单片机具体应用领域

出处:维库电子市场网 发布于:2017-12-13 16:33:53

  随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用,以及设备向小型化、智能化发展,作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势,显示出很强的生命力。它和一般的集成电路相比有较好的抗干扰能力,对环境的温度和湿度都有较好的适应性,可以在工业条件下稳定工作。

  且单片机广泛地应用于各种仪器仪表,使仪器仪表智能化,提高它们的测量速度和测量,加强控制功能。如MCS-51系列单片机控制的“船舶航行状态自动记录仪”、“烟叶水分测试仪”、“智能超声波测厚仪”等。

   随着计算机技术的发展和在控制系统中的广泛应用,以及设备向小型化、智能化发展,作为高新技术之一的单片机以其体积小、功能强、价格低廉、使用灵活等优势,显示出很强的生命力。它和一般的集成电路相比有较好的抗干扰能力,对环境的温度和湿度都有较好的适应性,可以在工业条件下稳定工作。

  单片机也广泛地应用于实时控制系统中,例如对工业上各种窑炉的温度、酸度、化学成分的测量和控制。将测量技术、自动控制技术和单片机技术相结合,充分发挥其数据处理功能和实时控制功能,使系统工作处于状态,提高系统的生产效率和产品质量。

  从航空航天、地质石油、冶金采矿、机械电子、轻工纺织等行业的分布系统与智能控制以及机电一体化设备和产品,到邮电通信、日用设备和器械,单片机都发挥了巨大作用。其应用大致可分为以下几方面:

  ①机电一体化设备的控制。机电一体化是机械设备发展的方向。单片机的出现促进了机电一体化技术的发展,它作为机电产品的控制器,充分发挥其自身优点,大大强化了机器的功能,提高了机器的自动化、智能化程度。典型的机电产品机器人,每个关节或动作部位都是一个单片机控制系统。

  ②数据采集系统的现场采集单元。大型数据采集系统,要求数据采集的同步性和实时性要好。使用单片机作为系统的前端采集单元,由主控计算机发出采集命令,再将采集到的数据逐一送到主计算机中进行处理。如有些气象部门、油田采油部门以及电厂等均可采用这样的系统。

  ③分布控制系统的前端控制器。在直接控制级的计算机分布控制系统(DCS)中,单片机作为过程控制中每一分部操作或控制的控制器,进行数据采集、反馈计算、控制输出,并在上位机命令的指挥下进行相应协调工作。

  ④智能化仪表的机芯。自动化仪表的智能化程度越来越高。采用单片机的智能化仪表可具有自整定、自校正、自动补偿和自适应功能,还可进行数字PID调节,软件消除电流热噪声等等,解决传统仪表所不能解决的难题。单片机的应用使这种性能如虎添翼,如自动计费电度表、燃气表中已有这方面的应用。许多工业仪表中的智能流量计,气体分析仪、成分分析仪等也采用了这项技术。甚至有的保健治疗仪中也采用了单片机控制。

  ⑤消费类电子产品控制。该应用主要反映在家电领域,如洗衣机、空调器、保安系统、VCD视盘机、电子秤、IC卡、手机、BP机等。这些设备中使用了单片机机芯后,大大提高了其控制功能和性能,并实现了智能化、化控制。

  ⑥终端及外围设备控制。计算机网络终端设备,如银行终端、商业POS(自动收款机)以及计算机外围设备如打印机、通信终端和智能化UPS等。在这些设备中使用单片机,使其具有计算、存储、显示、输入等功能,具有和计算机连接的接口,使计算机的能力及应用范围大大提高。

  总之,随着信息时代的到来,传统单片机固有的结构缺陷,使其呈现出诸多弊端。其速度、规模、性能等指标越来越难以满足用户需求、因此单片机芯片的开发,升级面临着新的挑战。

  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:

  1.低功耗CMOS化

  MCS-51系列的80C51推出时的功耗达120mW,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)。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,更适合于在要求低功耗像电池供电的应用场合。所以这种工艺将是今后一段时期单片机发展的主要途径。

  2.微型单片化

  常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口,中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上,增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上,这样单片机包含的单元电路就更多,功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做,制造出具有自己特色的单片机芯片。

  3.主流与多品种共存

  现在虽然单片机的品种繁多,各具特色,但仍以MCS-51为的单片机占主流,兼容其结构和指令系统的有PHILIPS公司的产品,ATMEL公司的产品和中国台湾的WinBond系列单片机。以8031为的单片机占据了半壁江山,在一定的时期内,这种情形将得以延续,将不存在某个单片机一统天下的垄断局面,走的是依存互补,相辅相成、共同发展的道路。

  总之,随着信息时代的到来,传统单片机固有的结构缺陷,使其呈现出诸多弊端。其速度、规模、性能等指标越来越难以满足用户需求、因此单片机芯片的开发,升级面临着新的挑战。

  单片机应用领域

  1.在智能仪器仪表上的应用

  单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点,广泛应用于仪器仪表中,结合不同类型的传感器,可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化,且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备(功率计,示波器,各种分析仪)。

  2.在工业控制中的应用

  用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管芯片理,电梯智能化控制、各种报警系统,与计算机联网构成二级控制系统等。

  3.在家用电器中的应用

  可以这样说,现在的家用电器基本上都采用了单片机控制,从电饭煲、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备,五花八门,无所不在。

  4.在计算机网络和通信领域中的应用

  现代的单片机普遍具备通信接口,可以很方便地与计算机进行数据通信,为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件,现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制,从手机,电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话,集群移动通信,无线电对讲机等。

  5.单片机在医用设备领域中的应用

  单片机在医用设备中的用途亦相当广泛,例如医用呼吸机,各种分析仪,监护仪,超声诊断设备及病床呼叫系统等等。

  6.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。

  7.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。

  单片机的应用分7总他。都分类应该的方方面面都显示出来了,所以说希望通过努力能够学习撑握单片机,从而更能知道单片机的应用了就有知道单片机的用处范围之广!

关键词:单片机

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