單片機經(jīng)典畢業(yè)設計論文
在使用單片機進(jìn)行作業(yè)的同時(shí)要注意單片機技術(shù)協(xié)調性;掌握單片機的使用技巧，根據其特點(diǎn)進(jìn)行合理實(shí)施，避免出現一些不必要的損失。今天小編為大家準備了單片機經(jīng)典畢業(yè)設計論文，歡迎閱讀!
單片機應用技術(shù)探究
摘要：近幾年單片機得到了飛速的發(fā)展，單片機最明顯的優(yōu)勢就是可以嵌入到各種儀器、設備中。目前大量的嵌入式系統均采用單片機，本文分析了單片機的形成及發(fā)展過(guò)程以及當前的技術(shù)進(jìn)展，同時(shí)分析了影響單片機系統可靠性的原因，并論述提高單片機可靠性的措施。
關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C;可靠性技術(shù);發(fā)展趨勢
引言
單片機,亦稱(chēng)單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器(CPU)、隨機存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入/輸出端口(I/0)等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機�，F在可以說(shuō)單片機是百花齊放的時(shí)期,世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機,從8位、16位到32位,數不勝數,應有盡有,它們各具特色,互成互補,為單片機的應用提供廣闊的天地�？v觀(guān)單片機的發(fā)展過(guò)程,可以預示單片機的發(fā)展趨勢 。
一 、單片機的應用場(chǎng)合
1.1智能儀器儀表。單片機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能化，同時(shí)還簡(jiǎn)化了儀器儀表的硬件結構，從而可以方便地完成儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。如各種智能電氣測量?jì)x表、智能傳感器等。
1.2機電一體化產(chǎn)品。機電一體化產(chǎn)品是集機械技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和計算機技術(shù)于一體，具有智能化特征的各種機電產(chǎn)品。單片機在機電一體化產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)中可以發(fā)揮巨大的作用。典型產(chǎn)品如機器人、數控機床、自動(dòng)包裝機、點(diǎn)鈔機、醫療設備、打印機、傳真機、復印機等。
1.3實(shí)時(shí)工業(yè)控制。單片機還可以用于各種物理量的采集與控制。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理參數的采集和控制均可以利用單片機方便地實(shí)現。在這類(lèi)系統中，利用單片機作為系統控制器，可以根據被控對象的不同特征采用不同的智能算法，實(shí)現期望的控制指標，從而提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。典型應用如電機轉速控制、溫度控制、自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)等。
1.4家用電器。家用電器是單片機的又一重要應用領(lǐng)域，前景十分廣闊。如空調器、電冰箱、洗衣機、電飯煲、高檔洗浴設備、高檔玩具等。另外，在交通領(lǐng)域中，汽車(chē)、火車(chē)、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應用。如汽車(chē)自動(dòng)駕駛系統、航天測控系統、黑匣子還有分布式系統的前端模塊等等。
二、分析單片機可靠性限制原因及應對措施
目前，大量的嵌入式系統均采用了單片機，并且這樣的應用正在更進(jìn)一步擴展;但是多年以來(lái)人們一直為單片機系統的可靠性問(wèn)題所困惑。在一些要求高可靠性的控制系統中，這往往成為限制其應用的主要原因。
1.單片機系統的失效分析
一個(gè)單片機系統的可靠性是其自身軟硬件與其所處工作環(huán)境綜合作用的`結果，因此系統的可靠性也應從這兩個(gè)方面去分析與設計。對于系統自身而言，能不能在保證系統各項功能實(shí)現的同時(shí)，對系統自身運行過(guò)程中出現的各種干擾信號及直接來(lái)自于系統外部的干擾信號進(jìn)行有效的抑制，是決定系統可靠性的關(guān)鍵。有缺陷的系統往往只從邏輯上去保證系統功能的實(shí)現，而對于系統運行過(guò)程中可能出現的潛在的問(wèn)題考慮欠缺，采取的措施不足，在干擾信號真正襲來(lái)的時(shí)候，系統就可能會(huì )陷入困境。
2. 提高可靠性的措施
2.1減少引起系統不可靠或影響系統可靠的外界因素：
1) EFT (Electrical Fast Transient)技術(shù)。EFT技術(shù)是一種抗干擾技術(shù)，它是指在振蕩電路的正弦信號受到外界干擾時(shí)，其波形上會(huì )迭加各種毛刺信號，如果使用施密特電路對其整形，則毛刺會(huì )成為觸發(fā)信號干擾正常的時(shí)鐘，在交替使用施密特電路和RC濾波電路時(shí)， 就可以消除這些毛否則令其作用失效，從而保證系統的時(shí)鐘信號正常工作。
2) 低噪聲布線(xiàn)技術(shù)及驅動(dòng)技術(shù)。在傳統的單片機中，電源及地線(xiàn)是在集成電路外殼的對稱(chēng)引腳上，一般是在左上、右下或右上、左下的兩對對稱(chēng)點(diǎn)上。這樣，就使電源噪聲穿過(guò)整塊芯片，對單片機的內部電路造成干擾�，F在，很多單片機都把地和電源引腳安排在兩條相鄰的引腳上。這樣，不僅降低了穿過(guò)整個(gè)芯片的電流，而且在印制電路板上容易布置去耦電容，從而降低系統的噪聲�，F在為了適應各種應用的需要，很多單片機采用"跳變沿軟化技術(shù)"，從而消除大電流瞬變時(shí)產(chǎn)生的噪聲。
3) 采用低頻時(shí)鐘。高頻外時(shí)鐘是噪聲源之一，不僅能對單片機應用系統產(chǎn)生干擾，而且還會(huì )對外界電路產(chǎn)生干擾，令電磁兼容性不能滿(mǎn)足要求。對于要求可靠性較高的系統，低頻外時(shí)鐘有利于降低系統的噪聲。在一些單片機中采用內部鎖相環(huán)技術(shù)，則在外部時(shí)鐘較低時(shí)，也能產(chǎn)生較高的內部總線(xiàn)速度，從而保證了速度又降低了噪聲。
三、單片機的發(fā)展趨勢
1單片機技術(shù)的發(fā)展前景及趨勢
由于通用型IC的仿冒現象比較嚴重，因此定制化IC將是未來(lái)單片機發(fā)展的主要方向。此外，盡管16位、32位單片機市場(chǎng)有所增加，但8位在未來(lái)三五年內仍將占主流，只是成長(cháng)幅度會(huì )趨緩。從應用角度講，盛揚看好消費類(lèi)電子和家電產(chǎn)品，尤其是中小型家電產(chǎn)品，它屬于比較成熟的單片機應用領(lǐng)域;其次是高端領(lǐng)域的車(chē)用產(chǎn)品。目前，盛揚已針對汽車(chē)周邊領(lǐng)域推出系列產(chǎn)品，主要用于汽車(chē)防盜、車(chē)載電子、信息娛樂(lè )、胎壓監測、里程表的面板等。
單片機擁有良好的應用前景，但廠(chǎng)商之間的競爭愈演愈烈。因此，對本土企業(yè)而言，要想脫穎而出，質(zhì)量一定要好，同時(shí)還要注重產(chǎn)品的環(huán)保和可靠性，因為家電和汽車(chē)等產(chǎn)品對安全性的要求越來(lái)越高;其次，充分發(fā)揮本土廠(chǎng)商在特定應用領(lǐng)域的性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。不過(guò)，這種性?xún)r(jià)比必須建立在性能過(guò)關(guān)、可靠度過(guò)關(guān)的基礎上。
制作工藝CMO化。更小的光刻工藝提高了集成度，從而使芯片更小、成本更低、工作電壓更低、功耗更低。CPU的改進(jìn)。同時(shí)，采用雙CPU結構，增加數據總線(xiàn)的寬度，提高數據處理的速度和能力;采用流水線(xiàn)結構，提高處理和運算速度，以適應實(shí)時(shí)控制和處理的需要。增大存儲容量，片內EPROM的E2PROM化，程序的保密化，提高并行口驅動(dòng)能力，以減少外圍驅動(dòng)芯片，增加外圍?I/O?口的邏輯功能和控制的靈活性。最后，以串行方式為主的外圍擴展;外圍電路的內裝化;和互聯(lián)網(wǎng)連接已是一種明顯的走向，可靠性及應用水平越來(lái)越高。
2微型單片化
現在常規的單片機普遍都是將中央處理器(CPU)、隨機存取數據存儲(RAM)、只讀程序存儲器(ROM)、并行和串行通信接口,中斷系統、定時(shí)電路、時(shí)鐘電路集成在一塊單一的芯片上,增強型的單片機集成了如A/D轉換器、PMW(脈寬調制電路)、WDT(看門(mén)狗)、有些單片機將LCD(液晶)驅動(dòng)電路都集成在單一的芯片上,這樣單片機包含的單元電路就更多,功能就越強大。甚至單片機廠(chǎng)商還可以根據用戶(hù)的要求量身定做,制造出具有自己特色的單片機芯片。 此外,現在的產(chǎn)品普遍要求體積小、重量輕,這就要求單片機除了功能強和功耗低外,還要求其體積要小�，F在的許多單片機都具有多種封裝形式,其中SMD(表面封裝)越來(lái)越受歡迎,使得由單片機構成的系統正朝微型化方向發(fā)展。
3串行擴展技術(shù)
在很長(cháng)一段時(shí)間里,通用型單片機通過(guò)三總線(xiàn)結構擴展外圍器件成為單片機應用的主流結構。隨著(zhù)低價(jià)位OTP(One-Time Password)及各種特殊類(lèi)型片內程序存儲器的發(fā)展,加之處圍接口不斷進(jìn)入片內,推動(dòng)了單片機“單片”應用結構的發(fā)展。特別是I2C、SPI 等串行總線(xiàn)的引入,可以使單片機的引腳設計得更少,單片機系統結構更加簡(jiǎn)化及規范化。
4、結語(yǔ)
單片機改變了我們生活,縱觀(guān)我們現在生活的各個(gè)領(lǐng)域,從導彈的導航裝置,到飛機上各種儀表的控制,從計算機的網(wǎng)絡(luò )通訊與數據傳輸,到工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數據處理,以及我們生活中廣泛使用的各種智能IC卡、電子寵物等,這些都離不開(kāi)單片機, 單片機有著(zhù)廣闊的應用前景。
參考文獻
[1] 張志良; 單片機原理與控制技術(shù); 北京,機械工業(yè)出版社,2008
[2] 李廣第，朱月秀，王秀山.單片機基礎.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2002.
[3] 胡漢才.單片機原理及系統設計.北京：清華大學(xué)出版社，2002.
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