nèi)容在于單片機的完善上。這個階段的時間點在于1978年-1982年。在當(dāng)時的代表公司Intel公司中，推出了一個更加完善的單片機系列，這種系列被稱為MCS-51，而這種系列不同于之前的MCS-48，其具有了更好的優(yōu)點。首先的就是它具有完整的外部總線。這種系列有著更加完善的結(jié)構(gòu)，它包括著8位數(shù)據(jù)上的總線和16位地址上的總線以及控制上的總線。其次的就是在CPU中，外圍的功能單元得到了集中的管理。然后還有一點就是指令系統(tǒng)上的增強，整個系統(tǒng)賤賤變得完善同時也更加豐富，與此之外還家了很多控制功能上的指令來使整個系統(tǒng)變得更加方便。
三、單片機的種類
按照生產(chǎn)的廠家來分類：英特爾公司與摩托羅拉公司以及國家辦導(dǎo)體公司，與此之外還有仙童公司和莫斯特克公司以及羅克威爾公司和微芯片公司等等，而這些主要在美國地方，在日本的還有日本的電氣公司以及富士通公司，同時松下公司以及日立公司和日電公司，與此之外還有東芝公司以及荷蘭的飛利浦和德國的西門子等，這些公司都是單片機的主要生產(chǎn)公司。
按照單片機的字長來分類：4位單片機，4-BIT系列的，這種單片機的控制上的功能相對較弱，其CPU每次僅僅只能夠處理4位二進制。也由于其局限性這種單片機也經(jīng)常會被用于計算器及各種智能的單元上，或者也可以被用作是遙控器。另外一種就是8位單片機，這種單片機在控制這方面的功能上則強于4位單片機，同時這種單片機的品種也更加齊全，與4位的相比，這種單片機不僅僅在儲存的容量以及尋址的范圍上有了大大的提高。同時在中斷源以及并行I/O接口還有定時器以及計數(shù)器的個數(shù)上都有了一些提高。與此之外的是在指令系統(tǒng)這個方面，相對于4位單片機至上，都增加了一些乘除的指令和比較的指令。尤其是那些性能上很高的單片機，不僅在片內(nèi)部增加了A/D以及D/A這種轉(zhuǎn)換器，同時還集成了定時器捕捉以及監(jiān)視定時器和總線控制部件，同時還有晶體震蕩電路等等。也正因為這樣，這種單片機其片內(nèi)的資源非常的豐富而且在功能上也異常的強大。而這種單片機也被主要運用于工業(yè)上的控制以及只能儀表和家用電器，同時還有辦公用的自動化的系統(tǒng)之中。與此之外還有很多種類的單片機就一一介紹了。
四、單片機的發(fā)展方向
從單片機的發(fā)展來看，隨著現(xiàn)在這種社會的進步，一種高性能并且在品種上也更加豐富的單片機也被市場所迎合著，而在這種趨勢下，如何讓單片機能夠坐到低的功耗同時體積上的減小以及容量上的增加，性能上的加強和價格上的降低等等都成為了現(xiàn)在單片機發(fā)展所要注意的主要問題。低功耗：對于單片機上的功耗，可以知道的是已經(jīng)達到了m A級，甚至有的已經(jīng)達到了1uA以下，在使用的電壓于3到6V的時候，能夠很好的適應(yīng)電池的工作。這種低的功耗不僅僅是能源上的節(jié)約，同時還能帶讓產(chǎn)品有著更好的可靠性以及更高的抵抗干擾的能力，同時還能讓產(chǎn)品便于攜帶，并使電壓更低。大容量化：由于傳統(tǒng)的這種單片機的儲存器其平常的容量通常是1K到8K左右，而在其片內(nèi)的數(shù)據(jù)儲存器中，容量則是在256字節(jié)以下。
五、結(jié)語
隨著科技的不斷發(fā)展，單片機也在次潮流下走向了更好的方向，更好的更方便同時也更效率的單片機也成為了人們所研究的目標，我們應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)多方面的知識使單片機有一個更好的前景從而讓它更好的為人們服務(wù)。
參考文獻：
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單片機技術(shù)論文篇二
單片機應(yīng)用技術(shù)探究
摘要：近幾年單片機得到了飛速的發(fā)展，單片機最明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到各種儀器、設(shè)備中。目前大量的嵌入式系統(tǒng)均采用單片機，本文分析了單片機的形成及發(fā)展過程以及當(dāng)前的技術(shù)進展，同時分析了影響單片機系統(tǒng)可靠性的原因，并論述提高單片機可靠性的措施。
關(guān)鍵詞：單片機;可靠性技術(shù);發(fā)展趨勢
中圖分類號： C35 文獻標識碼： A
引言
單片機,亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出端口(I/0)等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機?，F(xiàn)在可以說單片機是百花齊放的時期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機,從8位、16位到32位,數(shù)不勝數(shù),應(yīng)有盡有,它們各具特色,互成互補,為單片機的應(yīng)用提供廣闊的天地?？v觀單片機的發(fā)展過程,可以預(yù)示單片機的發(fā)展趨勢 。
一 、單片機的應(yīng)用場合
1.1智能儀器儀表。單片機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時還簡化了儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如各種智能電氣測量儀表、智能傳感器等。
1.2機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品是集機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機電產(chǎn)品。單片機在機電一體化產(chǎn)品的開發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)品如機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、點鈔機、醫(yī)療設(shè)備、打印機、傳真機、復(fù)印機等。
1.3實時工業(yè)控制。單片機還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機方便地實現(xiàn)。在這類系統(tǒng)中，利用單片機作為系統(tǒng)控制器，可以根據(jù)被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實現(xiàn)期望的控制指標，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應(yīng)用如電機轉(zhuǎn)速控制、溫度控制、自動生產(chǎn)線等。
1.4家用電器。家用電器是單片機的又一重要應(yīng)用領(lǐng)域，前景十分廣闊。如空調(diào)器、電冰箱、洗衣機、電飯煲、高檔洗浴設(shè)備、高檔玩具等。另外，在交通領(lǐng)域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應(yīng)用。如汽車自動駕駛系統(tǒng)、航天測控系統(tǒng)、黑匣子還有分布式系統(tǒng)的前端模塊等等。
二、分析單片機可靠性限制原因及應(yīng)對措施
目前，大量的嵌入式系統(tǒng)均采用了單片機，并且這樣的應(yīng)用正在更進一步擴展;但是多年以來人們一直為單片機系統(tǒng)的可靠性問題所困惑。在一些要求高可靠性的控制系統(tǒng)中，這往往成為限制其應(yīng)用的主要原因。
1.單片機系統(tǒng)的失效分析
一個單片機系統(tǒng)的可靠性是其自身軟硬件與其所處工作環(huán)境綜合作用的結(jié)果，因此系統(tǒng)的可靠性也應(yīng)從這兩個方面去分析與設(shè)計。對于系統(tǒng)自身而言，能不能在保證系統(tǒng)各項功能實現(xiàn)的同時，對系統(tǒng)自身運行過程中出現(xiàn)的各種干擾信號及直接來自于系統(tǒng)外部的干擾信號進行有效的抑制，是決定系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。有缺陷的系統(tǒng)往往只從邏輯上去保證系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，而對于系統(tǒng)運行過程中可能出現(xiàn)的潛在的問題考慮欠缺，采取的措施不足，在干擾信號真正襲來的時候，系統(tǒng)就可能會陷入困境。
2. 提高可靠性的措施
2.1減少引起系統(tǒng)不可靠或影響系統(tǒng)可靠的外界因素：
1) EFT (Electrical Fast Transient)技術(shù)。EFT技術(shù)是一種抗干擾技術(shù)，它是指在振蕩電路的正弦信號受到外界干擾時，其波形上會迭加各種毛刺信號，如果使用施密特電路對其整形，則毛刺會成為觸發(fā)信號干擾正常的時鐘，在交替使用施密特電路和RC濾波電路時， 就可以消除這些毛否則令其作用失效，從而保證系統(tǒng)的時鐘信號正常工作。
2) 低噪聲布線技術(shù)及驅(qū)動技術(shù)。在傳統(tǒng)的單片機中，電源及地線是在集成電路外殼的對稱引腳上，一般是在左上、右下或右上、左下的兩對對稱點上。這樣，就使電源噪聲穿過整塊芯片，對單片機的內(nèi)部電路造成干擾?，F(xiàn)在，很多單片機都把地和電源引腳安排在兩條相鄰的引腳上。這樣，不僅降低了穿過整個芯片的電流，而且在印制電路板上容易布置去耦電容，從而降低系統(tǒng)的噪聲?，F(xiàn)在為了適應(yīng)各種應(yīng)用的需要，很多單片機采用"跳變沿軟化技術(shù)"，從而消除大電流瞬變時產(chǎn)生的噪聲。
3) 采用低頻時鐘。高頻外時鐘是噪聲源之一，不僅能對單片機應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，而且還會對外界電路產(chǎn)生干擾，令電磁兼容性不能滿足要求。對于要求可靠性較高的系統(tǒng)，低頻外時鐘有利于降低系統(tǒng)的噪聲。在一些單片機中采用內(nèi)部鎖相環(huán)技術(shù)，則在外部時鐘較低時，也能產(chǎn)生較高的內(nèi)部總線速度，從而保證了速度又降低了噪聲。
三、單片機的發(fā)展趨勢
1單片機技術(shù)的發(fā)展前景及趨勢
由于通用型IC的仿冒現(xiàn)象比較嚴重，因此定制化IC將是未來單片機發(fā)展的主要方向。此外，盡管16位、32位單片機市場有所增加，但8位在未來三五年內(nèi)仍將占主流，只是成長幅度會趨緩。從應(yīng)用角度講，盛揚看好消費類電子和家電產(chǎn)品，尤其是中小型家電產(chǎn)品，它屬于比較成熟的單片機應(yīng)用領(lǐng)域;其次是高端領(lǐng)域的車用產(chǎn)品。目前，盛揚已針對汽車周邊領(lǐng)域推出系列產(chǎn)品，主要用于汽車防盜、車載電子、信息娛樂、胎壓監(jiān)測、里程表的面板等。
單片機擁有良好的應(yīng)用前景，但廠商之間的競爭愈演愈烈。因此，對本土企業(yè)而言，要想脫穎而出，質(zhì)量一定要好，同時還要注重產(chǎn)品的環(huán)保和可靠性，因為家電和汽車等產(chǎn)品對安全性的要求越來越高;其次，充分發(fā)揮本土廠商在特定應(yīng)用領(lǐng)域的性價比優(yōu)勢。不過，這種性價比必須建立在性能過關(guān)、可靠度過關(guān)的基礎(chǔ)上。
制作工藝CMO化。更小的光刻工藝提高了集成度，從而使芯片更小、成本更低、工作電壓更低、功耗更低。CPU的改進。同時，采用雙CPU結(jié)構(gòu)，增加數(shù)據(jù)總線的寬度，提高數(shù)據(jù)處理的速度和能力;采用流水線結(jié)構(gòu)，提高處理和運算速度，以適應(yīng)實時控制和處理的需要。增大存儲容量，片內(nèi)EPROM的E2PROM化，程序的保密化，提高并行口驅(qū)動能力，以減少外圍驅(qū)動芯片，增加外圍?I/O?口的邏輯功能和控制的靈活性。最后，以串行方式為主的外圍擴展;外圍電路的內(nèi)裝化;和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向，可靠性及應(yīng)用水平越來越高。
2微型單片化
現(xiàn)在常規(guī)的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數(shù)據(jù)存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口,中斷系統(tǒng)、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(zhuǎn)換器、PMW(脈寬調(diào)制電路)、WDT(看門狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅(qū)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(jù)用戶的要求量身定做,制造出具有自己特色的單片機芯片。 此外,現(xiàn)在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕,這就要求單片機除了功能強和功耗低外,還要求其體積要小?，F(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式,其中SMD(表面封裝)越來越受歡迎,使得由單片機構(gòu)成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。
3串行擴展技術(shù)
在很長一段時間里,通用型單片機通過三總線結(jié)構(gòu)擴展外圍器件成為單片機應(yīng)用的主流結(jié)構(gòu)。隨著低價位OTP(One-Time Password)及各種特殊類型片內(nèi)程序存儲器的發(fā)展,加之處圍接口不斷進入片內(nèi),推動了單片機“單片”應(yīng)用結(jié)構(gòu)的發(fā)展。特別是I2C、SPI 等串行總線的引入,可以使單片機的引腳設(shè)計得更少,單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加簡化及規(guī)范化。
4、結(jié)語
單片機改變了我們生活,縱觀我們現(xiàn)在生活的各個領(lǐng)域,從導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置,到飛機上各種儀表的控制,從計算機的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸,到工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理,以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等,這些都離不開單片機, 單片機有著廣闊的應(yīng)用前景。
參考文獻
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[3] 胡漢才.單片機原理及系統(tǒng)設(shè)計.北京：清華大學(xué)出版社，2002.
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