梁 爽

（重慶大學(xué)光電工程學(xué)院，重慶 400044）

1 單片機的簡述

單片機由存儲器、控制器、運算器和輸入輸出設(shè)備四個部分構(gòu)成，簡單來說就是既具有一般電子元器件的功能，又兼具計算機計算、存儲、自動控制等功能的大功能集成電路。

首先，相較于其他一般性的嵌入式系統(tǒng)，單片機的集成度處于較高水平，這使得其以微小的體積取得了較大的空間優(yōu)勢，并在新時代的工業(yè)制造中具有明顯的物理特征。其次，單片機具有較高的性能比，協(xié)同其較強的控制能力，使其能夠?qū)ξ⑿?shù)據(jù)進(jìn)行有效甄別、高效計算與快速處理，極大提升其運算效率，精簡了其他嵌入式系統(tǒng)的部分冗余過程[1]。再則，單片機的內(nèi)部電路設(shè)計使用到了抗干擾技術(shù)，這種技術(shù)很好的保證了其適應(yīng)性、穩(wěn)定性、精確性保持著強勁水平。面對多變復(fù)雜的運算處理環(huán)境，單片機能夠依舊保持良好的工作狀態(tài)，而不輕易受周圍因素影響，為精準(zhǔn)的計算與輸出結(jié)果提供了有效保障，被普遍認(rèn)為是可靠度處于高水平的集成電路[1]。最后，單片機以低廉的造價、較低的耗能，在實際工業(yè)生產(chǎn)中贏得了較好的青睞與運用，且單片機的生產(chǎn)對于環(huán)境影響較小，使得其經(jīng)濟(jì)性與環(huán)保性有機結(jié)合，在我國眾多領(lǐng)域尤其是重工業(yè)制造、微小企業(yè)生產(chǎn)線中廣為運用。

2 單片機與我國市場經(jīng)營環(huán)境

當(dāng)前，單片機的主要產(chǎn)品在市場中門類繁多、品種廣泛。單片機的產(chǎn)業(yè)發(fā)展已經(jīng)與經(jīng)濟(jì)發(fā)展密切聯(lián)系、不可分割，逐漸了形成了一個欣欣向榮的市場體系。從家庭生活用品，到日常辦公用品，再到企業(yè)生產(chǎn)制造，乃至醫(yī)用、國防等，單片機的具體應(yīng)用可謂無微不至。盡管現(xiàn)在有部分觀點認(rèn)為單片機的持續(xù)研發(fā)不利于技術(shù)的再度進(jìn)步，但是其確實是當(dāng)下經(jīng)濟(jì)生活中不可分割的部分。譬如，部分人提出，8位單片機必將逐步退出歷史舞臺。然而，現(xiàn)實是8位單片機依舊在市場環(huán)境中占有較大比重，尤其是部分產(chǎn)業(yè)已經(jīng)與其性能形成了相互依賴的關(guān)系。此外，這類傳統(tǒng)單片機也朝著性能改善、智能模擬等方向發(fā)展，而不是一成不變地處于市場環(huán)境中。因此，在未尋得合理過度策略前，必須仍舊牢固穩(wěn)定單片機的研發(fā)和制造體系。但是，單片機的市場體系重點在于其供求關(guān)系仍然處于不平衡之中，尤其是對于基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，單片機在實際應(yīng)用中舉足輕重。但根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，目前我國的實際供應(yīng)量仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于當(dāng)下市場的實際需求量。近年來，受生產(chǎn)原材料、人力資本等因素影響下，這一差距仍舊在持續(xù)增長。因此，單片機的應(yīng)用市場仍然較為光明。

中國市場經(jīng)營環(huán)境具有三大特性，是單片機在我國能夠繼續(xù)長遠(yuǎn)發(fā)展的最大保障。第一，中國市場內(nèi)生動力強勁，為單片機提供了廣闊的市場資源。中國人口眾多，始終保持著高度的內(nèi)需，能夠不斷促進(jìn)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長。當(dāng)今中國處于百年未有的大變局中，面對中美貿(mào)易戰(zhàn)、英國脫歐、世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷等市場不穩(wěn)定現(xiàn)象，中國市場仍舊保持著增長的態(tài)勢，這一有利因素為單片機的長期使用奠定了穩(wěn)固的基礎(chǔ)。第二，中國市場環(huán)境優(yōu)良，為單片機的發(fā)展提供了高效保障。就國內(nèi)而言，近年來，中國政府始終堅持兩手抓的市場管理措施，不斷推動供給側(cè)改革，推動市場制度革新，營造了公平、科學(xué)、合理、高效的市場環(huán)境[2]。通過設(shè)置產(chǎn)業(yè)孵化園、建設(shè)開發(fā)高新區(qū)、完善人才引進(jìn)機制等措施，為中國市場的持續(xù)發(fā)展注入新活力。就國際而言，一帶一路建設(shè)、人類命運共同體、中國智造等一系列宏偉戰(zhàn)略思想為中國單片機走向國際化市場、走向高端制造業(yè)提供了廣闊的空間與平臺，直接搭設(shè)了國內(nèi)單片機市場與國際單片機市場的溝通渠道。第三，中國市場未來發(fā)展態(tài)勢良好，這為單片機的發(fā)展提供了高效保障。2020年，中國即將全面建成小康社會，中國社會對于高端制造業(yè)的需求也會進(jìn)一步增長，這為中國工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)更新?lián)Q代提供了不竭動力。面對中國市場需求的持續(xù)變化、中國產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不斷優(yōu)化，過去產(chǎn)能消耗大、效率低下的部分元器件將退出歷史舞臺，低功耗、高性能的單片機的研發(fā)與應(yīng)用顯然成了中國市場的焦點。

3 單片機在市場中的實際應(yīng)用

3.1 家用電器智能化

家用電器是我們?nèi)粘Ｉ畋夭豢缮俚奈锲分?，提高家用電器的工作效率可以為人們在生活中?jié)省不少時間。單片機的應(yīng)用可實現(xiàn)家用電器一體化，可使家用電器從人工控制方式轉(zhuǎn)變智能化控制方式。單片機在家用電器中的應(yīng)用分為兩種，一是提高家用電器的工作效率，另一個是提高電器本身的功能和性能，所以在家用電器中，單片機的使用較為廣泛。

3.2 工業(yè)控制自動化

工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域也是單片機應(yīng)用最為重要的領(lǐng)域之一。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，單片機的主要作用就是和計算機建立連接以及建立管理模型，利用數(shù)據(jù)采集功能和過程控制功能，形成一個自動化控制管理系統(tǒng)，以便企業(yè)降低人力成本。同時，單片機帶來的工業(yè)控制自動化優(yōu)勢不僅在此，它還能解決部分特殊產(chǎn)業(yè)操作危險性高、操作空間污染大、威脅人體健康的問題。如核工業(yè)、高壓電力作業(yè)，在這些產(chǎn)業(yè)中，一旦人工操作出現(xiàn)失誤，就會出現(xiàn)嚴(yán)重事故，危及人身安全。如粉塵產(chǎn)業(yè)，操作車間空氣質(zhì)量差，若采用人工操作，長期處于低質(zhì)量的受污染的空氣環(huán)境中，會對工作人員的身體造成損傷，而將單片機技術(shù)使用到粉塵產(chǎn)業(yè)中就會解決這一問題。

3.3 儀表測量穩(wěn)定化

隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，產(chǎn)生了智能化儀器儀表等很多新興技術(shù)。在智能化儀器儀表中，也出現(xiàn)了單片機的身影。單片機在這一方面的應(yīng)用也發(fā)揮著十分明顯的優(yōu)勢，可使整體技術(shù)在實際應(yīng)用過程中表現(xiàn)出持續(xù)性擴(kuò)展優(yōu)勢，并且在整體儀表數(shù)據(jù)分析方面能夠得到綜合性協(xié)調(diào)狀況，使得儀表測量更加穩(wěn)定?？茖W(xué)技術(shù)的快速發(fā)展帶動了單片機應(yīng)用能力的提高，而單片機的迅速發(fā)展，也在一定程度上改變了傳統(tǒng)測量儀表儀器的測量精度，讓測量儀器的使用更加簡單。

3.4 公共服務(wù)科學(xué)精準(zhǔn)化

單片機的應(yīng)用除了在家庭、工業(yè)、儀表領(lǐng)域，在公共服務(wù)領(lǐng)域有著更加廣泛的應(yīng)用，如醫(yī)療、農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉、公共安全等方面。醫(yī)療是民生大事，人們看病診療也是日常生活所需，而隨著人們生活質(zhì)量的提高，人們對于優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療保健的需求也越來越高。在醫(yī)療方面，單片機的應(yīng)用又可分為醫(yī)療設(shè)備、患者信息檔案化、醫(yī)療影像數(shù)字化等方面。將單片機技術(shù)應(yīng)用到醫(yī)療設(shè)備中，如超聲波檢測、分析儀器等。一方面，通過單片機技術(shù)可以提升這些設(shè)備的質(zhì)量，另一方面，通過這些設(shè)備可以極大提高醫(yī)生治療的效率，節(jié)省病人診斷的時間，同時也能提升醫(yī)生診斷用藥的安全性。借助單片機技術(shù)將患者信息檔案化更是能夠科學(xué)有效地管理患者信息，甚至能在各個醫(yī)院間共享，形成云檔案。在醫(yī)學(xué)影像中，應(yīng)用單片機技術(shù)并與電子信息技術(shù)結(jié)合，將醫(yī)學(xué)影像結(jié)果以數(shù)字形式輸出，并方便快捷地進(jìn)行傳輸、分類、存儲，為互聯(lián)網(wǎng)醫(yī)院等遠(yuǎn)程治療形式提供了技術(shù)保障。總而言之，單片機技術(shù)在醫(yī)療方面的應(yīng)用使得高科技醫(yī)療廣泛發(fā)展成為可能。

4 單片機的未來市場發(fā)展趨勢

目前半導(dǎo)體技術(shù)迅速發(fā)展并愈發(fā)成熟，以此為基礎(chǔ)的各種單片機產(chǎn)品種類也得以不斷豐富。單片機技術(shù)具有較為悠久的發(fā)展歷史，目前單片機的類別主要有：高速型、高穩(wěn)定型以及低成本型等?，F(xiàn)階段不同型號的單片機，例如51單片機、AVR、STM32等，也已經(jīng)在家用電器、工業(yè)控制、儀表測量等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。雖然在型號上存在一定的差異，但是其內(nèi)部原理及大致結(jié)構(gòu)都是一致的，其區(qū)別在于性能各有側(cè)重。所以單片機的發(fā)展趨勢在于將其不同特點放大，形成尖端化產(chǎn)品。

4.1 智能化趨勢

對于單片機本身也要不斷進(jìn)行智能化、自動化等方面的研發(fā)，智能化與自動化是單片機在工業(yè)控制等方面廣泛應(yīng)用的突出優(yōu)勢[3]。通過提升自身的數(shù)據(jù)處理和存儲能力以及運算能力，提升其智能化水平，有利于提高單片機在市場中的競爭力。

4.2 微型化趨勢

單片機與計算機相比，僅僅缺少了I/O 設(shè)備，但是在其他的功能作用上同計算機無差異，同樣具有計算、存儲、自動控制等功能。目前常見的單片機以芯片形式展現(xiàn)，與計算機相比，體積小得多，所以在可見的未來，在具備相同功能的情況下，單片機將朝著更小體積的方向發(fā)展，亦或是在相同體積情況下增加許多功能。

4.3 可靠化趨勢

單片機的可靠性是開發(fā)人員在開發(fā)過程中的首要考慮因素，也是單片機應(yīng)用中最大的優(yōu)勢。通過提高其對不同復(fù)雜環(huán)境的抗干擾能力與適應(yīng)能力，提升單片機的可靠性、穩(wěn)定性，擴(kuò)大應(yīng)用范圍，使其能在更加廣泛的領(lǐng)域使用。此外，改善單片機的內(nèi)部時序可以在提高時鐘頻率的前提下極大提高運算速度，進(jìn)一步提升其可靠性。

5 結(jié)束語

單片機的發(fā)展前景不僅在于其自身性能的提高，也在于其與其他技術(shù)的融合度，甚至可以說將單片機與其他技術(shù)融合是發(fā)展單片機技術(shù)的最佳方法。單片機技術(shù)無法獨立存在，將其與其他技術(shù)融合，應(yīng)用到其他技術(shù)中，才能最大限度地發(fā)揮其作用，促進(jìn)其發(fā)展。