单片机的发展与应用【文献综述】.doc

1、毕业论文文献综述 电子信息工程 单片机的发展与应用 摘 要： 本文介绍了单片机 的产生、发展及趋势，特点和应用领域。 单片机作为微型计算机的一个重要分支，应用面很广，发展很快。自单片机诞生至今，已发展为上百种系列的近千个机种。目前，单片机正朝着高性能和多品种方向发展趋势将是进一步向着 CMOS化、低功耗、小体积、大容量、高性能、低价格和外围电路内装化等几个方面发展。随着现代技术的发展，单片机已经发展成一个品种多样，功能丰富的开发工具。它主要应用于工业控制领域和各种仪器设备。 关 键词： 单片机；工业控制；仪器设备 1引 言 从单片机产生至今，实现了质的飞跃。单片机有几个典型的应用，如用于智能仪

2、器仪表，生产过程控制中的应用，计算机外围设备的应用，若干专用机械设备的改造，在数据处理，自动检测方面的应用，在节能设备中的应用，航空航天工业的应用，在商业销售中的应用，兵器工业的应用，城市交通管理的应用，简易开发装置的应用，医疗仪器设备的应用 1。 单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器（ CPU）、随机存取存储器（ RAM）、只读存储器（ ROM）、输入 /输出端口（ I/0）等主要计算机功能部件都集成在一 块集成电路芯片上的微型计算机 2。现在可以说单片机是百花齐放的时期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的单片机，从 8位、 16位到 32位，数不胜数，应有尽有，它们各

3、具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。 2.单片机的产生与发展 2.1 单片机的产生 单片机诞生于 20 世纪 70 年代末，自单片机诞生以来，一直在不断地发展和完善。大致经历了SCM(Single Chip Microcomputer)、 MCU(Micro Controller Unit)、 SoC(System on Chip)三大阶段 。1971年美国 Intel公司生产的 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 9 月 Intel 公司的 MCS-48 单片机问世以来，在短短的十几年间，经历了 4 次更新换代，其发展速度大约

4、在二三年要更新一代、集成度增加一倍、功能翻一倍。发展速度之快，应用范围之广已达到了惊人的地步 3。 2.2 单片机的发展 单片机的发展历程大致可分为如下几个阶段。 第一阶段 (1974年 1976年 )：为单片机初级阶段，即 SCM单片微型计算机 (single chip Microcomputer)阶段主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构因受工艺和集成度的限制，单片机采用双片形式例如；仙童公司的 F8必须外接一块 3851电路才能构成一个完整的微型计算机 第二阶段 (1976年 1978年 )：为低性能单片机阶段，即单片机的控索阶段以 Intel公司的 MCS一 48为代表 MC

5、S一 48的推出是在工控领域的控索参与这一控索的公司有 Motorola、 Zilog等，都取得了满意的效果这就是 SCM的诞生年代，“单机片”一词即由此而来此时的单片机由一块芯片构成，但性能低、品种少 它具有 CPU、并行口、定时器、 RAM及 ROM这是一个真正的单片机，但 CPU功能不强， I O口种类和数量很少其 ROM和 RAM也很有限只能应用于比较简单的场合。例如， 90年代中期以前的 PC机键盘几乎无一例外地使用 MCS一 48系列单片机作为控制部件 第三阶段 (1978年 1982年 )：单片机的完善阶段 Intel公司在 MCS一 48基础上推出了完善的、典型的单片机系列 M

6、CS一 51。它在以下几个方面奠定了典型的通用总线型单片机体系结构。（ 1）完善的外部总线。 MCS一 51设置了经典的 8位单片机的总线结 构，包括 8位数据总线、 16位地址总线、控制总线及具有很多机通信功能的串行通信接口。（ 2） CPU外围功能单元的集中管理模式（ 3）体现工控特性的位地址空间及位操作方式。（ 4）指令系统趋于丰富和完善，并且增加了许多突出控制功能的指令 第四阶段 (1982年 1990年 )： 8位单片机的巩固发展及 16位单片机的推出阶段，也是单片机向徽控制器发展的阶段 Intel公司推出的 MCS一 96系列单片机。将一些用于测控系统的模数转换器、程序运行监视器、

7、脉宽调制器等纳入片中，体现了单片机的微控制器特征随着 MCS一 51系列的广应用，许多电气厂商竞相使用 80C51为内核，将许多测控系统中使用的电路技术、接口技术、多通道 A D转换部件、可靠性技术等应用到单片机中，增强了外围电路功能，强化了智能控制的特征 第五阶段 (1990年 )：徽控制器的全面发展阶段。随着单片机在各十领域全面深入地发展和应用，出现了高速、大寻址范围、强运算能力的 8位 16位 32位通用型单片机，以及小型廉价的专用型单片机 4。 3.单片机的特点 3.1 体积小、功耗低、价格便宜 易于产品化。 比如美国 NS公司的 COP400单片机系列 提供了价格低于 O 5美元的微

8、控制器，类 似 这样的单片机很适用于批量较大的家用电器产品和工业用智能测试 控制设备 5。 3.2 种类多，型号全 很多单片机厂家逐年扩大适应各种需要，有针对性地推出一系列型号产品，使系统开发工程师有很大的选择余地。大部分产品有较好的兼容性，保证了已开发产品能顺利移植，较容易地使产品进行升级换代 6。 3.3 寻址方法简单，寻址空间设计简单 PIC单片机的程序、堆栈、数据三者各自采用相互独立的寻址空间，程序、堆栈的地址安排不需要用户操心 7。 4.单片机的应用 领域 由于单片机具有显著的优点，它已成为科技领域的有力工具，人类生活的得力助手。 4.1 汽车发动机的控制 单片机在汽车中的引入，最早

9、应用于汽车发动机的控制。首推 1976年通用汽车公司研发的利用单片机对发动机的点火时间进行控制 (MASIR)。它能更好地根据发动机运转工况，对点火提前角作出精确的控制。汽车电子控制电脑也从模拟时代进入到了数字时代。 1984年丰田推出速度密集型 T-LCS丰田稀薄燃烧系统的汽油喷射装置，能在各种运转工况下对喷射时间和点火时间进行有效、出色的控制。可进行复杂的逻辑、智 能控制计算，对发动机运转速度和进气流量及其他工况的变化能作出敏捷的反应，目前已经是主要的喷射方式。纵观现在的汽油喷射汽车，已经集高科技、高精密度于一身。其所控制的废气排放，如 CO、 HC达到了 0.00数量级的水平，几近“零”

10、排放。另外，单片机技术在汽车的其他系统中，早已普遍采用，这使得汽车的性能得到极大的提高，成为汽车向节能化、信息化、智能化等方向发展的有力推动力量。汽车由许多子系统如动力传动系统、底盘车身系统、制动系统、转向机构以及车载通讯系统和娱乐系统等组成。在控制功能较为简单或者仅仅在局部几个系统采用电 子控制时，采用一个单片机就可以了，但这种单片机功能应较为强大，像目前市场上比较流行的 PowerPC、 68K以及 Siemens和 Infineon公司的一些高端芯片。但是对于比较复杂的子系统如发动机控制系统，其本身就需要较为强大的芯片来满足其复杂的控制功能，如在 20世纪 90年代Intel公司的 80

11、98和 196系列芯片就有很广泛的应用。随着时代的发展，特别是计算机总线技术的日益成熟，在汽车上使用的芯片也越来越多，比如 ABS、 EBD、 ASR、悬挂、电子防盗和卫星导航等系统上的应用，而在这些系统中有的功能较为简单，甚 至一片 8位的芯片就完全能满足使用要求。因而在许多汽车上开始采用基于总线的多芯片系统，大家通过布置在车上的总线系统，共享信息，使汽车能非常自如地工作。另外，随着世界汽车工业发展，特别是汽车电子技术的日新月异，微处理器已广泛地应用于安全、环保、发动机、传动系、速度控制和故障诊断中。目前，美国汽车用单片机 8位的占多数，约占总量的 65。 16位和 32位单片机正在迅速地扩

12、大市场。近年来 32位用量增加约 50%，而 8位的用量增加 11%8。 4.2 单片机在交通灯中的应用 改革开放三十年以来 ， 特别是进入 21世纪 ， 我国汽车市场快速扩张 ， 各地机动车保有量也随着上升 ， 交通拥堵日趋严重 。 自从交通灯在英国诞生以来 ， 它已经成为现代城市交通控制和疏导的重要手段 。 高效的交通灯智能控制系统是解决城市交通问题的关键 9。 5. 单片机的 发展趋势 单片机改变了我们生活，纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能 IC卡、电

13、子宠物等，这些都离不开单片机 , 单片机有着广阔的应用前景10。 参考文献： 1凌帷侯 .国内外单片机的发展与应用 J.自动化博览， 1992， 1:4-6. 2杨淑英 .单片机应用的广阔前景 J.价值工程， 2010,21： 78-79. 3张俊谟 .单片机的发展及其应用现状 J.电子世界， 2001,7:31. 4杨美仙 .单片机的发展及其应用 J.科技信息（学术版）， 2007,37:33. 5曹军 .单片机的发展动向与我们的对策 J.航天技术与民品， 1992,5:20-21. 6张涛 .浅析单片机的特点及其应用方向 J.科海故事博览， 2008,12:66. 7吴正民 . PIC 单

14、片机特点及其应用时的注意事项 J.实验室研究与探索， 2003， 12： 90-93. 8徐春华，牛继高 .汽车电子技术的发展与单片机的应用 J.河南机电高等专科学校学报， 2007，6:221-224. 9彭海军 .基于单片机的交通灯智能控制系统设计 J.中国科技纵横， 2009,12:59. 10王啸东 .单片机的发展趋势 J.今日科苑， 2010,6:46. 11 A. Albagul, M. Hrairi, Wahyudi and M.F. Hidayathullah. Design and Development of Sensor Based Traffic Light SystemJ. American Journal of Applied Sciences 3 (3): 1745-1749, 2006.