1、密 級(jí)學(xué) 號(hào) 單片機(jī)的綜述報(bào)告 院（系、部）：機(jī)械工程學(xué)院姓 名：周天宇年 級(jí)：機(jī)電132專 業(yè)：機(jī)械電子工程指導(dǎo)教師：教師職稱： 2016年3月2日北京摘 要單片機(jī)自二十世紀(jì)七十年代問世以來，發(fā)展的速度越來越快，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣泛。當(dāng)前世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從8位、16 位到32位等，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供了廣闊的天地。文章從單片機(jī)的歷史背景、發(fā)展趨勢(shì)、應(yīng)用領(lǐng)域和最新產(chǎn)品的角度出發(fā)，做綜述討論。 關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)，發(fā)展，應(yīng)用，最新產(chǎn)品目 錄第一章 單片機(jī)的歷史與發(fā)展- 1 -1.1 概述- 1 -1.2 歷史背景- 1 -1.3 發(fā)展趨勢(shì)- 1

2、-1.3.1 低功率、低消耗- 1 -1.3.2 微型化、單片化- 2 -1.3.3 大容量、高性能- 2 -第二章 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域- 3 -2.1 工業(yè)控制的應(yīng)用- 3 -2.2 通信技術(shù)的應(yīng)用- 3 -2.3 儀表儀器的應(yīng)用- 3 -2.4 醫(yī)療衛(wèi)生的應(yīng)用- 3 -2.5 家用電器的應(yīng)用- 4 -第三章 結(jié)論與展望- 5 -參 考 文 獻(xiàn)- 6 -第1章 單片機(jī)的歷史與發(fā)展1.1 概述 單片機(jī)（Microcontrollers）又被稱為單片微控制器，即一種電路的集成芯片，是利用電路集成技術(shù)將含有處理數(shù)據(jù)功能的只讀存儲(chǔ)器ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能

3、、中央處理器CPU集成到一塊小小的硅片上構(gòu)成一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)并不單只是實(shí)現(xiàn)具體某一項(xiàng)功能的數(shù)據(jù)芯片，而是把一個(gè)完整的大型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完全集成到一個(gè)芯片上，簡(jiǎn)單來說，類似于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，只是單片機(jī)和計(jì)算機(jī)相比缺少了I/O設(shè)備。單片機(jī)具有小體積、輕質(zhì)量和低價(jià)格的優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制和各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1.2 歷史背景在20世紀(jì)70年代，單片機(jī)處于初期發(fā)展階段，由于科學(xué)技術(shù)的有限，使其發(fā)展十分緩慢，單片機(jī)元件的集成規(guī)模還很小，只具備一些簡(jiǎn)單的功能，所以開發(fā)人員只是把CPU、RAM和一些較為簡(jiǎn)單的I/O口整合到芯片上，使其必須配上另外的處理電路才能形成完整的計(jì)算系統(tǒng)。1976年

4、8位單片微型計(jì)算 機(jī)問世，并逐步被推向市場(chǎng)，這成為了單片機(jī)發(fā)展 歷史上的一個(gè)重要里程碑。80年代以后，16位單片機(jī)開始進(jìn)入市場(chǎng)，尤以INTEL公司的MCS-96系列產(chǎn)品最具有代表性。90代之后，單片機(jī)研發(fā)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度飛快，世界各大單片機(jī)研發(fā)公司研制出的的單片機(jī)其功能不斷增多，朝著技術(shù)先進(jìn)化，功能多樣化不斷發(fā)展。1990年，在美國(guó)32位單片機(jī)問世走進(jìn)人們的視線，并開始走向市場(chǎng)，這引起了單片機(jī)界巨大的轟動(dòng)效應(yīng)，掀開了單片機(jī)發(fā)展史上嶄新的一頁。1.3 發(fā)展趨勢(shì) 目前，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人們開始追求更高生活質(zhì)量，提出更高要求。所以，單片機(jī)技術(shù)將更加廣泛地運(yùn)用于人們的生活中。 1.3.1 低

5、功率、低消耗出于對(duì)低功耗的普遍要求，目前各大廠商推出的各類單片機(jī)產(chǎn)品都采用了 CMOS 工藝（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝）。例如80C51系列單片機(jī)采用兩種半導(dǎo)體工藝相結(jié)合生產(chǎn)。一種是HMOS 工藝，即高密度短溝道 MOS 工藝。另外一種是 CHMOS 工藝，即互補(bǔ)金屬氧化物的HMOS 工藝。CHMOS 是CMOS 和HMOS 的結(jié)合，除保持了HMOS 的高速度和高密度的特點(diǎn)之外，還具有CMOS 低功耗的特點(diǎn)。我們可以清楚地從以下數(shù)據(jù)看出：8051 的功耗為630mw，而80C51 的功耗只有120mw。這一點(diǎn)在便攜式、手提式或野外作業(yè)儀器設(shè)備上低功耗是非常有意義的。因此，在這些產(chǎn)品中必須使用C

6、HMOS 的單片機(jī)芯片。 1.3.2 微型化、單片化 微型化是單片機(jī)未來發(fā)展的主要趨勢(shì)，因?yàn)槠湟话愣鄳?yīng)用在系統(tǒng)的各個(gè)獨(dú)立模塊中，若體積過大，則不但會(huì)增大設(shè)備功耗，還可能會(huì)影響其運(yùn)行質(zhì)量。因此必須要盡可能的縮小芯片的體積，并對(duì)其功能模塊進(jìn)行擴(kuò)展，在縮小單片機(jī)體積的同時(shí)最大限度的保障單片機(jī)應(yīng)用功能的綜合性及低功耗優(yōu)勢(shì)得到有效實(shí)現(xiàn)。 1.3.3 大容量、高性能 以往單片機(jī)內(nèi)的ROM為1KB4KB，RAM為 64128B。但在需要復(fù)雜控制的場(chǎng)合，該存儲(chǔ)容量是不夠的，必須進(jìn)行外接擴(kuò)充。為了適應(yīng)這種領(lǐng)域的要求，須運(yùn)用新的工藝，使片內(nèi)存儲(chǔ)器大容量化。目前，單片機(jī)內(nèi) ROM最大可達(dá)64KB，RAM最大為2KB

7、。另外單片機(jī)進(jìn)一步改變CPU 的性能，加快指令運(yùn)算的速度和提高系統(tǒng)控制的可靠性。采用精簡(jiǎn)指令集（RISC）結(jié)構(gòu)和流水線技術(shù)，可以大幅度提高運(yùn)行速度?，F(xiàn)指令速度最高者已達(dá)100MIPS（Million Instruction Per Seconds，即兆指令每秒），并加強(qiáng)了位處理、中斷和定時(shí)控制功能。這類單片機(jī)的運(yùn)算速度比標(biāo)準(zhǔn)的單片機(jī)高出10 倍以上。由于這類單片機(jī)有極高的指令速度，可以使用軟件模擬其 I/O功能，由此引入了虛擬外設(shè)的新概念。第2章 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域2.1 工業(yè)控制的應(yīng)用 單片機(jī)具有可以構(gòu)成種類繁多的控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的功能。例如電梯智能化控制、各種報(bào)警系統(tǒng)、工廠流水線的智能

8、化管理，以及與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)等。利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制與過去利用電腦進(jìn)行人工控制相比，提高了系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品的質(zhì)量，使系統(tǒng)保持在最佳的工作狀態(tài)。2.2 通信技術(shù)的應(yīng)用 目前為止，世界上絕大多數(shù)的通信設(shè)備基本上實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)進(jìn)行控制的智能化，無論是小型的程序控制交換機(jī)、樓宇的自動(dòng)通信呼叫系統(tǒng)、列車的無線通信等大型的通信系統(tǒng)，還是到我們?nèi)粘Ｉ罟ぷ髦袠O為常見的電話機(jī)、手機(jī)、無線電對(duì)講機(jī)等小型通訊設(shè)備。此外，現(xiàn)代的單片機(jī)上基本都裝有通信接口設(shè)備，它可以十分的便捷于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，使得計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信設(shè)備之間可以相互實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。2.3 儀表儀器的應(yīng)用 單片機(jī)作為一種新型高端的信息

9、技術(shù)設(shè)備，具有體積小、高度集成、控制靈活、可操作性強(qiáng)，可靠性高等優(yōu)勢(shì)，基于這些 優(yōu)勢(shì)又在智能儀器儀表設(shè)備中大有作為。它在測(cè)量控制方面， 對(duì)于傳統(tǒng)半自動(dòng)化的儀器儀表的性能、運(yùn)行質(zhì)量測(cè)量控制徹 底發(fā)生了改觀，向著智能化的方向發(fā)展，在電路應(yīng)用方面遠(yuǎn)遠(yuǎn) 優(yōu)于傳統(tǒng)儀器儀表，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量控制一體化，與現(xiàn)代智能儀 器儀表設(shè)備的發(fā)展保持高度的一致性。2.4 醫(yī)療衛(wèi)生的應(yīng)用單片機(jī)的發(fā)展同樣推動(dòng)了醫(yī)療技術(shù)水平的提升，同時(shí)醫(yī)療器械的功能也在不斷完善。在很多醫(yī)療衛(wèi)生器械中，都引入了單片機(jī)技術(shù)。由于單片機(jī)本身體積小，擴(kuò)展性強(qiáng)，功能多，能夠極大的完善醫(yī)療器械的功能，使其操作更簡(jiǎn)單方便，避免醫(yī)現(xiàn)象，大大促進(jìn)了醫(yī)療儀器設(shè)備的

10、自動(dòng)化發(fā)展。例如在消毒殺菌設(shè)備中，將單片機(jī)引用到其控制系統(tǒng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化運(yùn)行，這將會(huì)極大的提高設(shè)備的消毒殺菌水平。這一應(yīng)用對(duì)于醫(yī)療條件較為簡(jiǎn)單的小診所、偏遠(yuǎn)地區(qū)醫(yī)院來講，有著重要意義。除了在消毒殺菌設(shè)備中有很好的應(yīng)用以外，單片機(jī)還可以應(yīng)用在呼吸機(jī)、超聲診斷、病床呼叫等多種醫(yī)療儀器或設(shè)備中。為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化醫(yī)療基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)起到很大推動(dòng)作用。2.5 家用電器的應(yīng)用通過單片機(jī)在其中的應(yīng)用，家用電器生產(chǎn)商能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為家電企業(yè)帶來豐厚的利潤(rùn)。如在洗衣機(jī)中的應(yīng)用，能夠分出衣服類型，判斷出是否真正潔凈，然后選擇對(duì)應(yīng)的洗滌時(shí)間與程序；在電冰箱中 識(shí)別事物種類，選取冷藏溫度；對(duì)于微

11、波爐與烤箱能夠?qū)κ澄?種類進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別；能夠以智能化的控制方式對(duì)電視游戲機(jī) 進(jìn)行控制。通過單片機(jī)在這幾種家用電器中的應(yīng)用可知，單片機(jī)提高了家用電器的使用性能，方便了社會(huì)大眾，促進(jìn)了家用電器行業(yè)向著智能化發(fā)展。第3章 結(jié)論與展望從上述可以看出，單片機(jī)應(yīng)用的意義絕不限于它的功能，以及所帶來的經(jīng)濟(jì)效益上。更重要的意義在于，單片機(jī)的應(yīng)用中從根本上改變著傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法，從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分控制功能，現(xiàn)在已經(jīng)能使用單片機(jī)通過軟件方法實(shí)現(xiàn)了，這種以軟件取代硬件并能提高系統(tǒng)性能的控制技術(shù)，稱之為微控制技術(shù)。這標(biāo)志著，一種全新概念的建立，隨著單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)的推廣普及，微控制技術(shù)必將不斷發(fā)展，日益完善，更加充實(shí)。參 考 文 獻(xiàn)1 王永洪. 探討單片機(jī)的應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)