单片机的发展与应用

单片机的发展与应用（共12篇）

单片机的发展与应用 篇1

单片机就是利用大规模集成电路技术把中央处理单元、程序储存器以及通信口集成在一个芯片上, 构成最小的计算机系统, 通俗上说就是单片机实现了微型计算机系统的功能, 可以说单片机的出现对电子技术来说具有重要的促进作用, 经过多年的技术发展, 单片机的技术不断创新与发展, 其应用的范围也越来越广泛。

1 单片机形成背景

首先微电子技术的不断发展, 大规模集成电路的工艺水平在不断提高, 尤其是硅材料的应用, 为单片机的结构模块提供了快速发展的机会, 硅材料的制作成本非常低、而可靠性和精密度则要高, 这样便于单片机的大规模生产。其次计算机硬件平台性能的提高为嵌入式系统辅助设计提供了物理基础, 有助于将单片机的复杂算法得以实现, 提高了单片机的工作效率。同时软件技术也在不断的进步, 特别是实施操作系统EOS为单片机应用软件提供了底层技术开发平台。最后单片机开发工具得到发展, 尤其是高性能的EDA开发工具的自动化、智能化发展为单片机嵌入式设计提供了不同级别的开发集成环境。

2 单片机的发展

2.1 单片机的历史发展。

1976年由INTEL公司研发的MCS-48单片机为单片机的发展奠定了基础, 成为单片机发展的里程碑, 经过十几年的发展, 单片机无论是在性能还是在功能上都取得了不错的成绩, 进入90年代后由美国发布的一种不兼容MCS-51的新一代PIC系列单片机以它只有33条精简指令而快速发展, 并且改变了以往111条指令的单片机模式, 1990年美国INTEL公司研发80960超级32位单片机又成为单片机发展的里程碑。

2.2 数字单片机的技术发展

2.2.1 内部结构的进步。

数字单片机在内部结构上出现了更多部件, 其主要目的就是实现单片机功能的多元化, 一是有的单片机在内部构建网络控制模块CAN, 这类单片机在控制较复杂的系统时十分的关键;二是为了在变频系统中使用单片机, 需要在内部设置脉宽调制控制电路, 在这些单片机内脉宽调制电路有6个通道输出, 产生三相脉宽调制交流电压, 实现内部控制功能;三是现在的单片机采取了Tr Core结构, 这种单片机包括:微控制器和DSP核、数据和存储器核、外围专用集成电路。此种单片机与传统单片机相比大大提高了单片机的功能, 因为此种单片机采取的是16位或者32位结构, 其工作频率在60MHz以上。

2.2.2 功耗、电源电压的进步。

目前的单片机越来越重视环保, 追求低功耗, 为此单片机在内部设置了不同的工作方式:等待、暂停、睡眠以及空闲等方式, 比如Philips公司设置的P87LPC762单片机在空闲时的功耗仅为1.5m A, 而节电功耗为0.5m A。同时追求扩大电源电压范围以及在电压较低的情况下仍然能够正常工作是单片机发展的重要目标之一, 因此各个企业都在积极生产能够在低压状态下工作的单片机, 目前单片机能够3.3-5.5V的条件下进行工作。

2.2.3 工艺上的进步。

单片机经过近40多年的发展, 单片机的发展速度非常的快, 单片机的使用寿命越来越长、运算速度也越来越快、噪音越来越低、可靠性越来越高, 而且工艺技术也在不断进步, 现在的单片机多采用CMOS技术, 并且采取0.6mm以上的光刻工艺, 甚至有些企业采取更低的工艺。

3 单片机的具体应用

随着单片机技术的不断发展, 单片机在社会中的应用范围越来越广, 可以形象的说, 我们的日常生活已经离不开单片机, 据不完全资料显示:一个成年人每天会接触351个单片机。根据单片机的具体应用领域可以概括的分为:

3.1 在智能仪表上的应用。

智能仪表的最大特点就是要求测量的温度、湿度、厚度、频率以及流量等物理数值准确的反映出来, 基于智能仪表反映的数值准确性的要求, 需要仪表的测试自动化和精密度要高, 而将单片机引入到智能仪表中则可以实现测量精密度的要求, 因为单片机具有体积小、功耗低、使用方便等优点, 它通过结合不同的传感器实现测量的目的。细微的单片机在智能仪表上具有广泛的应用, 尤其是精密型仪表因为其测量要求高, 受外界环境影响比较大, 使得单片机在智能仪表上具有比较广泛的使用。

3.2 在计算机网络和通信系统中的应用。

单片机所具备的通信接口, 为实现计算机与通信网络的对接提供了重要的物质交换条件, 通过单片机可以将计算机系统所采集到的信息由单片机控制系统传递到计算机主机系统进行相关信息的处理, 这样的单片机可以大大提高工作效率, 提高相关数据的准确性, 因此现在的单片机在通信系统中具有普遍的应用空间, 从我们日常生活中应用的手机、对讲机、楼宇自动通信系统、列车无线通信再到各种生产领域的自动化操作系统, 比如地震部门、油田采油部门等使用的单片机控制技术。

3.3 家用电器中的应用。

家用电器是与人们的生活密切相关的, 也是人们能源消耗的主要方面, 家用电器要占到功耗等很大一部分, 因此通过应用单片机可以实现节能、环保的目的, 比如现在家用电器中的洗衣机、电冰箱、空调机以及各种音响器材等都应用了单片机, 通过单片机的自动化控制实现电器的自动化操作, 比如我们生活中电视遥控器的应用就是充分应用了单片机, 实现对电视机的自动控制。

3.4 在工业领域内的应用。

机电一体化是机械设备的主要发展方向, 机电一体化最显著的特征就是实现自动化控制, 而自动化控制的基础就是通过单片机对实时数据的处理与控制提高机械设备的自动化控制, 比如钢铁企业所使用的温度恒温控制系统就是利用单片机对熔炉内的钢铁温度进行自动控制, 避免温度过高或者过低。

3.5 在汽车领域内的应用。

随着人们生活水平的提高, 汽车的人均拥有量越来越大, 因此实现汽车的安全行驶就尤为重要, 单片机在汽车领域内的应用范围越来越广, 单片机应用到ABS防抱死系统中, 就可以很好的对汽车的安全行驶起到保护作用, 避免汽车出现抱死现象, 同时汽车的增多, 需要对道路的信号灯进行准确的判断, 而通过单片机可以设置可监控系统, 对汽车的行驶位置以及行驶速度做出合理的判断, 比如GPS导航系统、职能电子防盗技术以及倒车雷达技术都会应用到单片机。

3.6 在国防航空中的应用。

从最近的“神州七号”发射到我们经常乘坐的飞机, 其都应用到了单片机, 比如空中加油装置就是通过单片机控制加油管道阀门, 实现对进油量的控制, 同时单片机还被用作飞机平衡控制系统。

总之, 除了上述几种领域之外, 单片机还被用在医疗设备、金融、科研领域、自动化办公以及市场营销系统等领域。

4 单片机未来发展趋势

4.1 低功耗CMOS化。

随着单片机的应用范围越来越广, 人们对单片机的功耗要求也越来越低, 对此人们在追求低功耗的单片机技术, 以MCS-51系列的8061单片机再开始推出时其功率消耗要达到630m W, 而现在的单片机则实现了100m W, 造成此种技术创新的主要就是CMOS取代了单片机传统的TTL电路, 虽然CMOS单片机的功耗低, 但是其运行速度不高, 为此CHMOS因为具备功耗低、运行速度快的特点, 而成为未来单片机发展的主要趋势。

4.2 微型单片化。

随着计算机的不断发展, 单片机的功能越来越多, 其不仅要将中央处理器、数据储存器、定时电路以及通信接口等集中在相应的芯片上, 还要在尽可能的情况下减低单片机的体积, 尤其是现在人们在追求高品质的生活条件下, 需要将各种功能集成在单片机的芯片上, 而且这种芯片在满足各种功能的同时要通过技术手段降低体积, 比如微型手机的出现, 就要求单片机的体积与厚度要实现微小化。

4.3 安全性能更高。

传统的单片机可能会因为技术条件不成熟、使用环境不理想而导致不安全因素存在, 随着单片机应用范围的不断扩大, 用户对单片机要求的不断提高, 使得单片机的安全系统要更高, 尤其是单片机应用在各种工业领域、金融领域以及汽车等领域其安全性直接影响人的生命财产安全, 因此加强安全性能是未来单片机发展的主要趋势之一。

5 结束语

总之, 随着计算机技术的不断发展, 单片机的技术会越来越先进、越来越完善, 并且单片机在国内的应用范围也会越来越广泛, 并且会越来越符合我国的产业要求, 我们相信在未来的时间内, 单片机将会以更加低消耗、低电压、低噪音, 高可靠性、高性能服务于我们的生活。

参考文献

[1]张国旭, 张雅静, 田丽欣.Proteus在单片机教学中的应用[J].价值工程, 2010 (20) .[2]梁凯淋.单片机技术的发展及应用[J].中小企业管理与科技 (下旬刊) , 2009 (04) .[3]顾海林.浅议单片机未来的发展前景[J].科技创新与应用, 2012 (06) .[4]王敏.MCS-51单片机多串口通讯应用初探[J].电子测试, 2014 (07) .

单片机的发展与应用 篇2

第一章 实验安排

共8个实验，要求8次上机完成。这8个实验分别为： 实验一 利用软件仿真器调试算术运算程序 实验二 INT0中断实验

实验三 定时器/计数器定时实验 实验四 定时器/计数器计数实验

实验五 定时器/计数器T0扩展外部中断源实验 实验六 串行口扩展实验 实验七 DAC0832数模转换实验 实验八 8155接口芯片使用实验

其中前六个实验为验证性实验，第七个实验为设计性实验。最后一个为综合性实验。每个实验3学时。

第二章 实验须知

一、预习要求

1、实验前认真阅读实验要求，明确实验目的和实验任务。

2、拟订实验步骤，编好上机程序。

二、报告要求

共八个实验，每个实验完成后交实验报告，写在实验报

告纸上，报告中应包含以下内容：

1、实验名称、实验人姓名、学号、班级

2、实验目的、任务（内容）；

3、实验步骤

记录主要实验过程。

4、实验结果

（1）记录实验现象；

（2）要求写出已调试通过的实验程序清单（加适量注 释）

第三章 实验项目及内容

实验一 利用软件仿真器调试算术运算程序 1．目的要求

（1）熟悉WAVE调试软件的使用。（2）熟悉算术运算程序编程和调试的方法。2．实验内容

（1）有6个数据分别放在片内RAM区50H~55H单元中，试求和，并将结果放在片内RAM区03H（高位），04H（低位）单元中。

（2）编程将内部RAM70H~7FH中的16个数据按从小到 大的顺序重新排序。

3．主要仪器设备

PC机一台。

4．程序清单（1）数据和.ASM ORG 0000H LJMP MAIN ORG 1000H MAIN:MOV R2,#06H MOV R3,#00H MOV R4,#00H MOV R0,#50H L1:MOV A,R4 ADD A,@R0 MOV R4,A INC R0 CLR A ADDC A,R3 MOV R3,A DJNZ R2,L1 END（2）数据排序.ASM ORG 0000H LJMP MAIN ORG 1000H MAIN:MOV R2,#70H MOV R3,#71H L2:ACALL L1 INC R2 INC R3 CJNE R3,#80H,L2 L3:SJMP L3 NOP L1:MOV A,R2 MOV R0,A MOV A,R3 MOV R1,A MOV A,@R0 L5:CLR C SUBB A,@R1 MOV A,@R0 JC L4 XCH A,@R1 MOV @R0,A L4:INC R1 CJNE R1,#80H,L5

RET END

实验二 INT0中断实验（验证性实验

3学时，必做）

1．目的要求

（1）掌握MCS-51单片机中断原理以及编程使用方法。（2）理解下降沿中断和低电平中断的区别。

2．实验内容

（1）编写主程序，读取开关SW1的状态，当其闭合时初始化为下降沿中断，反之，初始化为低电平中断，且发光管灭；编写中断服务程序，使发光管闪烁5次，间隔250ms，即中断服务程序的执行时间为2.5秒。退出中断程序时，使发光管灭。（2）用万用表测量C点的电平，按下TR31秒钟，然后松 开，观察C点电平的变化。

3．实验所用仪器

实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块

4．程序清单（EXP7.ASM）ORG 0000H SJMP MAIN ORG 0003H LJMP INT0 MAIN:MOV SP,#60H mov p1,#0ffh NOP CLR P1.2 NOP NOP MOV C,P1.3 JC LOWER SETB IT0 SJMP CONT LOWER:CLR IT0 CONT:SETB EX0 SETB EA HERE:SJMP HERE INT0:MOV R0,#5 LP:CPL P1.2 DLY:MOV 30H,#5 DEL0:MOV R7,#100 DEL1:MOV R6,#125

DEL2:DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 DJNZ 30H,DEL0 DJNZ R0,LP CLR P1.2 RETI END

实验三 定时器/计数器定时实验（验证性实验

3学时，必做）

1． 目的和要求

（1）掌握MCS-51单片机定时器/计数器定时功能的使用方法。

（2）了解定时和计数的本质区别和联系。

2． 实验内容

编写程序，初始化定时器/计数器T0工作在定时方式1，使P1.2输出周期为10秒的方波，即使发光管亮3秒，灭7秒。

3．实验所用仪器

实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块

4． 程序清单（EXP9.ASM）ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP INTT0 MAIN: MOV SP,#60H CLR P1.2 MOV TMOD,#01H MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH SETB TR0 SETB ET0 SETB EA LP: SETB P1.2 MOV A,#30 MOV 30H,#00 DL1:CJNE A,30H,DL1 CLR P1.2

MOV A,#70 MOV 30H,#00 DL2:CJNE A,30H,DL2 SJMP LP INTT0: MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH INC 30H RETI END 实验四 定时器/计数器计数实验（验证性实验

3学时，必做）

1． 实验目的和要求

（1）掌握MCS-51单片机定时器/计数器计数功能的使用方法。

（2）了解定时和计数的本质区别和联系。

2． 实验内容

编写程序，通过8个发光二极管来显示所计脉冲个数。

3．实验所用仪器

实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块

4．程序清单（EXP10.ASM）

U33CLK EQU 0FF90H ORG 0000H MAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#05H SETB TR0 MOV DPTR,#U33CLK RDTIMER: MOV A,TH0 MOV R0,TL0 CJNE A,TH0,RDTIMER MOV R1,A MOV A,R0 CPL A MOVX @DPTR,A SJMP RDTIMEr END

实验五 定时器/计数器T0扩展外部中断源实验

（验证性实验

3学时，必做）

1． 实验目的和要求

掌握利用定时器/计数器扩展外部中断源使用的方法。

2． 实验内容

编写主程序，使发光管灭；编写中断服务程序，当执行中断服务程序时，发光管闪烁5次，间隔500ms，主程序运行后通过按TR3按钮触发中断。

3．实验所用仪器

实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块

3． 程序清单（EXP11.ASM）ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP INTT0 MAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#05H MOV TH0,#0FFH MOV TL0,#0FFH SETB ET0

SETB EA SETB TR0 CLR P1.2 HERE:SJMP HERE INTT0:MOV R0,#10 LP:CPL P1.2 DLY:MOV 30H,#10 DEL0:MOV R7,#100 DEL1:MOV R6,#125 DEL2:DJNZ R6,DEL2 DJNZ R7,DEL1 DJNZ 30H,DEL0 DJNZ R0,LP CLR P1.2 MOV TH0,#0FFH MOV TL0,#0FFH RETI END

实验六 串行口扩展实验（验证性实验

3学时，必做）

1．实验目的和要求

（1）掌握MCS-51单片机串行口方式0的工作原理。（2）了解方式0的应用，即通过串行口扩展输出口，进行静态显示的方法。

（3）掌握串行移位寄存器芯片74LS164的工作原理。

2．实验内容

编制程序使数码管循环依次显示00到99，每秒加1。

3．实验所用仪器

实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块

4．程序清单（12.ASM）

ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP intt0 MAIN:MOV SP,#60H MOV TMOD,#01H SETB ET0 SETB EA MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB TR0 LLP:MOV 30H,#0 MOV 31H,#0 MOV 32H,#0 MOV 33H,#0 LP:MOV R0,#32H MOV R7,#2 ACALL BINBCD MOV DPTR,#TAB DSPLY: MOV A,@R0 MOVC A,@A+DPTR;cpl a MOV SBUF,A DSP1:JNB TI,DSP1 CLR TI INC R0 DJNZ R7,DSPLY LP1:MOV A,30H CJNE A,#10,LP1 MOV 30H,#00H INC 31H MOV A,31H

CJNE A,#100,LP SJMP LLP intt0:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH INC 30H RETI;tab:db 3fh,06h,5bh,4fh,66h,6dh,7dh,07h,7fh,6fh tab: db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90h BINBCD:MOV A,31H MOV B,#10 DIV AB MOV 33H,A MOV A,B MOV 32H,A RET END

实验七 DAC0832数模转换实验（设计性实验

3学时，必做）

1． 设计目的

（1）掌握DAC0832与MCS51单片机的接口方法。（2）掌握D/A转换程序的设计方法。

2． 设计题与要求

认真复习所学习的DAC0832的工作方式，利用单缓冲

方式使0832输出锯齿波和三角波。并设计使运放LM741输出0-5V和0--5V的波形。如果不用示波器，如何测试你所设计的电路和所编写的程序是否正确。

3．实验所用仪器

实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块、示波器一台。

4．设计原理

D/A转换器的输入为数字量,经转换后输出为模拟量。

DAC0832为一个8位D/A转换器,单电源供电,在+5~+15V范围内均可正常工作。MCS-51单片机与DAC0832的接口有3种连接方式,即直通方式、单缓冲方式及双缓冲方式。所谓单缓冲方式就是使DAC0832的两个输入寄存器中有一个处于直通方式,而另一个处于受控的锁存方式,当然也可使两个寄存器同时选通及锁存。本实验中采用该方式。要求WR1和WR2连接在一起接在89C51的WR端，CS和XFER连接在一起接在片选端，ILE接+5V。

0832可以产生很多波形，如：三角波、锯齿波、梯形波等。5．设计内容

编制程序使运放LM741输出锯齿波和三角波，具体步骤：断开开关SW1，输出锯齿波；闭和开关SW1，输出三角波。

6．程序清单（DAC0832.asm）CS0832 EQU 0FF9FH ORG 0000H MAIN:MOV P1,#0FFH NOP JNB P1.3,RWAVE MOV DPTR,#CS0832 MOV A,#00H LP:MOVX @DPTR,A NOP NOP INC A AJMP LP RWAVE:MOV DPTR,#CS0832 MOV A,#00H LP1:MOVX @DPTR,A NOP INC A CJNE A,#255,LP1 NOP LP3:MOVX @DPTR,A NOP

DEC A CJNE A,#00H,LP3 MOVX @DPTR,A NOP SJMP LP1 END

实验8 8155接口芯片使用实验（综合性实验

3学时，必做）

1．实验目的和要求

（！）掌握MCS-51单片机系统I/O扩展方法。

（2）掌握并行接口芯片8155的性能以及编程使用方法。（3）掌握单片机系统动态LED显示和键盘输入程序的设计方法。

2．实验内容

编写程序实现下列功能：程序运行后数码显示管显示HHMMSS（000000），即时分秒，按键调整其为正确的时间并继续运行。

该实验综合性较强，建议学生分两步走：第一步完成显示，可以参考实验六；第二步完成键盘扫描。

3．实验所用仪器

实验板一块、直流稳压电源、编程器一台、万用表一块

4．程序清单（EXP152.asm）CE8155 EQU 0FF80H CA8155 EQU 0FF81H CB8155 EQU 0FF82H CC8155 EQU 0FF83H HMS EQU 40H SECOND EQU 41H MINUTE EQU 42H HOUR EQU 43H ORG 0000H LJMP MAIN ORG 000BH LJMP INTT0 MAIN:MOV SP,#60H MOV A,#00000011B MOV DPTR,#CE8155 MOVX @DPTR,A MOV TMOD,#01H MOV TH0,#3CH MOV TL0,#0B0H SETB ET0 SETB EA

SETB TR0 LP2:MOV HMS,#00H MOV SECOND,#00H MOV MINUTE,#00H MOV HOUR,#00H LP3:MOV R0,#30H MOV R7,#6 ACALL BINBCD MOV R2,#01H MOV A,R2 LOOP:MOV DPTR,#CA8155 MOVX @DPTR,A INC DPTR PUSH DPL PUSH DPH MOV DPTR,#TAB MOV A,@R0 MOVC A,@A+DPTR POP DPH POP DPL MOVX @DPTR,A ACALL DL2MS INC R0 MOV A,R2 JB ACC.5,LP1 RL A MOV R2,A AJMP LOOP lp1:acall kd1 AJMP LP3 INTT0:MOV TL0,#0B0H MOV TH0,#3CH INC HMS MOV A,HMS CJNE A,#0AH,PP MOV HMS,#00H INC SECOND MOV A,SECOND CJNE A,#60,PP MOV SECOND,#00H INC MINUTE MOV A,MINUTE CJNE A,#60,PP MOV MINUTE,#00H

INC HOUR MOV A,HOUR CJNE A,#24,PP MOV HOUR,#00H PP:RETI BINBCD:MOV A,HOUR MOV B,#10 DIV AB MOV 30H,A MOV 31H,B MOV A,MINUTE MOV B,#10 DIV AB MOV 32H,A MOV 33H,B MOV A,SECOND MOV B,#10 DIV AB MOV 34H,A MOV 35H,B RET tab:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FH DL2MS:MOV R3,#5 DLT1:MOV R4,#125 DLT2:DJNZ R4,DLT2

DJNZ R3,DLT1

RET KD1:ACALL KS1 JNZ LK1 ACALL DL2MS AJMP QQ LK1:ACALL DL2MS ACALL DL2MS ACALL DL2MS ACALL DL2MS ACALL KS1 JZ QQ MOV R5,#0FEH MOV R4,#00H MOV DPTR,#CA8155 MOV A,R5 MOVX @DPTR,A INC DPTR INC DPTR MOVX A,@DPTR JB ACC.0,LONE mm1:acall dl2ms acall dl2ms acall ks1 jnz mm1 INC HOUR MOV A,HOUR CJNE A,#24, LONE MOV HOUR,#00H LONE:MOV A,R5 RL A MOV R5,A MOV DPTR,#CA8155 MOV A,R5 MOVX @DPTR,A INC DPTR INC DPTR MOVX A,@DPTR JB ACC.0,LONE1 mm2:acall dl2ms acall dl2ms acall ks1 jnz mm2 INC MINUTE MOV A,MINUTE CJNE A,#60,LONE1 MOV MINUTE,#00H LONE1: MOV A,R5 RL A MOV R5,A MOV DPTR,#CA8155 MOV A,R5 MOVX @DPTR,A INC DPTR INC DPTR MOVX A,@DPTR JB ACC.0,QQ mm3:acall dl2ms acall dl2ms acall ks1 jnz mm3 INC SECOND MOV A,SECOND

CJNE A,#60,QQ MOV SECOND,#00H QQ:RET KS1:MOV DPTR,#CA8155 MOV A,#00H MOVX @DPTR,A INC DPTR INC DPTR MOVX A,@DPTR CPL A ANL A,#03H RET END

四、考核办法

每个实验：预习10%、实验操作60%、实验报告30%。最后成绩以每次实验课程成绩累加被实验项目个数相除的办法计算。

五、主要参考资料

1、《单片机接口技术开发实验指导书》

北京科技大学C31实验室

2、《8051实验指导书》

单片机技术的发展及应用 篇3

关键词：单片机发展应用

1单片机技术的发展

所谓单片机(mlcrocontroller)是指在一个集成芯片中，集成微处理器(CPU)、存储器、基本的I／O接口以及定时／计数、通信部件，即在一个芯片上实现一台微型计算机的基本功能。1970年微型计算机研制成功之后，随着就出现了单片机(即单片微型计算机)。美国Intel公司1971年生产的4位单片机4004和1972年生产的雏形8位单片机8008，特别是1976年MCS-48单片机问世以来，在短短的二十几年间，经历了四次更新换代，其发展速度大约每二、三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一番。其发展速度之快、应用范围之广，已达到了惊人的地步，它已渗透到生产和生活的各个领域。尽管目前单片机的品种很多，但其中最具典型性的当数Intel公司的MCS-51系列单片机。MCS-51是在MCS-48的基础上于80年代初发展起来的，虽然它仍然是8位的单片机，但其功能有很大的增强。由于PHILIPS、ATMEL、WELBORD、LG等近百家IC制造商都主产51系列兼容产品，具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。因此，MCS-51应用非常广泛，成为继MCS-48之后最重要的单片机品种。直到现在MCS-51仍不失为单片机中的主流机型。国内尤以Intel的MCS-51系列单片机应用最广。由于8位单片机的高性能价格比，估计近十年内，8位单片机仍将是单片机中的主流机型。

2单片机技术的应用

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精度，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。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，使系统工作处于最佳状态，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核心。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。最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、最优化控制。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。

浅析单片机的发展与应用 篇4

1 单片机概述

单片机是一种微型计算机, 它不是普通意义上的计算机芯片, 而是将一整个计算机系统功能集成到一个芯片上进行工作的微型控制器。它具有体积小、微型化以及耗能低等优点, 因此被广泛应用于人类社会的各个领域。单片机是在1971 年开始出现在人们的视野中的, 发展到现在大致经历了三个发展阶段。即单片微型计算机、微控制器以及单片机。

1.1 单片微型计算机

单片机的最初发展形态就是单片微型计算机简称SCM, 主要的组成在8 位或4 位单片机。该结构主要是通过对嵌入式系统的结构的应用, 而获得了创新模式的发展, 使单片机的发展与传统的通用计算机在研究与发展方向上产生了不同。并且在现代的工业生产中, 此种形式的单片机还在被广泛应用中。

1.2 微控制器

微控制器简称MCU。随着工业化生产对控制领域的要求不断提高, 单片机开始向着16 位单片机发展。在该发展阶段单片机主要实现了对嵌入式系统的扩大应用。使微控制系统更加的向着智能化发展。但是在不断的应用实践中, 由于该系统的性价比不高, 因此使用效果并不高。

1.3 单片机阶段

单片机是目前被社会各个领域广泛应用的一种应用系统, 简称SOC。随着单片机的不断发展, 嵌入式系统也向着微控制器的独立道路发展。我们现在所使用的单片机随着电子技术的发展, 已经实现了由16 位向32 位的高端转变, 并成为市场的主流应用产品。当代的单片机系统通过对大量的嵌入式系统的应用, 使自身的开发与使用环境更加的广阔。

2 单片机的应用领域

单片机由于自身所具备的优点, 使其被广泛的应用于人们生活的各个领域。为人们的生活品质的提升带来方便。

2.1 单片机在家用电器领域的应用

现代人们所使用的家用电器都离不开单片机的作用的发挥。随着经济水平与科技水平的提高, 人们的生活更加的追求智能化, 为了满足人们对家电产品的需求。家电生产商在家电制造中引进了单片机技术, 进而使自身的产品更具市场竞争力。如现代家电中的智能功能, 电视机的遥控换台、洗衣机的预设时间功能以及冰箱的自动识别功能和门锁的指纹识别等等智能化功能的实现, 都是依赖于单片机的使用。

2.2 单片机在工业控制领域中的应用

传统的工业化生产模式已经不能满足人类社会的发展需求, 因此现代工业正在向着智能化生产的方向发展。当前的工业发展都大力的引进先进的智能控制系统对工业生产进行管理控制, 工业生产中主要应用的智能控制系统有测控系统、数据采集系统以及通信系统等等。然而这些系统的功能实现则主要依靠于单片机的应用。如工业生产中采用的流水线生产方式, 对于控制系统的依赖极强, 主要是通过对计算机与单片机之间进行网络设置从而实现的智能化生产控制。

2.3 单片机在医疗卫生领域中的应用

医疗事业的发展一直被人们广泛关注着。由于单片机具有扩展性强以及体积小等等优点, 因此被广泛应用于医疗器械的生产制造中来。通过对单片机系统的应用, 现代医疗器械在精准度以及操作程序上变得更加的准确、简单、方便。为实现医疗行业的自动化、智能化以及现代化目标提供技术基础。如在医院中被广泛运用的消毒杀菌系统、呼叫系统以及超声诊断技术都是依靠于单片机系统发挥作用的。

3 单片机的发展趋势

3.1 更加人性化、生活化

随着社会物质生活水平的不断提高, 人们对生活质量及品质的要求越来越高。因此为了满足人们的生活以及发展需要, 智能化、人性化成为了单片机主要发展趋势。只有单片机实现人性化与智能化的转变, 家用电器等人类生活必须品才会达到提高人们生活水平的智能化标准。

3.2 高性能化

尽管目前的单片机系统已经发展到了一定的水平。但是随着社会发展需求的不断增加, 将对单片机的性能要求越来越高。因此为了使该系统的指令速度与可靠性等方面的性能不断提高, 就要对该系统的中央处理器进行功能上的改进。主要可以通过采用流水线结构与精简指令结构来实现对指令速度的提升, 满足未来社会的发展需求。

3.3 低耗能

目前全球都面临着能源紧缺的困境。因此对于未来社会的发展方向, 都以低耗能作为目标。因此在单片机的未来发展中, 除了要注重对其性能的提升之外, 还要对其制作材料、制作工艺以及产生能耗等方面加以考虑, 使其发展满足低耗能的发展需求。

3.4 多样化

随着科技的进步, 社会的发展需求在不断的增多, 因此对单片机出现了不同方面的需求。而目前的市场中流行的单片机种类极少, 无法满足社会的未来发展状况。因此随着市场需求的不断增多以及竞争的激烈化。单片机生产商, 会不断的进行产品的推陈出新, 促使单片机的种类更加的繁多, 满足各方的需求。

4 结语

综上所述, 单片机虽然在我国的应用时间较短, 但是已经渗透到人们生活的点点滴滴, 在一定程度上提高了人民的生活水平与质量。在未来的技术发展中, 其应用领域会越来越广泛。为我国未来的发展, 贡献更多的力量。

摘要：随着科学技术的不断发展, 人们的生活正在向着智能化的方向发展。在现代化的生产生活中, 单片机由于具备耗能低、微型化、体积小以及使用方便与扩张灵活等优势, 被广泛应用于医疗设备、家用电器以及仪器仪表等设备的智能化管理之中, 为人类社会的生产生活带来了极大的方便。本文将对单片机的应用领域进行分析, 以对其未来的发展趋势进行把握。

关键词：单片机,应用领域,发展方向

参考文献

[1]赵焱.电渣炉单片机控制系统研究与设计[D].吉林大学, 2004.

[2]刘小俊.基于EDA技术的兼容MCS-51单片机IP核设计[D].武汉理工大学, 2005.

[3]贾存栋.基于单片机的机电产品控制系统开发[D].山东大学, 2005.

[4]蒋金元.基于多机通信的AVR单片机高级用户板的设计与开发[D].华东师范大学, 2006.

电子教案单片机原理与应用技术 篇5

⒉ 计算机汇编

四.程序设计的基本方法 编写程序要求：

不仅要完成规定的功能任务，而且还要求：

执行速度快、占用内存少、条理清晰、阅读方便、便于移植、巧妙而实用。一般应按以下几个步骤进行：

⑴ 分析问题，确定算法或解题思路 ⑵ 画流程图 ⑶ 编写源程序 ⑷ 汇编和调试

§1-2 汇编语言程序设计举例

一.顺序程序

顺序程序是指按顺序依次执行的程序，也称为简单程序或直线程序。

顺序程序结构虽然比较简单，但也能完成一定的功能任务，是构成复杂程序的基础。

根据不同条件转向不同的处理程序，这种结构的程序称为分支程序。

80C51指令系统中的条件转移指令、比较转移指令和位转移指令，可以实现分支程序。【例】 已知16位二进制负数存放在R1R0中，试求其补码，并将结果存在R3R2中

解：二进制负数的求补方法可归结为“求反加1”，符号位不变。利用CPL指令实现求反；加1时，则应低8位先加1，高8位再加上低位的进位。注意这里不能用INC指令，因为INC指令不影响标志位。程序如下：

CONT:

MOV

A,R0;读低8位

CPL A;取反

ADD

A,#1;加1

MOV

R2,A;存低8位

MOV

A,R1;读高8位

CPL A;取反

ADDC

A,#80H;加进位及符号位

MOV

R3,A;存高8位

RET

;二.分支程序

根据不同条件转向不同的处理程序，这种结构的程序称为分支程序。

80C51指令系统中的条件转移指令、比较转移指令和位转移指令，可以实现分支程序。① S0单独按下，红灯亮,其余灯灭； ② S1单独按下，绿灯亮,其余灯灭； ③ 其余情况，黄灯亮。

解：程序如下

SGNL:ANL

P1,#11100011B;红绿黄灯灭

ORL

P1,#00000011B;置P1.0、P1.1输入态, P1.5～P1.7状态不变 SL0: JNB

P1.0,SL1

;P1.0=0,S0未按下,转判S1

JNB

P1.1,RED

;P1.0=1,S0按下;且P1.1=0,S1未按下,转红灯亮 YELW:SETB P1.4

;黄灯亮

CLR

P1.2

;红灯灭

CLR

P1.3

;绿灯灭

SJMP SL0

;转循环

SL1: JNB

P1.1,YELW

;P1.0=0,S0未按下;P1.1=0,S1未按下,转黄灯亮 GREN:SETB P1.3

;绿灯亮

CLR

P1.2

;红灯灭

CLR

P1.4

;黄灯灭

SJMP SL0

;转循环 RED: SETB P1.2

;红灯亮

CLR

P1.3

;绿灯灭

CLR

P1.4

;黄灯灭

SJMP SL0

;转循环

课堂练习题：

电路及灯亮灭要求同上述【例】题，其中

三.循环程序

循环程序一般包括以下几个部分：

⑴ 循环初值；

⑵ 循环体；

⑶ 循环修改；

⑷ 循环控制；

以上四部分可以有两种组织形式，其结构如图4-6所示.【例】 编制一个循环闪烁灯的程序。

设80C51单片机的P1口作为输出口，经驱动电路74LS240(8反相三态缓冲/驱动器)接8只发光二极管，如图4-8所示。当输出位为“1”时，发光二极管点亮，输出位为“0”时为暗。试编程实现：每个灯闪烁点亮10次，再转移到下一个灯闪烁点亮10次，循环不止。

解：程序如下：

FLASH:MOV

A,#01H;置灯亮初值 FSH0: MOV

R2,#0AH;置闪烁次数 FLOP: MOV

P1,A;点亮

LCALL DY1s;延时1s

MOV

P1,#00H;熄灭

LCALL DY1s;延时1s

DJNZ

R2,FLOP;闪烁10次

RL

A;左移一位

SJMP

FSH0;循环

RET

;【例】设Xi均为单字节数，并按顺序存放在以50H为首地址的内RAM存储单元中，数据长度（个数）N存在R2中，试编程求和S=X1+X2+‥‥+XN，并将S（双字节）存放在R3R4中，（设S＜65536）。解：程序如下：

SXN: MOV

R2,#N

；置数据长度(循环次数)

MOV

R3,#00H ；和单元(高8位)清0

MOV

R4,#00H ；和单元(低8位)清0

MOV

R0,#50H ；求和数据区首址 LOOP:MOV

A,R4

；读前次低8位和

ADD

A,@R0 ；低8位累加

MOV

R4,A

；存低8位和

CLR

A

；

ADDC

A,R3

；高8位加进位

MOV

R3,A

；存高8位和

INC

R0

；指向下一数据

循环修改

DJNZ

R2,LOOP ；判N个数据累加完否？

循环控制

RET

；退出循环

退出循环

【例】编写延时10ms子程序,fosc=12MHz。

解:fosc=12MHz，一个机器周期为。DY10ms:MOV R6,#20;置外循环次数 DLP1: MOV R7,#250;置内循环次数

DLP2: DJNZ R7,DLP2;2机周×250 =500机周DJNZ R6,DLP1;500机周×20= 10000机周RET

;说明：MOV Rn指令为1个机器周期;

DJNZ指令为2个机器周期;

RET指令为2个机器周期;{[(2机周×机周≈10ms 【课堂练习题】 按下列要求编写延时子程序： ⑴ 延时2ms，fosc=6MHz； ⑵ 延时5ms，fosc=12MHz； ⑶ 延时10s，fosc=12MHz；

设80C51单片机的P1口作为输出口，经驱动电路74LS240(8反相三态缓冲/驱动器)接8只发光二极管，如图4-8所示。当输出位为¡°1¡±时，发光二极管点亮，输出位为¡°0¡±时为暗。试编程实现：每个灯闪烁点亮10次，再转移到下一个灯闪烁点亮10次，循环不止。

FLASH:MOV

A,#01H;置灯亮初值 FSH0: MOV

R2,#0AH;置闪烁次数 FLOP: MOV

P1,A;点亮

LCALL DY1s;延时1s

MOV

P1,#00H;熄灭

LCALL DY1s;延时1s

DJNZ

R2,FLOP;闪烁10次

RL

A;左移一位

SJMP

FSH0;循环

RET

;

【课堂练习题】

根据图4-8电路，设计灯亮移位程序，要求8只发光二极管每次点亮一个，点亮时间为250ms，顺序是从下到上一个一个地循环点亮。设fosc=6MHz。

【例】已知P1口数据每隔10ms刷新一次，试求其1s内的平均值,平均值存30H。解：本题需求100个数据的平均值，一般有两种方法：

一种是全部累加后再平均；

另一种是边平均边累加，现给出两种方法的程序。

AVRG1: MOV

R2,#0

;低8位累加寄存器清0

MOV

R3,#0

;高8位累加寄存器清0

MOV

R4,#100

;置平均次数 ALOP: MOV

A,P1;读P1口数据

ADD

A,R2;低8位累加

MOV

R2,A;回存

CLR

A;高8位与进位累加

ADDC

A,R3;

MOV

R3,A;回存

LCALL

DY10ms

;延时10ms

DJNZ

R4,ALOP;判100次累加完否？未完继续

MOV

A,R3;100次累加完,求平均值,被除数→A、B

MOV

B,R2;

MOV

R0,30H

;置商间址

MOV

R6,#0;置除数100,除数→R6R5

MOV

R5,#100;

LCALL

SUM;(A、B)÷(R6、R5)= 商 @R0, 余数A

CJNE

A,#50,NEXT;四舍五入 NEXT: JC GRET;C=1,＜50, 舍

INC 30H;C=0,≥50, 入 GRET: RET;

AVRG2: MOV 30H,#0;商累加寄存器清0

MOV 31H,#0;余数累加寄存器清0

MOV R4,#100;置平均次数 ALOP: MOV A,P1;读P1口数据

MOV B,#100;置除数(平均次数)

DIV AB;P1口数据除以100

ADD A,30H;商累加

MOV

30H,A;回存

MOV

A,B;

ADD A,31H;余数累加

MOV 31H,A;回存

CLR C

;

SUBB A,#100;

JC GON;余数累加＜100,余数累加寄存器不变

INC 30H;余数累加≥100, 商累加寄存器+1

MOV 31H,A;减去100后差→余数累加寄存器 GON: LCALL DY10ms;延时10ms

DJNZ R4,ALOP

;判100次累加完否？未完继续

MOV A,31H;100次累加完毕,余数累加四舍五入

CJNE A,#50,NEXT;NEXT: JC GRET;C=1,＜50, 舍

INC 30H;C=0,≥50, 入 GRET: RET

;

【课堂练习题】

已知某单片机系统每隔20ms测一次温度，8位温度A/D值存在特殊功能寄存器SBUF中，试分别求其1s和1分内的平均值, 分别存30H和31H。

当用PC作基址寄存器时，其表格首地址与PC值间距不能超过256字节，且编程要事先计算好偏移量，比较麻烦。因此，一般情况下用DPTR作基址寄存器。解：编程如下：

CHAG:MOV

DPTR,#TABD;置共阴字段码表首址

MOV

A,30H

;读显示数字

MOVC A,@A+DPTR;查表,转换为显示字段码

MOV

30H,A

;存显示字段码

RET

;TABD:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H;0～4共阴字段码表

DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH;5～9共阴字段码表 四.查表程序

用于查表的指令有两条： ⑴

MOVC

A,@A+DPTR ⑵ MOVC

A,@A+PC 当用DPTR作基址寄存器时，查表的步骤分三步： ① 基址值（表格首地址）→DPTR；

② 变址值（表中要查的项与表格首地址之间的 间隔字节数）→A； ③ 执行MOVC A，@A+DPTR。

当用PC作基址寄存器时，其表格首地址与PC值间距不能超过256字节，且编程要事先计算好偏移量，比较麻烦。因此，一般情况下用DPTR作基址寄存器。

【例】 在单片机应用系统中，常用LED数码管显示数码，但显示数字(≤9)与显示数字编码并不相同，需要将显示数字转换为显示字段码，通常是用查表的方法。现要求将30H中

的显示数字转换为显示字段码并存入30H。已知共阴字段码表首址为TABD。解：编程如下：

CHAG:MOV

DPTR,#TABD;置共阴字段码表首址

MOV

A,30H

;读显示数字

MOVC A,@A+DPTR;查表,转换为显示字段码

MOV

30H,A

;存显示字段码

RET

;TABD:DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H;0～4共

DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH;5～9共阴字段码表

【例】 用查表程序求0～40之间整数的立方。已知该整数存在内RAM 30H中，查得立方数存内RAM 30H（高8位）31H。已知立方表(双字节)首地址为TAB。解：编程如下：

CUBE: MOV

DPTR,#TAB;置立方表首址

MOV

A,30H

;读数据

ADD

A,30H

;数据×2→A

MOV

30H,A

;暂存立方表数据序号

MOVC A, @A+DPTR;读立方数据高8位

XCH

A,30H

;存立方数据高8位,立方表数据序号→A

INC

A

;指向立方数据低8位

MOVC A,@A+DPTR;读立方数据低8位

MOV

31H,A

;存立方数据低8位

RET

;TAB: DW 0,0,0,1,0,8,0,27,0,64;0～40立方表

DW 0,125,0,216,„,0FAH,00H;说明：数据×2→A原因是立方表数据为双字节 【课堂练习题】

已知8位显示数字已存入首址为30H的内RAM中，试将其转换为共阴显示字段码，存入首址为40H的内RAM中。五.散转程序

散转程序是一种并行多分支程序。【例】 单片机四则运算系统。

在单片机系统中设置四个运算命令键，它们的键号分别为0、1、2、3。当其中一个键按下时，进行相应的运算。操作数由P1口和P3口输入，运算结果仍由P1口和P3口输出。具体如下：P1口输入被加数、被减数、被乘数和被除数，输出运算结果的低8位或商；P3口输入加数、减数、乘数和除数，输出进位（借位）、运算结果的高8位或余数。键盘号已存放在30H中。解：程序如下：

PRGM: MOV

P1,#0FFH

;P1口置输入态

MOV

P3,#0FFH

;P3口置输入态

MOV

DPTR,#TBJ;置¡°＋－×÷¡±表首地址

MOV

A,30H

;读键号

RL

A

;键号2→A

ADD

A,30H

;键号3→A

JMP

@A+DPTR

;散转

TBJ:

LJMP

PRGM0

;转PRGM0(加法)

LJMP

PRGM1

;转PRGM1(减法)

LJMP

PRGM3

;转PRGM3(除法)

LJMP

PRGM2

;转PRGM2(乘法)PRGM0: MOV

A,P1

;读加数

ADD

A,P3

;P1+P3

MOV

P1,A

;和→P1

CLR

A

;

ADDC

A,#00H

;进位→A

MOV

P3,A

;进位→P3

RET

;

PRGM1: MOV

A,P1

;读被减数

CLR

C

;

SUBB A,P3

;P1-P3

MOV

P1,A

;差→P1

CLR

A

;

RLC

A

;借位→A

MOV

P3,A

;借位→P3

RET

;PRGM2: MOV

A,P1

;读被乘数

MOV

B,P3

;置乘数

MUL

AB;P1×P3

MOV

P1,A;积低8位→P1

MOV

P3,B;积高8位→P3

RET;PRGM3: MOV

A,P1

;读被除数

MOV

B,P3

;置除数

DIV

AB;P1÷P3

MOV

P1,A

;商→P1

MOV

P3,B

;余数→P3

RET

单片机的发展与应用 篇6

作为自动控制技术核心的单片机具有体积小、功能强、成本低、应用灵活等优点。通过这几年《单片机原理与应用》课程的教学，笔者对于如何采用适当的教学方法提高该课程的教学效果有如下一些体会。

一、传统教学方法存在的弊端

传统的学科教学法以单片机教材的知识结构为主线，强调理论知识体系的完整性、严密性。把单片机知识系统按教材的章节分成硬件结构、指令系统、软件编程、系统的扩展和各种外围器件的应用，授课过程也是按这一顺序实施的。一学期下来，教师感觉教学难度很大，学生也普遍感到这门课程难学。

作为技校生，他们以前没有接触过有关计算机结构方面的知识，一开始就去学习单片机硬件结构，要理解控制器、运算器、存储器、总线、地址的作用和相互关联并不是一件简单的事。实际结果也是不管教师用尽什么样的形象比喻来讲解，到头来学生们还是一头雾水。

目前各技工学校采用的单片机教材基本上都是以单片机结构为主线来讲述单片机原理与应用，在教材的编排上没有考虑技校生的接受能力，使得学生在学习的过程中不断遇到挫折，于是问起学生对学习单片机课程的感受时也只有“生涩难懂”四个字了。

二、对单片机课程教学方法的改进

我们的具体做法是：改过去的以理论教学为主为现在的以实验项目为主，将理论与实验项目有机地结合起来，打破课堂教学按教材章节顺序进行的惯例，以实验项目作为实施教学的依据。在教学中，首先分析课程的知识目标和能力目标，将整个课程划分为若干个具有递进性和连贯性的“项目”。每个项目都是一个完整的单片机应用系统的开发，都包含了教学大纲所要求的相应知识点，由浅入深地把单片机的软、硬件知识和单片机的应用技能渗透到各实验项目的具体实施过程中。

三、分步骤讲授《单片机原理与应用》的具体方式及案例

笔者在讲授《单片机原理与应用》时主要分成以下六个步骤：

第一步：根据《单片机原理与应用》课程的知识体系，前期花大力气开发出了一块与教学大纲相适应的实验板，具体的实验项目有：单片机最小应用系统（控制一盞灯的亮、灭）、流水灯程序设计、百秒计数器程序设计、抢答器程序设计、音乐演奏程序设计、电子钟程序设计等，这些实验项目基本涵盖了单片机课程的主要内容。

第二步：以每次实验项目为教学内容编写实用的校本讲义。该类项目教学要求课程内容与课程实施的手段相吻合，因此编写具有针对性的校本讲义显得尤为重要。

讲义内容包括：实验目的、编程要求、硬件电路说明、应用程序设计、程序调试（利用Protues仿真软件，其电路见图1）、具体电路的焊接及程序的写入等。

第三步：课堂上围绕当次的实验项目内容，讲清涉及的硬件、指令、编程方法及该项目的学习目的，要求学生对各知识点达到基本理解的程度。

第四步：在实验室利用Protues仿真软件对学生编写的程序进行仿真、调试。

Protues仿真软件是一款最新的EDA工具软件，相对于以往的EWB（Electronics Work Bench）等仿真软件具有一系列非常突出的优点。它不仅具有其他EDA工具软件的一般电路的仿真功能，还能仿真单片机及其各种外围器件。在Protues中绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：*.HEX，就可以在Protues的仿真电路图中看到模拟的实物运行状态和过程。

第五步：在实验室指导学生焊接具体的实验电路并利用烧录器写入程序，观察实际的单片机实验板的运行效果。

第六步：对该实验项目进行总结，并布置一个与所学项目相似的单片机应用系统的设计任务，让学生独立完成程序的编写，并要求在Protues上调试通过，以检验学习效果。

四、分步骤讲授的案例——流水灯设计项目

1.项目确定

开发一个流水灯产品。

2.项目分析

师生共同分析该流水灯电路的结构特点、电路焊接要求及完成该项目的工作步骤。教师引导学生在教材或其他参考书中查找相关程序和硬件电路图的资料，并讲解、演示实验过程中要用到的编程器，以及Protues仿真软件等仪器设备的使用方法。

3.制定计划

师生共同探究、制定出详细的项目实施计划：

（1）分小组讨论硬件电路图的设计；

（2）教师指导各小组探讨流水灯程序的编写方法；

（3）学生独立用Protues仿真软件校验自己编写的程序；

（4）小组之间交流程序的编写技巧；

（5）各小组完成电路焊接并将程序烧入单片机；

（6）教师检查各小组单片机流水灯产品的焊接工艺和实验的效果。

4.项目实施

在教师的引导和帮助下，学生按照计划在规定时间内完成各阶段的任务，并写出详细的活动记录，记录内容包括硬件电路的焊接、利用Protues仿真软件对所编程序调试和仿真、用编程器将程序写入到单片机中观察到的实际运行效果等。

5.项目评价

教师评价各小组实验项目完成的效果和质量。具体评价内容包括：程序设计的合理性、实验板的焊接工艺、编程器和仿真器使用的熟练程度、学生独立处理问题以及合作交流能力等。

附：流水灯实验项目校本讲义的具体内容

（1）编程要求。流水灯程序：实现8个LED灯的循环点亮, 要求用三种方法实现。

（2）硬件电路。本流水灯实际上就是一个带有八个发光二极管的单片机最小应用系统，即由发光二极管、晶振、复位、电源等电路和必要的软件组成。

从图1中可以看出，如果要让接在P1.0口的LED1亮起来，那么只要把P1.0口的输出变为低电平即可；相反，如果要接在P1.0口的LED1熄灭，就要把P1.0口变为高电平；同理，接在P1.1～P1.7口的其他7个LED的点亮和熄灭的方法同LED1。因此，要实现流水灯功能，我们只要将发光二极管LED1～LED8依次点亮、熄灭，8只LED灯便会一亮一暗地形成流水的效果。由于人眼的视觉暂留效应及单片机执行每条指令的时间都只有几微秒，因此我们在控制发光二极管亮、灭的时候要采用延时程序保持一段时间，否则我们将会看不到“流水”的效果。

（3）应用程序设计。软件两部分组成，硬件电路搭建完后，我们还不能看到流水灯循环点亮的效果，我们还需要告诉单片机怎么来进行工作，即编写程序去控制单片机P1端口各管脚电平的高、低变化，来实现发光二极管的一亮一灭。软件编程是单片机应用系统中的一个重要的组成部分，是单片机学习的重点和难点。实现流水灯的功能可有以下几种软件编程方法。

位控法。这是一种不够灵活但又最易理解的方法，采用顺序程序结构，用位指令控制P1口的每一位轮流输出高、低电平，从而来控制相应LED灯的亮、灭。

循环移位法。在上面的位控法中我们是通过逐个控制P1端口的每一位来实现流水灯效果的，因此程序显得不够灵活。我们可以利用循环移位指令，采用循环程序结构进行编程。在程序一开始就给P1口送一个八位的二进制数01111111，这个数本身就让P1.0先低，其他位为高。延时一段时间后，再让这个数据向高位移动，然后再输出至P1口。这样也可以实现“流水”效果。由于8051系列单片机的指令中只有对累加器ACC中数据左移或右移的指令，因此实际编程中我们应把需移动的数据先放到ACC中，然后将ACC移动后的数据再转送到P1口。（具体程序略）

查表法。上面的两个程序都是比较简单、易懂的流水灯程序，但“流水”花样只能实现单一的“从左到右”或“从右到左”。而采用查表法所编写的流水灯程序，能够实现任意方式的流水效果，只要更改流水花样数据表中的流水数据即可，真正实现各种随心所欲的流水灯效果。

我们首先把要显示流水花样的数据建在一个以TAB为标号的数据表中，然后通过查表指令“MOVCA，@A+DPTR”把数据取到累加器A中，然后再送到P1口进行显示。

（4）项目小结。当上述程序编写好以后，我们需要使用Keil编译软件对其编译，得到单片机所能识别的二进制代码，然后再用编程器将二进制代码烧录到AT89C51单片机中，此时我们就可以看到LED1～LED8的“流水”效果了。

上面程序实现的流水灯功能都比较简单，在对该实验项目进行总结后，布置一个与流水灯项目相似的单片机应用系统的设计任务，让学生独立完成程序的编写及调试。

采用这种实验项目教学法后，我们把理论上深奥枯燥的知识变成了看得见、摸得着的实际单片机应用电路，极大地调动了学生的学习兴趣，取得了明显的教学效果。

单片机的发展与应用 篇7

1.1 数字信号

对于电子电路的处理, 往往是利用电信号, 包括:数字、模拟等信号。所谓数字信号, 是指在一定的时间、数值方面, 能够进行离散而产生的一些信号。而对于计算机, 所传递的那些信号, 往往是属于数字化的, 相反, 对于模拟的信号来说, 尤其是在时间和数值上, 往往表现出的信号具有连续变化等特点, 例如:在电流、电压等方面。

1.2 数字电路

对于数字的电路来说, 在进行传递、处理这些数字的信号时, 往往形成的是具有电子信号的电路。而在这样的电路下, 能够完成一系列信号的过程, 即信号的产生、信号的放大、信号的整形、信号的传递、信号的控制、以及信号的存储和计算等。我们在分析、设计数字电路时需要选择一定的工具, 往往工具具有的特征是:具有逻辑性的、代数的, 这也是组成数字电路的一个根本的单元, 而对于电路本身而言, 是一个具有逻辑特征的电路。

1.3 数制与代码

对于一个数字电路, 其基础是输出和输入的信号作为研究的对象, 在其之间存在对应的、逻辑的关系, 我们为了分析其主要的作用, 往往利用其逻辑性的关系。

在现实中, 对于数字设备, 往往按照二进制代码来运算、处理的, 而对于电子技术来分析, 利用二进制数是显得尤为重要, 所谓的单片机, 是指:把计算机的一个个部件都汇聚到一块芯片之中, 这就构成了一个微型的系统。而数字电子技术对于单片机来说, 也能够促进其发展。

对于二进制数来说, 采用的是两个数码, 即零和一, 而其基数是二, 而技术规律为:“逢二就进一”的原则。在二进制数的各位, 其位权是20、21、22……等, 而任何一个二进制数, 是以其数2为底, 作为冥来求和, 通过这个数来表示。

除了采用二进制外, 在计算机系统中, 还使用的是“八进制、十进制、十六进制”等。往往二进制是用于机器内部来处理数据。而八进制和十六进制不同, 是用在书写、程序方面, 尤其十进制用来输出运算的结果。

1.4 逻辑代数的基本定律

对于逻辑代数来说, 具有以下的规律, 即:0-1的规律、交换规律、结合规律、分配规律、互补规律、重叠规律、还原规律、反演规律或者摩根定律、以及吸收规率、隐含规律等。

1.5 数字电路的特点及分类

和模拟电路比较, 其数字电路特点比较突出, 从以下几个方面来说:

第一、结构简单, 能够进行集成化、系列化生产, 比较方便, 而且成本低, 使用方便。

第二、具有抗干扰性强、可靠性高、精确度高、稳定性好等优点。

第三、在处理功能方面较强, 除了能实现数值的运算, 还实现逻辑运算和判断。

第四、能够进行编程数字电路, 很好地实现在各种运算方面的灵活性。

第五、通过数字信号的应用, 更方便进行存储、加密、压缩、传输。

2 单片机技术

2.1 单片机的定义

对于单片机的定义, 往往是指把计算机的一个个部件都汇集到一块芯片之中, 这就组成的一个微型的系统。而单片机的设计, 是为了控制其应用而设计的、以及制造其固有的构造, 在国际上, 也叫微控制器。

2.2 基本结构及特点

在单片机芯片内, 往往包括以下几部分:CPU部分、ROM部分、RAM并行I/O部分、串行I/O部分、定时器计数器部分、中断控制系统时钟部分、A/D即模数转换器部分和D/A即数模转换器部分、以及WDT监视定时器等部分。

对于单片机, 其特点为:1、功能多。2、品种多。3、占用空间少。4、系统所需外围器件少。对于单片机的应用, 包括4大类:第一类:智能仪器仪表;第二类:在工业方面进行测控的;第三类:在民用方面的是一个具有智能型的电子品;第四类:在设备方面是属于计算机的一个外设及通信的设备。

3 结合数字电子技术与单片机的应用实例

3.1 数字电子钟

20世纪末, 随着电子技术的发展, 现代电子产品已经出现在社会的各个地方, 这样就带动了社会的发展, 即社会变得信息化, 以及提高了现代电子产品的性能化。

目前, 随着单片机的发展, 使其变得高性能化、多品种化, 这就逐渐转化为CMOS, 最终实现了“功率比较低、体积比较小, 容量特别大, 性能特别高, 价格特别低的设备, 在外围电路方面, 其具有了内装片的设备。这种技术属于微控的一个技术。而在单片机模块中, 最普边的是数字钟的使用。对于数字钟, 是利用数字电子技术而实现的, 即能进行分秒来计时的装置, 这与机械式时钟不同, 其准确性和直观性较高。

对于电子钟, 往往按照数字电路来进行的, 用时、分、秒的数字来显示, 属于一个计时的装置, 其应用比较广泛, 大部分是出现在每个家庭、车站, 码头等地方。对于人们的日常生活来看, 也是一个必须的、具备的产品。对于数字钟及其扩大应用的研究, 这是具有很重要的意义。

3.2 由数字电子钟组成的单片机的选择

在电子时钟里, 对于单片机的选择, 往往是以AT89c52为核心的, 即作为一个电子时钟的硬件部分。在AT89C52片内, 往往利用的是FLASH ROM, 在3V的超低压下而运行的。其存储空间具有8KB的ROM, 而在线编程中, 随时可以进行擦除, 也不会对芯片产生伤害。一旦把AT89C51作为核心部件, 就会对芯片产生伤害。

总而言之, 在数字电子技术和单片机的发展前提下, 对于我们的生活来说, 是有了许多的方便。随着单片机在智能化方面的应用, 使得该系统变得规模小、功能多, 操作简单、造价低、应用广泛。在数字电子技术与单片机的结合使用, 使得单片机的技术发展很快, 即具有几十年的发展过程。所以, 我们研究其发展是有着重要的意义。

参考文献

[1]杨立隆.循环水旋转滤网的改造[J].浙江电力, 200I (06) :l1-13.

[2]李松生, 陈胜利, 郑建涛.EDF 18H型耐海水二次滤网设计、制造及应用[J].电站辅机, 2000 (04) :19-21.

探讨单片机的应用和发展趋势 篇8

关键词：单片机,电子技术,电子产品,应用,发展

单片机是一种集成电路芯片, 是采用超大规模集成电路技术把中央处理器、存储器、定时器/计数器、I/0接口电路等一些计算机的主要功能部件集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。由于其具有可靠性高、便于扩展、体积小、成本低等特点, 已经广泛的应用于电子产品、智能仪表、工业测控、军工等领域。

1 单片机在电子技术中的应用

1.1 家用电器领域

现如今很多家用电器中都将单片机引用进来实现电器的升级改造, 以完善家用电器的功能, 使其更能适合现代人的需求, 提升市场竞争力。例如当前的电视已经实现了智能遥控, 洗衣机已经能够自动识别衣物并设定相应洗涤程序, 电冰箱已经能够自动识别食物类型并设定冷藏温度, 这些都得益于单片机的使用。可以说, 单片机的应用在很大程度上提升了家用电器的整体性能, 使其能够更加便捷的为人们提供优质服务, 提升人们的生活品质。

1.2 工业控制领域

单片机具有体积小、控制功能强、功耗低、环境适应能力强、扩展灵活和使用方便等优点, 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统、通信系统、信号检测系统、无线感知系统、测控系统、机器人等应用控制系统。因此可以说, 单片机的应用在很大程度上推动了工业自动化发展。例如在当前工业生产中最常见的流水线管理系统中, 单片机的应用能够使其和计算机联网, 实现智能化控制, 这不但能够提高流水线管理效率, 还能规范流水线操作, 进一步提升流水线产品生产质量。而且现在随着“物联网”概念的推出, 嵌入式技术是物联网技术最为关键的底层技术, 在单片机技术成熟发展的今天, 物联网的兴起给单片机技术提供了一个更为广大和宏伟的舞台, 同时也给单片机技术发展提供了新的方向。

1.3 医疗卫生领域

科技的发展同样推动了医疗技术水平的提升, 同时医疗器械的功能也在不断完善。在很多医疗卫生器械中, 都引入了单片机技术。由于单片机本身体积小, 扩展性强, 功能多, 能够极大的完善医疗器械的功能, 使其操作更简单方便, 避免医疗器械设备结构过于复杂而出现操作失误现象, 大大促进了医疗仪器设备的自动化发展。例如在消毒杀菌设备中, 将单片机引用到其控制系统中, 能够实现设备的自动化运行, 这将会极大的提高设备的消毒杀菌水平。这一应用对于医疗条件较为简单的小诊所、偏远地区医院来讲, 有着重要意义。除了在消毒杀菌设备中有很好的应用以外, 单片机还可以应用在呼吸机、超声诊断、病床呼叫等多种医疗仪器或设备中, 为实现现代化医疗基础设施建设起到很大推动作用。

1.4 智能仪器仪表设备领域

目前越来越多的智能仪器仪表被应用在各个生产领域中, 促进现代社会生产力水平的快速提升。而在此过程中, 单片机的应用范围也随着智能仪器仪表设备的发展而不断扩大, 这是因为单片机不但体积小, 控制灵活可靠, 而且其有着很强的可操作性, 属于高度集成的芯片。对于智能仪器仪表设备来讲, 一般都需要在保持高度灵敏功能的基础上尽量保证测量的准确性, 缩小仪器设备的体积, 以便减轻整个设备的负担, 而单片机正好满足这一点要求, 并且有着很强的扩展性, 能够满足智能仪器仪表设备的升级改造需求。随着单片机的使用, 越来越多集测量、处理、控制为一体的仪器仪表设备被研发应用, 促进了仪器仪表业的数字化、柔性化发展。

2 单片机的发展趋势

2.1 CPU中央处理器的发展趋势

CPU是单片机的核心, 他的功能的发展与提高, 势必会带动单片机的发展。作为单片机的数据处理功能模块, CPU中央处理器经过了多次的变革和改进, 以不断的适应数据处理要求。一般在改进过程中, 多是通过拓展总线宽度来实现。最初的单片机CPU的总线宽度为8位, 之后逐渐演变为16位、32位, 并仍然在不断地拓宽。当然, 提高CPU数据处理能力的技术措施不单单有扩宽总线宽度这一种, 还可以通过优化数据总线来实现。目前单片机内大多数为单CPU结构, 未来单片机将会采用双CPU结构, 以提高数据处理速度与能力, 同时采用流水线结构, 提高处理和运算速度, 以适应实时控制和处理的需要。

2.2 单片机微型化趋势

微型化是单片机未来发展的主要趋势, 因为其一般多应用在系统的各个独立模块中, 若体积过大, 则不但会增大设备功耗, 还可能会影响其运行质量。因此必须要尽可能的缩小芯片的体积, 并对其功能模块进行扩展, 在缩小单片机体积的同时最大限度的保障单片机应用功能的综合性及低功耗优势得到有效实现。

2.3 单片机低功耗下的半导体工艺

早期的单片机如MCS-51系列的8031推出时的功耗达630MW, 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, 现在的许多单片机制造商都采用了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, 这些特征, 更适合于在要求低功耗象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。

2.4 单片机中存储器的发展趋势

在单片机持续发展与优化的过程当中, 闪速存储器应当成为单片机内部程序存储器的最主要选择。借助于电子技术所发挥的支持效用, 闪速存储器能够在+5V模式下进行有效的读写操作。一方面保留了静态RAM随机存取数据存储器在读写操作方而的简便性优势, 另一方面也使得即便是在整个运行环境出现掉电状态的情况下, 存储器当中所存储的相关数据信息也不会发生丢失问题。单片机通过应用片内闪速存储器的方式, 还能够有效简化整个运行系统的结构构成, 同时对于提高单片机存储器容量而言同样有着重要的意义。

结语

总之, 在当前集成电路技术和微电子技术水平不断提升的情况下, 单片机的性能和功能将会得到进一步的完善, 其在电子技术中的应用范围也将会越来越广阔。

参考文献

[1]张桂香, 姚存治.基于ATmega128单片机的智能供电测控系统设计[J].电力自动化设备, 2009 (08) .

单片机的发展与应用 篇9

关键词：单片机,电子技术,应用发展

体积小、精度高是单片机的主要优点,从功能控制层面分析,单片机可靠性要远远高于其他同类系统。因此,单片机在家用电气、医疗、工业制造等方面得到了广泛应用。

以下将以单片机的组成和特征为基点,对单片机中电子技术的应用与发展进行逐步论述。

1单片机的主要架构

单片机主要包括运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备,从工作原理上来看,单片机是一种将程序指令存储器和数据存储器合并的存储器结构,程序指令存储地址与数据存储地址指向同一个存储器不同物理位置,因此,程序指令与数据宽度相等。从实用功能来看,单片机在控制性上有绝对优势,可支持设备升级和存储信息,且集成度高,能兼容多种电子设备。

2单片机电子技术在各领域的应用

2.1家用电器领域的应用

在家用电器朝智能化、实用性发展的前提下,单片机也呈现出越来越广阔的发展前景,例如在家用游戏机、电视遥控器等电器当中均会使用单片机来对电子设备进行控制。

最为突出的例子是目前新型智能化洗衣机,利用单片机可通过运算器和控制器进行指令操作,识别机器的洗涤质量和时间,并能根据衣物的污染程度来自动选择洗涤模式。

此外,在智能冰箱当中,利用单片机可根据食物新鲜度来完成冷冻到冷藏的自由转换,在家用电器当中使用单片机不仅能提高智能化水平,且能加快家用电器的功能研发速度。

2.2医用设备领域的应用

随着人们对医疗技术的逐渐重视,在医疗设备当中,单片机的应用也相当广泛,首先,大多数医用消毒设备均需要单片机电子技术支持才能完成消毒杀菌的功能,并且通过对单片机中控制器进行调整,能识别杀毒程度,对杀毒不彻底的区域或器械进行重新杀毒,有利于提高杀毒质量。

单片机也在监护仪器、诊断设备当中应用广泛,由于人体各种生理参数可直接反映出人体的健康状态,因此对生理参数进行测量尤为重要。此外,生理参数几乎均为低频或超低频的模拟信号,对数据处理速率要求低,利用单片机电子技术就能完成处理。

在医学领域,通用性较强的Intel系列单片机可用于对生理参数的直接测量,具体方法为:可直接使用自带AID转换的单片机,例如8098、80c552等型号,对经过放大、滤波等处理后的各种生理信号进行A/D转换,再以软件采集处理,从而可准确测量出相应的生理参数,为临床治疗提供依据。

2.3工业应用

在工业生产领域当中,单片机已经有十多年的使用历史,且在现代化工业体系当中承担着越来越重要的角色,在工业领域的特殊环境当中,例如核工业、粉尘工业等,由于对人体危害较大,因此自动化操作相当重要,而借助单片机的数据采集功能和控制功能,可对工业生产中的机械操作实现高效、智能的控制,包括自动喷漆系统、流水线作业、报警系统、温控系统等等。

2.4自动化仪器仪表的应用

从技术方面来看,单片机推动了传统扩展和测量仪器仪表技术的改革进程,自动化仪器仪表在单片机的技术支持下,实现了综合化、数字化、多功能化发展,与传统的数字电路相比,单片机功能更为强大,兼容性和综合性优势更为突出。

例如电力行业中常用的智能万用表则充分利用了单片机优势,由于万用表的测量精度要求较高,利用单片机软件可对放大器和A/D转换器零点漂移产生的系统误差予以消除,同时也能消除不相关独立因素导致的随机误差,从而提高测量精度。

例如ICL7135属于分位的双积分A/D转换器,其数字范围区间为-19999~-20000,分辨率为1/40000,以双斜率积分式进行工作,抗工频干扰能力非常显著。

3单片机发展前景

在科技水平不断发展的前提下,单片机电子技术呈现出微型化、高稳定性、低噪音的发展趋势,具体表现为:

3.1微型化发展

在目前的技术水平支持下,将定时电路、ROM只读存储器和RAM随机存取数据存储器、CPU等功能的相关模块相对集中于微型化的单一芯片当中,同时,在功能模块当中,还可深入扩展增强型的单片机,有利于单片机朝微型化、功能多元化的方向发展。

3.2高稳定性和低噪音

近年来,生产企业在设计单片机时采取了一系列增强稳定性的技术,例如EFT抗干扰技术、驱动技术以及低噪音分布技术,一方面,当单片机振荡电路的正弦信号收到干扰时,波形上会迭加毛刺信号,当使用施密特电路整形时,交替使用Rc滤波电路即可消除毛刺;另一方面,将相邻两条引脚上单独设置电源和地角引线,不仅能降低芯片电流,而且能在电路板上印制去耦电容,达到降噪的目的。

4结语

单片机的应用已成为家电、工业、医疗诊断等方面的核心技术,在科学技术发展的背景下,单片机中的电子技术也越来越高端复杂,在逐渐朝微型化、高稳定性和低噪音发展的过程中,单片机电子技术也必将会引领新的科技革命。

参考文献

[1]闫泽愿,薛海莉.探讨单片机中电子技术的应用和发展[J].消费电子,2014,(4):94.

单片机的发展与应用 篇10

关键词：单片机,控制,技术,发展,应用

1 单片机技术的发展前景

1.1 内部结构的进步

单片机在内部已经集成了越来越多的部件, 比如:定时器、比较器、A/D转换器、D/A转换器、串行通信接口以及LCD控制器等等, 有的单片机的内部就包含了局部网络控制模块CAN, 来使单片机构成控制网络;有的单片机内部设置了专门的用来变频控制的脉宽调制控制电路, 形成了最具有经济效益的嵌入式系统, 从而在变频控制中能够更加方便的使用单片机;尤其值得注意的是, 有些单片机已经使用了三核结构, 对于这一结构来说, 是一种建立在系统级芯片概念结构上的, 所谓的三核也就是微控制器和DSP核、数据和程序存储核以及外围专用集成电路, 这一单片机做突出的特点就是把DSP和微控制器同时放在了一个片上, 使单片机的功能大大提高了。

1.2 EFT技术

EFT技术是一种抗干扰的技术, 在正当电路的正弦信号受到外界的干扰的时候, 它的波形上会迭加各种毛刺信号, 而产生干扰, 如果交替使用施密特电路和RC滤波, 那么, 就可以把这些毛刺信号消除, 从而来对系统的正常工作作保证。

1.3 低噪声布线技术

对于传统的单片机来说, 电源以及地线是在集成电路外壳的对称引脚上的, 通常是在左上和右下或者是右上和左下的两队对称点上的, 在这种情况下, 电源的噪声就能够透过整块芯片, 从而干扰单片机的内部电路。现在, 把电源和地线引脚放在两条相邻的引脚上, 那么, 不但可以使得整个芯片的电流降低, 而且在印制电路板上布置去耦电容就比较容易了, 大大降低了系统的噪声。

2 单片机技术在电气传动控制系统中的应用

以80C196单片机构成的直流伺服控制系统为例:

2.1 控制系统的构成

这一系统主要有控制电路、主电路以及接口电路组成, 其中控制电路包括了单片机系统电路、键盘以及显示器;主电路包括了整流器、滤波器、IPMIntelligence Power Model、模块组成的H桥;接口电路负责的是控制电路的信号传递。键盘和80C51显示器组成了上位机, 单独对显示部分进行控制, 两者之间的数据交换是通过串行总线来进行的;80C196MC子系统对控制部分的内容进行单独控制, 这一系统采用的是16位系统总线, 目的是使系统的吞吐能力提高;两片E-PROM27C256地址分配为2000H-7FFFH, 两片RAM62256地址分配为A000H-FFFFH, 由于采用的是16位地址数据总线, 两片存储器共同使用一个地址。

2.2 软件系统

2.2.1 C程序和汇编程序的协同开发

对于汇编语言来说, 它的难点就是数据的处理, 这是由汇编语言不断单精度的浮点运算予以直接的支持, 再加上单片机的开发日益复杂对算法提出了高精度的要求而决定的。C96系列对单精度的浮点运算直接予以支持的, 并且能够通过算法来扩展到双精度, 在算法的设计上也有大量的C程序可以选择, 所以基本上没有必要对其进行重新开发, 在这些模块中应用C96能够尽快的把问题解决。但是, 完成同样的功能, C96程序在经过编译连接之后生成的代码要比汇编生成的代码来的长, 如果在实时响应的场合, 开发者通常都会把执行速度作为出发点, 来用汇编代码把这些模块进行实现, 所以, 在具体的单片机的项目中, 要特别对汇编模块和C模块之间的相互调用问题加以注意, 具体有两个方面:

一是如果没有涉及到参数的传递, 那么, 就要采用在程序中潜入ASM{…}伪指令来实现两者之间的转换。二是如果涉及到了参数的传递, 那么, 就要采用相互调用的方式, 在程序代码体出加入所期望的汇编程序, 在全部程序的编译连接通过之后, 要对生成的M96文件进行仔细地查看。对于本文所研究的C196来说, C96程序的代码段和参数段可以设置成是浮动定位或者是绝对定位的, 一旦C96代码段参数和汇编程序发生冲突, 要用RL196的编译控制选项来对代码数据段进行确定并把冲突解决。

2.2.2 算法的改进

对于80C196MC系列的单片机来说, 只要用相移计数器的方式就能够取得时间T内的转速值, 这个值一定是整数, 所以, 转速的跟踪精度是由转速编码器决定的, 用时间T作为速度环控制回路采样的周期, 当给定速度同样在整数值给出时, 由于输出的PWM的周期是一定的, 而输出比较寄存器也只能在整数范围内发生变化, PI控制器输入和输出的都是整数, 所以, 只要把PI的参数进行调整就行了。

2.3 系统头文件的应用

对于96系列的单片机来说, 是有多种多样的型号的, 不同的型号对应不同的功能以及不同的96芯片, 那么, 要想达到快速开发以及在开发的目的, 就必须要包含不同的头文件, 对与本文研究的Inte r180C96MC单片机来说, 它所包含的头文件主要有两个, 也就是m c-s frs.h和m c-func.h, 前者包含了各种功能的寄存器和端口的定义, 后者包含了各种特殊功能的函数以及有关特殊结构的定义。

3 结语

总之, 在当今的发展形势下, 单片机将会朝着可靠性更高、应用水平越来越高、集成部件越来越多以及功能越来越强大的方向发展, 并且会和互联网相连接起来, 从而更广泛的应用于各个领域。

参考文献

[1]王婷婷.通用计算机系统、嵌入式计算机系统和单片机的关系[J].铜仁师范高等专科学校学报, 2005.

单片机的发展与应用 篇11

关键词 单片机 温湿度控制系统 研究

中图分类号：TP27 文献标识码：A

工业控制自动化系统的不断发展，使得很多设备实现了无人值守或者不间断的运行，这些设备正常运行的基础就是管理人员要确保设备各个参数的正确。温度与湿度是常用的被控参数，利用单片机对温度和湿度进行智能的监测和控制，将有利于設备的正常运行。本文就温室温度湿度控制系统进行分析，对温湿度控制系统中单片机系统的应用做出了详细的阐述。

1单片机概述

单片机实际上就是一个高度集成的电路芯片，其中包括中央处理器、随机存储器、只读存储器和多种中断系统、定时系统等，这些部件通过超大规模集成电路系统集成到硅片上的计算机系统就是单片机。单片机实现自动控制的技术简称为单片机技术。单片机技术随着科技的发展而得到了越来越广泛的应用，比如工程自动化控制、温室等。单片机使得温室设计走向了集约化和规模化的道路，使其成为了最有活力的产业之一。

单片机的体积较小、能耗非常低、可控制性强、扩展灵活和使用方便的特点，使其广泛地被运用到仪器、仪表、汽车等行业。单片机在近几年的发展尤为快速，在以往功能的基础上又增添了很多新功能，成为了工业控制领域不能缺少的微控制器。

正是由于单片机的众多特点，温室中温度湿度的控制才更加便捷，管理人员只要通过电脑就能够监测和控制温室中的温度、湿度各种参数，还可以同时对多个温室进行监测和控制，在一定程度上节约了人力和物力，提高了工作效率。

2基于单片机的温湿度控制系统的工作原理

温室温湿度控制系统开始工作之后，管理人员要在系统内输入最初设定的温度与湿度的数值，单片机系统将管理人员的设置保持到芯片中。单片机进入到主程序之后，开始检测温度传感器和湿度传感器的温度、湿度状态，将测量数据通过显示屏显示出来。当温度（或者湿度）测量数值小于芯片中的设定值时，单片机根据处理的结果通过控制的输出接口是加温（或者加湿）设备开始工作；当测量的数值大于芯片中的设定值时，单片机通过控制输出接口是加温（或者加湿）设备停止工作。

3基于单片机的温湿度控制系统研究

3.1温湿度控制系统的功能

利用温湿度控制器对温室的温湿度进行控制，要实现该设备的独立工作，将测量得到的温湿度参数通过液晶显示屏实时地显示出来，当测量的温湿度参数不在设定范围内时，系统进行语音报警，提示管理人员温室温湿度的异常情况。

3.2温湿度控制系统设计原理

3.2.1温湿度控制系统要安全可靠

温湿度控制系统在特定的条件、时间完成规定的功能就称其为系统安全可靠。如果温湿度系统安全和可靠程度不达标，系统出现故障的几率就会加大，经济方面和信誉方面的损失也会加大，还可能威胁到人身安全或者造成其他更加严重的后果。

要做到单片机温湿度控制系统的安全可靠就需要注意以下几个方面：元器件选用方面、电路板设计方面、供电电源和输入输出通道抗干扰措施方面、软硬件的滤波方面和系统自我诊断功能方面。

3.2.2温湿度控制系统要有高性价比

性能与价格之间的比例就是性价比，在温湿度控制系统设计时要考虑到这个方面。要在满足产品性能需要的基础上找到价位最为合适的。在系统设计过程中保证系统的高性能是一个方面，同时也要注意到系统的成本问题，尽量降低成本。

3.3温湿度控制系统的设计方案

采集温湿度参数、处理和显示参数、存储数据、播报语音和控制温湿度是温湿度系统需要实现的几个功能。系统既能够独立对数据进行处理和对外围电路进行控制，也要能够实现人机交流，这就要求重要处理器要选用处理能力强、可靠性高、结构简单的CPU。系统主要包括的模块有温度采集、湿度采集、时钟、存在和语言报警。

4温湿度控制系统的硬件、软件介绍

温湿度控制系统的硬件主要的是两个部分，一个是温湿度传感器部分，另一个是温湿度控制器部分。具体的硬件包括传感器、系统电位电路、时钟与复位电路、存储芯片、语音报警线路、其他外围电路等。在温湿度控制系统的设计过程中，要先考虑硬件各个模块的功能，根据功能选择最适合的芯片，最后进行电路的搭接，在电路的实现过程中PCB板设计及焊接的过程中要对出现的问题多加注意，避免之后在系统调试和工作中出现问题。

温湿度控制系统的软件设计主要要注意的是：软件的机构、数据、硬件结构程序及软件的过程设计。温湿度控制系统中的软件主要包括：系统开发工具、主函数、显示界面程序、温湿度数据采集程序、I2C总线和SPI总线程序、语言报警程序等。

5总结

本文对温湿度控制系统的工作原理、组成结构及设计原则、性能进行了详细地阐述，基于单片机的温湿度控制系统具有结构简单，响应快、抗干扰强的特点，能够实现温室中温度和湿度的监测和控制，具有非常好的实用性。

参考文献

[1] 刘爱民，林莘，刘向东.基于单片机的蔬菜大棚温湿度控制系统的研究[J].计算机光盘软件与应用，2012.03（34）：09-12.

[2] 庞党锋，王东涛，闫虎民，郭秀凤.基于单片机与PLC的农业大棚温湿度控制系统设计[J].湖北农业科学报（自然科学版），2013.13（39）：09-14.

[3] 傅岚，袁修干，韩海鹰，冯红旗.重力/失重条件下密闭舱内温湿度控制系统的通风和换热特性研究[J].航天医学与医学工程，2013.54（13）：43-52.

浅谈单片机的应用与拓展 篇12

单片机 (SCM, Single-ChipMicrocomputer) 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。

参考文献

[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)