浅谈单片机的应用与拓展

王泽轩

(西安科技大学高新学院，陕西西安 710000）

浅谈单片机的应用与拓展

王泽轩

(西安科技大学高新学院，陕西西安 710000）

详细介绍了单片机在各行业的应用情况，并对单片机的应用拓展和系统拓展给出了相关预测，最后提出了单片机发展可能出现的问题。

单片机；应用；拓展；注意问题

0 引言

单片机(SCM，Single-Chip Microcomputer）简单地说就是微型计算机，也是嵌入式控制器。单片机内包括运算器、控制器、存储器、输入/输出设备等，它的特点是体积小、质量轻、价格便宜、携带方便、集成度高、可靠性高、速度快、低电压、低电耗、使用方便。迄今为止，单片机经历了3个阶段:初级阶段、微控阶段、完善阶段。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

1 单片机的应用

1.1 工业应用

1.1.1 数据采集系统

数据采集系统如今已成为一门专业，它可以将获取的温度、压力、位移、流量、速度等模拟信号转化为计算机可以识别的数字信号，进而可进行存储、删除、修改、查询等操作，整个过程精度高、可靠性强、速度快。

1.1.2 煤矿电气自动化

矿井自动抄表系统是通过智能集中器实现的，它可以在供电和断电情况下进行远程智能抄表，提升了抄表效率。单片机在煤矿电气自动化中还有一种典型的应用就是漏电保护装置。井下作业最重要的就是安全性，低压漏电保护措施的实现使安全问题很大程度上得到了妥善解决。比如:基于单片机的钢丝绳监测预警系统具备数据采集、无线数据传输、处理、控制显示等功能。

1.1.3 机车检测

单片机在机车检测中的具体应用有测温线路检测仪、机车速度信号模拟装置、机车功率油耗检测仪、机车负载实验微机监测装置、辅助交流电源漏电流检测保护装置等。这些仪器的应用可以轻松排除故障、随机记录油耗，节省人力、物力和时间。

1.1.4 汽车应用

单片机在汽车领域的专业应用已经较为成熟，汽车内部甚至就是多种单片机的组合。从点火系统、行车电脑、车内空调到倒车雷达、汽车导航再到安全气囊、防抱死系统、防盗系统等，都离不开单片机。未来汽车随着单片机的发展也将会越来越智能、越来越安全。

1.2 家庭应用

1.2.1 家用电器

家用电器是单片机应用最广泛的领域之一，它就像家用电器的智能大脑和心脏一样，电磁炉、电冰箱、洗衣机、电饭煲、电动窗帘等里面都有镶嵌的单片机。拿全自动洗衣机来说，在微处理器的实时控制下，它们可以轻松实现洗涤、烘干、除菌等功能的切换。

1.2.2 智能家具

智能家具是可以接收人们相关命令，经过判断后进行酌情处理的家庭用具，如德国等国家开发的智能书架、智能药品柜、智能沙发、智能桌子、智能婴儿床等等。本文以智能婴儿床为例来憧憬一下未来单片机的完美应用:床内灯光亮度适中，宝宝呼吸着经过智能床调节的绿色无污染空气，醒后婴儿床可以根据其哭声唤来家长或监护人，吃饱喝足后智能婴儿床可以跟宝宝进行简单的沟通，还可以根据宝宝的心情为宝宝播放调节心情的音乐，也可根据宝宝的身体成长速度调节床的长度和宽度。智能婴儿床更像是宝宝的朋友一样，陪伴宝宝的成长。

1.3 基于TCP/IP网络、无线网的应用

TCP/IP协议应用比较广泛。在TCP/IP协议下，使用单片机TCP/IP协议栈进行数据传送，它们为用户提供了上层接口和下层接口。上层接口包括初始化协议栈和释放协议栈函数接口、提供API函数、接受连接、接收数据、被动关闭处理等功能。下层接口主要是TCP/IP和硬件的对接。另外，无线通信是通过电磁波来实现的，具有容易越过障碍、质量高、信号好的优势。无线通信的实现离不开集成度高、功率小的无线数传模块应用。

1.4 防盗应用

防盗系统的应用越来越广泛，在工厂、路上、家庭、商场等很多地点都装有防盗系统，这些系统就是建立在单片机应用的基础上的，俗称“天眼”。通过它们的布置实施可以防护安全、管理治安、防贼防盗、抓捕案犯等。

2 单片机应用拓展

单片机会朝着越来越精细、多功能、高速度、小体积、支持多媒体信息处理、支持人机交互的方向发展。应用范围会从现有范围上延伸到农业、教育、电子商务等应用相对较少的行业，这些领域的很多问题都将会通过一个小小的嵌入式芯片予以解决。

2.1 家庭应用拓展

单片机在家庭中的应用可能是这样的:家庭门锁不需要钥匙，只需要单片机控制的密码键盘，可以进行脸型、指纹识别。连小小的手电筒都装有单片机，可以根据需要进行光控制。全自动洗衣机也将会添加去污测试、加热、称重、抹电等新功能。

2.2 企业应用拓展

未来单片机在企业中的应用将会沿着智能化、概念化、数字化的方向发展，且不只是在生产领域得到应用，更多的是在管理方面得到进一步应用。因为企业的发展不仅需要技术的革新，更重要的是对现有资源的管理。如果能利用单片机实现智能管理是再好不过的，可为企业节约成本、提高产品性价比。

2.3 农业中的应用

随着经济的发展，高新技术的普及，单片机在农业和农村中的使用也将越来越广泛。在家中按一下遥控器，田地里的浇灌系统就会根据指示进行浇灌。收割过程也会在单片机的控制下更加智能、更加合理、更加方便快捷。家用电器可以跟手机进行信息交互，方便主人的控制和使用。

2.4 服务领域的应用

服务领域一直对服务态度、服务质量有较高的要求，如果单片机的应用能在服务领域得到大范围拓展，那么对服务人员来说是一种解放，且服务质量也会更高。单片机的应用不像服务人员有疲劳期，有自我态度和情绪，它们只会按照程序提供优良的服务。大家可以想象一下在商场的结账出口处一张卡、一块芯片解决繁琐的结账问题，提高结账效率且时刻接受“微笑服务”。

3 单片机系统拓展

单片机系统拓展就是当单片机的内部功能部件不能满足需求时，在单片机模块外连接相应的可拓展功能的芯片。单片机系统拓展主要包括数据存储器拓展、I/O接口拓展、终端系统拓展、程序存储器拓展等。拓展方法常用的有并行扩展法、串行扩展法和并串结合法3种。单片机系统的拓展并不能建立在扩大结构的基础上，而是在保持小体积或者缩小体积的基础上。当然，这要依靠构成单片机的硬件元件和软件技术的发展，比如存储器元件、I/O接口技术、程序存储器等软硬件设施的进步。

随着单片机系统的发展，未来单片机硬件基础会更加高端，产品也会更加创新，抗干扰能力会加强，安全性也会更高。现阶段也有一些降低单片机功耗、提升单片机性能和综合性价比的研究方法，不过还需要继续改进和革新。

4 注意问题

正是因为单片机“无处不在”且更新换代较快，在管理和生产中可能出现难以管理、资源浪费、技术进步、协议标准不一、成本控制等问题。如果这些潜在问题得不到妥善解决，不仅会阻碍单片机的发展与应用，更重要的是减慢了科技的进步和人们生活质量的提高。比如单片机系统语言的扩展与更新换代，前后兼容问题就值得关注。这不但跟单片机的发展有关联，还直接影响单片机应用问题和企业的效率。所以，各行业要从单片机的设计、应用、回收等多方面考虑，预防各类问题的发生，对单片机进行有效管理和研发。除此之外，相关部门要重视单片机人才的培养，学习国外单片机技术经验，为我国单片机的发展做长远打算。

5 结语

单片机的合理应用和发展有助于为企业带来良好的效益，保证职工的安全，有利于人们生活质量的提高和改善，且在管理得当的情况下应用范围会得到进一步扩大。在实际应用中，本文认为各行业应勇于创新、大胆建设，提出更多更好的意见，为单片机的应用发展扩展更新、更广阔、更好的天地。同时也可促进单片机更好地服务社会，提高人们的生活质量，促进科技信息的发展，推动社会文明的进步。

[1]王玉喜.浅析单片机在网络中的应用[J].黑龙江科技信息，2013(17）

[2]郭文慧.单片机在企业生产中的应用前景[J].科技传播，2013(8）

[3]濮素.现代电器单片机的应用[J].机械与电子，2013(9）

2014-10-23

王泽轩(1993—），男，陕西西安人，研究方向:自动化。