单片机在日常生活及工业生产中的应用

单片机在日常生活及工业生产中的应用 姓名：刘盼盼 班级：热能 08-2 学号：0807220217 单片机在日常生活及工业生产中的应用 随着电子技术的迅速发展，特别是随着大规模集成电路产生而 出现的微型计算机，给人类生活带来了根本性的改变。单片微型计 算机简称单片机。它是把组成微型计算机的各功能部件：中央处理 器 CPU、随机存取存储器 RAM、只读存储器 ROM、I/O 接口电路、定 时器/计数器以及串行通讯接口等部件制作在一块集成芯片中，构成 一个完整的微型计算机。由于它的结构与指令功能都是按照工业控 制要求设计的，故又叫单片微控制器(Single Chip Microcontroller)。目前国外已开始把它称作单片微型计算机 (Single Chip Microcomputer)。如果说微型计算机的出现使现代科 学技术研究得到了质的飞跃，那么可以毫不夸张地说，单片机技术 的出现则是给现代工业测控领域带来了一次新的技术革命。目前， 单片机以其高可靠性、高性能价格比，在工业控制系统、数据采集 系统、智能化仪器仪表、办公自动化等诸多领域得到极为广泛的应 用，并已走入家庭，从洗衣机、微波炉到音响、汽车，到处都可见 到单片机的踪影。因此，单片机技术开发和应用水平已逐步成为一 个国家工业发展水平的标志之一。由于单片机技术在各个领域正得 到越来越广泛的应用，世界上许多集成电路生产厂家相继推出了各 种类型的单片机。如单片机家族中的主流产品 MCS51 系列，还有 最近推出的 PIC 和凌阳系列都是比较优秀的单片机芯片，是构建我 们不同的设计系统的最佳选择。 单片机以其卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入到各个领 域。单片机应用在检测、控制领域中，具有如下特点。 （1）小巧灵活、成本低、易于产品化。它能方便地组装成各种 智能式测、控设备及各种智能仪器仪表。 （2）可靠性好，适应温度范围宽。单片机芯片本身是按工业测 控环境要求设计的，能适应各种恶劣的环境，这是其它机种无法比 拟的。 （3）易扩展，很容易构成各种规模的应用系统，控制功能强。 单片机的逻辑控制功能很强，指令系统有各种控制功能用指令。 （4）可以很方便地实现多机和分布式控制。 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域 没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计 算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处 理，广泛使用的各种智能 IC 卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录 象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等 等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能 仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批 计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专 用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 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 饭褒、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。 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。 单片机的主要应用领域 由于单片机有许多优点，因此其应用领域之广，几乎到了无孔不 入的地步。单片机应用的主要领域有： 1） 智能化家用电器：各种家用电器普遍采用单片机智能化控制 代替传统的电子线路控制，升级换代，提高档次。如洗衣机、空调、 电视机、录像机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种视听设备等。 2） 办公自动化设备：现代办公室使用的大量通信和办公设备多 数嵌入了单片机。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机、 电话以及通用计算机中的键盘译码、磁盘驱动等。 3） 商业营销设备：在商业营销系统中已广泛使用的电子称、收 款机、条形码阅读器、IC 卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监 测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等都采用了 单片机控制。 4） 工业自动化控制：工业自动化控制是最早采用单片机控 制的领域之一。如各种测控系统、过程控制、机电一体化、PLC 等。 在化工、建筑、冶金等各种工业领域都要用到单片机控制。 5） 智能化仪表：采用单片机的智能化仪表大大提升了仪表的档 次，强化了功能。如数据处理和存储、故障诊断、联网集控等。 6） 智能化通信产品：最突出的是手机，当然手机内的芯片属专 用型单片机。 7） 汽车电子产品：现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系 统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器（黑匣子）等都离不开 单片机。 8） 航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域：单片机的应用 更是不言而喻。单片机用于各种仪器仪表，一方面提高了仪器仪表 的使用功能和精度，使仪器仪表智能化，同时还简化了仪器仪表的 硬件结构，从而可以方便地完成仪器仪表产品的升级换代。如各种 智能电气测量仪表、智能传感器等。 机电一体化产品是集机械技术、微电子技术、自动化技术和计 算机技术于一体，具有智能化特征的各种机电产品。单片机在机电 一体化产品的开发中可以发挥巨大的作用。典型产品如机器人、数 控机床、自动包装机、点钞机、医疗设备、打印机、传真机、复印 机等。 单片机还可以用于各种物理量的采集与控制。电流、电压、温 度、液位、流量等物理参数的采集和控制均可以利用单片机方便地 实现。在这类系统中，利用单片机作为系统控制器，可以根据被控 对象的不同特征采用不同的智能算法，实现期望的控制指标，从而 提高生产效率和产品质量。典型应用如电机转速控制、温度控制、 自动生产线等 。 在较复杂的工业系统中，经常要采用分布式测控系统完成大量 的分布参数的采集。在这类系统中，采用单片机作为分布式系统的 前端采集模块，系统具有运行可靠，数据采集方便灵活，成本低廉 等一系列优点。 单片机应用的意义不仅在于它的广阔范围及所带来的经济效益。 更重要的意义在于，单片机的应用从根本上改变了控