1 單片機(jī)的定義
單片機(jī)是指采用數(shù)字處理和微電子技術(shù)、集成技術(shù)等相融合的一種控制器，與PLC、ARM、DSP等數(shù)字處理控制器擁有相類似的功能和租用。單片機(jī)內(nèi)部集成了微處理器、定時(shí)計(jì)數(shù)器模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、通信模塊、輸入輸出接口模塊甚至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊等。根據(jù)單片機(jī)種類不同、型號(hào)不同，其功能也不盡相同。單片機(jī)根據(jù)處理速度不同分為4位、8位、16位、32位和64位等，一般64位及以上的單片機(jī)又可以成為ARM。其“位”值越大，說(shuō)明單片機(jī)的處理速度越快。
2 單片機(jī)的特點(diǎn)
2.1單片機(jī)種類多樣。隨著單片機(jī)近些年火速的發(fā)展，單片機(jī)的品牌、種類逐漸增多，應(yīng)用也十分廣泛，幾乎囊括了軍事、醫(yī)療、工業(yè)生產(chǎn)、玩具、電子系統(tǒng)、自動(dòng)化系統(tǒng)、智能化系統(tǒng)、無(wú)人機(jī)領(lǐng)域等各行各業(yè)。單片機(jī)的品牌分類較多，以美國(guó)德州儀器公司的單片機(jī)為例，其單片機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較廣，不同型號(hào)的不同單片機(jī)可以適應(yīng)不同的生產(chǎn)環(huán)境，達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)的目的。
2.2使用壽命長(zhǎng)。隨著科技進(jìn)一步的發(fā)展，MPU更新的速度加快，幾乎在半年至一年的時(shí)間里就會(huì)推出新的產(chǎn)品。而相反，單片機(jī)的使用壽命卻是大大延長(zhǎng)。例如：傳統(tǒng)的舊款單片機(jī)使用已經(jīng)投入使用15年以上，但目前仍處在使用階段。這是因?yàn)橐訡PU為中心的集成芯片在不斷更新，從而能跟上時(shí)代的變化，并更好地應(yīng)用于各類領(lǐng)域中。由此可見，單片機(jī)使用更加穩(wěn)定，并且使用壽命很長(zhǎng)。
2.3運(yùn)算速度快。在單片機(jī)的發(fā)展過程中是為了降低噪音和時(shí)鐘頻率而又不妨礙其正常工作。因此，在8051單片機(jī)內(nèi)部既保證了時(shí)鐘頻率的降低又不妨礙其正常工作，并且使其運(yùn)算速度大大提高。另外在其他單片機(jī)中也同樣使用了先進(jìn)的技術(shù)手段，例如：鎖相環(huán)技術(shù)或是外部振蕩器等方法，從而有效地提高單片機(jī)的運(yùn)算速度，提高性能。
2.4噪音低，整體可靠性強(qiáng)。單片機(jī)構(gòu)成的電子系統(tǒng)中，其核心部分的單片機(jī)小系統(tǒng)在運(yùn)行中幾乎以*為特點(diǎn)。隨著科技的進(jìn)步，新的方法也會(huì)隨之產(chǎn)生，得到廣泛的應(yīng)用，生產(chǎn)出噪音低、可靠性強(qiáng)的產(chǎn)品，并大大提升電路內(nèi)部的抗干擾能力。
3 單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用
3.1應(yīng)用于小型玩具。如今的兒童玩具各式各樣，傳統(tǒng)的玩具已經(jīng)不能夠滿足孩子們的需要，更加智能化的玩具更受孩子們的青睞。隨著單片機(jī)技術(shù)的融入，例如小型人形機(jī)器人、玩具車、樂高機(jī)器人等，其智能性不斷提升，可以實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音交流、聲光指示和多種游樂模式的選擇。單片機(jī)大的優(yōu)勢(shì)就是成本低，利用單片機(jī)設(shè)計(jì)的玩具有利于產(chǎn)品成本的降低，很受研發(fā)廠家的青睞。
3.2應(yīng)用于智能家電。隨著科技的發(fā)展，大部分家電都向智能化發(fā)展，例如智能電視、智能微波爐、智能冰箱、智能熱水器、智能水壺、智能咖啡機(jī)、智能洗衣機(jī)、智能家庭防盜系統(tǒng)等等。由于單片機(jī)可以嵌入固定程序的特點(diǎn)，這些家電可以隨意受人們的控制。
配合無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，人們可以在家庭以外對(duì)家庭內(nèi)的智能家電進(jìn)行控制，大大方便了人們的生活。
3.3應(yīng)用于機(jī)電一體化設(shè)備。目前，大型的生產(chǎn)線多以可編程邏輯控制器為控制器，其控制成本較高但穩(wěn)定性*。小型的生產(chǎn)線中可以采用單片機(jī)代替可編程邏輯控制器，有助于生產(chǎn)線的小型化并降低成產(chǎn)成本。目前，尤其在非標(biāo)機(jī)械設(shè)備和非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備等非標(biāo)設(shè)備領(lǐng)域中，單片機(jī)作為為合適的控制器，已經(jīng)廣泛應(yīng)用，并且在抗干擾方面逐漸得到加強(qiáng)，是生產(chǎn)設(shè)備極其穩(wěn)定，生產(chǎn)效率較高。
3.4應(yīng)用于智能儀器儀表。單片機(jī)技術(shù)屬于測(cè)控技術(shù)與儀器學(xué)科中的一個(gè)重要組成部分。尤其在智能儀表例如智能燃?xì)獗?、智能水表、智能電表和現(xiàn)場(chǎng)控制總線系統(tǒng)的智能儀表中應(yīng)用極其廣泛。智能儀表的特點(diǎn)是小型化和低功耗持久化，單片機(jī)的特點(diǎn)均滿足這兩點(diǎn)要求。在智能儀表的研發(fā)中，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用前景也十分廣闊，在提升智能儀表性能、可靠性和儀表精度方面起著至關(guān)重要的作用。
4 單片機(jī)技術(shù)存在的問題及改進(jìn)辦法
目前，單片機(jī)關(guān)鍵的技術(shù)瓶頸就是抗干擾能力和電流輸出能力。經(jīng)過有效測(cè)試，在復(fù)雜的磁場(chǎng)環(huán)境下，單片機(jī)的抗干擾能力較差，必須在單片機(jī)外圍電路中設(shè)計(jì)有效的抗干擾手段，才能夠保證單片機(jī)系統(tǒng)的有效運(yùn)行。并且，單片機(jī)多適用于野外長(zhǎng)待機(jī)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，其低功耗技術(shù)的突破也有待提高，降低能耗能夠有效提升系統(tǒng)的續(xù)航時(shí)間，減少工作人員的維修和維護(hù)。為了有效克服這些不足，在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)電路時(shí)，要選擇可靠的器件進(jìn)行系統(tǒng)的搭建，要提高系統(tǒng)電源的持續(xù)能力，并要提高單片機(jī)內(nèi)部的電壓和電流輸出能力。
單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)滲入至各行各業(yè)中，隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷提升以及穩(wěn)定性和可靠性的不斷升級(jí)，未來(lái)單片機(jī)在智能機(jī)器人、智能生產(chǎn)線、智能化控制系統(tǒng)和自動(dòng)化控制系統(tǒng)中將得到廣泛的應(yīng)用，并且可以降低生產(chǎn)成本、提高抗干擾能力，單片機(jī)的發(fā)展空間和前景依舊廣闊。