单片机论文心得体会新版多篇范文

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单片机技术论文 篇一

单片机的发展趋势

【摘要】随着社会的发展，单片机这个领域上也进入了百花齐放的时期，在世界范围内的芯片方面的制作公司，它们都开发了属于自己的单片机，从8位到16位甚至是到32位，其种类可谓是数不胜数，而其中有对主流的C51系列方面可以兼容的，还有与其不兼容的，可谓是各有特色同时还相互互补，而这些都为单片机这个领域的发展提供了更加广阔的空间。

【关键词】单片机 发展趋势 种类

一、单片机的概述

单片机就是一种集成于电路上的芯片，在采用了超大型的集成电路上的技术使得那些有数据处理的能力的部分，如中央处理器CPU和随机储存器RAM还有只读储存器ROM以及多种I/0口同时还有中断系统，以及定时器等等，把它们全部集成到一起，使其在一个硅片上就能构造成为一个虽然很小但是功能完善的系统。而这种计算机式的系统也可以分为两个种类，第一种就是我们平常可以见到的那种普通计算机，而另外一种就是嵌入式的，而这种系统通常被用来控制又或者是监控一些事物而被集成到了另外的一个系统上面。

二、单片机的发展经历

首次出现单片机的时候是在20世纪的70年代末期，而发展到如今，在单片机这个领域上因为其特征也可以把它分为以下几个阶段：

第一个阶段可谓是初级阶段，而这个阶段的发展主要在控制上的发展。而这个阶段的时间点则是1974年-1976年，在这个阶段中主要的目的就是为了寻找一个最好的结构从而让单片机能够嵌入到系统之中，但同时也因为当时其技术上的限制，当时的单片机是采用的双片这种形式。

第二个阶段则主要是对单片机的探索，而这个阶段的时间点则是1976年到1978年，由于当时单片机的性能方面还比较低，所以很多公司开始在工控这个领域上进行了探索，并且全部都取得了不错的效果。而这些公司主要包括Intel公司以及Motorola等，而单片机这个名次也是在这个阶段出现的，而这也是SCM所诞生的时代，虽然此时的单片机性能上依旧很低而且品种上也很少，在组成上，它是由一个芯片构成的，但是它具有了CPU以及并行口还有定时器和RAM以及ROM，所以说，它也是真正意义上的单片机。但是不可忽略的是由于其依旧在起步阶段，所以在CPU上功能并不是狠强，而IO口这个方面上，种类及其数量也非常少，同时其ROM以及RAM也十分的有限。也因此，当时的单片机仅仅只能被应用在一些相对来说简单一点的场合。

第三个阶段的主要内容在于单片机的完善上。这个阶段的时间点在于1978年-1982年。在当时的代表公司Intel公司中，推出了一个更加完善的单片机系列，这种系列被称为MCS-51，而这种系列不同于之前的MCS-48，其具有了更好的优点。首先的就是它具有完整的外部总线。这种系列有着更加完善的结构，它包括着8位数据上的总线和16位地址上的总线以及控制上的总线。其次的就是在CPU中，外围的功能单元得到了集中的管理。然后还有一点就是指令系统上的增强，整个系统贱贱变得完善同时也更加丰富，与此之外还家了很多控制功能上的指令来使整个系统变得更加方便。

三、单片机的种类

按照生产的厂家来分类：英特尔公司与摩托罗拉公司以及国家办导体公司，与此之外还有仙童公司和莫斯特克公司以及罗克威尔公司和微芯片公司等等，而这些主要在美国地方，在日本的还有日本的电气公司以及富士通公司，同时松下公司以及日立公司和日电公司，与此之外还有东芝公司以及荷兰的飞利浦和德国的西门子等，这些公司都是单片机的主要生产公司。

按照单片机的字长来分类：4位单片机，4-BIT系列的，这种单片机的控制上的功能相对较弱，其CPU每次仅仅只能够处理4位二进制。也由于其局限性这种单片机也经常会被用于计算器及各种智能的单元上，或者也可以被用作是遥控器。另外一种就是8位单片机，这种单片机在控制这方面的功能上则强于4位单片机，同时这种单片机的品种也更加齐全，与4位的相比，这种单片机不仅仅在储存的容量以及寻址的范围上有了大大的提高。同时在中断源以及并行I/O接口还有定时器以及计数器的个数上都有了一些提高。与此之外的是在指令系统这个方面，相对于4位单片机至上，都增加了一些乘除的指令和比较的指令。尤其是那些性能上很高的单片机，不仅在片内部增加了A/D以及D/A这种转换器，同时还集成了定时器捕捉以及监视定时器和总线控制部件，同时还有晶体震荡电路等等。也正因为这样，这种单片机其片内的资源非常的丰富而且在功能上也异常的强大。而这种单片机也被主要运用于工业上的控制以及只能仪表和家用电器，同时还有办公用的自动化的系统之中。与此之外还有很多种类的单片机就一一介绍了。

四、单片机的发展方向

从单片机的发展来看，随着现在这种社会的进步，一种高性能并且在品种上也更加丰富的单片机也被市场所迎合着，而在这种趋势下，如何让单片机能够坐到低的功耗同时体积上的减小以及容量上的增加，性能上的加强和价格上的降低等等都成为了现在单片机发展所要注意的主要问题。低功耗：对于单片机上的功耗，可以知道的是已经达到了m A级，甚至有的已经达到了1uA以下，在使用的电压于3到6V的时候，能够很好的适应电池的工作。这种低的功耗不仅仅是能源上的节约，同时还能带让产品有着更好的可靠性以及更高的抵抗干扰的能力，同时还能让产品便于携带，并使电压更低。大容量化：由于传统的这种单片机的储存器其平常的容量通常是1K到8K左右，而在其片内的数据储存器中，容量则是在256字节以下。

五、结语

随着科技的不断发展，单片机也在次潮流下走向了更好的方向，更好的更方便同时也更效率的单片机也成为了人们所研究的目标，我们应该不断的学习多方面的知识使单片机有一个更好的前景从而让它更好的为人们服务。

参考文献：

[1]肖洪兵。跟我学用单片机[M]。北京：北京航空航天大学出版社，2002，8

[2]何立民。单片机高级教程[M]。北京：北京航空航天大学出版社，2001.

[3]赵晓安。MCS-51单片机原理及应用[M]。天津：天津大学出版社，2001，3.

[4]李广第。单片机基础[M]。北京：北京航空航天大学出版社，1999.

单片机论文 篇二

摘要：随着电子科技的飞速发展，尤其是超大规模集成电路的出现，给我国的经济带来了实质性的改变。其中，对于单片机的使用已经在很多领域都有出现，比如说在工业自动化控制房间、在智能仪器仪表方面以及各种家用电器方面，单片机都起到了很大的作用。由于其极高的性能价格比，使其在电子时钟方面的应用也是很常见的。本文通过对普通单片机电子时钟的设计分析，从而达到对单片机进行更深入的学习与设计。

关键词：单片机；电子时钟；设计分析

时钟就是一个最典型的例子，由于人们的生活速度越来越快，人们的时间观念也在不断增强，生活中处处离不开时钟，时钟对人们可以说是不可或缺的东西。现如今，时钟的样式很功能也越来越多，人们对时钟的精准度要求也越来越高。本文就是针对时钟的精准度来设计一个普通单片机电子时钟。

一、单片机的简单介绍

（一）单片机的定义与分类

单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器、随即存储器、只读存储器等集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。主要分类包括：STC系列单片机、AVR单片机、AT系列单片机等等 。

（二）单片机的应用与发展

目前，随着电子自动化的广泛应用，单片机以其自身的诸多优势已经应用到了各个领域之中，这些领域主要包括智能仪器仪表、计算机网络、机器人控制、工业控制、家电管理等等。由于单片机的优势很有多，在未来的生活中一定会被更多的领域所应用，有很好的发展趋势。

二、单片机电子时钟的设计方案

单片机电子时钟的构成主要由：一个8位CPU；一个片内振荡器及时钟电路；4K字节ROM程序存储器；256字节RAM数据存储器；两个16位定时器/计数器；可寻址64K外部数据存储器和64K外部程序存储器空间的控制电路；32条可编程的I/O线（四个8位并行I/O端口）和一个可编程全双工串行口组成。

单片机电子时钟的设计主要是对时钟的内部工作和外部显示进行设计，主要的设计方案则分为数字时钟方案和数码管显示方案。通过数字时钟和数码管显示的完美结合使电子时钟的质量得到完善和保证。

（一）数字时钟方案

这部分是单片机电子时钟最主要的设计，也是时钟内部工作部分。在单片机的内部存储器中设置三个分别代表时、分、秒信息的字节。在对内部的存储器进行设置的时候，要根据时钟的运作规律设定，时钟的工作是由内部的定时器和软件结合来实现的。对此设定1秒中断，以此来推动秒针的运动，而当秒针中断的次数达到60次的时候，则将其清零，同时分针的字节开始运行，以此类推，当分钟的中断次数达到60次的时候，时钟的字节开始运行。当时钟的字节达到24的时候，便将时钟的字节清零，以上的操作反复进行，这就是单片机电子时钟关于数字时钟的设计方案。这部分的设计起来比较繁琐，每个步骤都要做到很好的处理，设置时、分、秒的顺序也不能打乱。

（二）数码管显示方案

数码管显示方案主要是对时钟的外部显示进行设计，主要分为静态显示和动态显示两个部分，在电子时钟外部显示中占主导地位的就是动态显示。所谓动态显示就是根据内部设计中的秒针的运行情况，在出现的显示器数字的轮流点亮，每隔一段时间都要点亮一次，这部分要求显示器的扫描必须要有足够快的速度，只有这样，显示出来的字符才不会出现闪烁的效果。同时，秒钟和显示器的运作应该是保持一致的，否则在电子时钟运行的时候，就很容易出现时间上的误差，这种动态显示节省了I/O口，也会降低耗能。

（三）电子时钟的硬件选择

1、单片机的选择，在单片机电子时钟的设计中，通常都会选用AT89c52单片机，配备12MHz晶振，采用上电复位来对电路进行系统复位。

2、显示电路选择，在显示电路的选择上，采用软件译码动态显示。

3、电源选择，采用直流电源供电，电源基本选择在4.5V左右。

4、选择器的选择，通常采用741s04.

三、系统软件设计

对系统软件的设计主要包括软件的设计思想、总体设计以及按键扫描子程序。

（一）软件设计思想

根据人们对电子时钟功能的需求，需要设计出来的电子时钟程序必须具备动态扫描、时钟信号产生以及按键扫描处理等功能。利用单片机来实现电子时钟的这些功能，主要利用的方法就是分时复用，要协调好各个器件的占用时间，这样才能实现单片机电子时钟以上的功能，使电子时钟对人们的需求造成满足。

（二）总体设计

1、系统说明及设计框图

利用普通单片机制作的简易时钟，其主要的工作原理就是运用6个PNP管来分别控制6个LED数码管来完成时钟的运行工作。这里出现的6个数码管主要负责显示小时、分钟以及秒针的十位位置和个位位置，还会设定一个按键用于对时间的调整。

2、模块设计

普通单片机电子时钟的设计主要包括电源部分、复位电路、显示部分、控制部分、位选部分等几个模块。对于电源部分的技术，要从外部引入直流电，电流应该选择4.5V，这样就可谓电子时钟提供电源，使其能够正常运行。

位选电路、复位电路二极管、电解电容部位，在其运行的时候，相应的引脚也会出现不同。在开关按下时引脚RST为高电平1，断开时引脚为低电平0。

（三）按键扫描子程序

普通单片机电子时钟的运行，最好选用按键来切换各种不同的状态，这样不仅简单，容易操作，而且在电子时钟出现状况而需要查询按键信息的时候，电子时钟所具有的按键扫描功能就可以提供以往的按键情况，这种按键程序中还嵌套了按键扫描程序用来处理在不同情况下的电子时钟状态切换。

四、对整体系统进行调试

在单片机电子时钟设计完成之后，要对电子时钟所应用的系统进行简单的测试，仔细分析在测试的过程中所出现的问题，进行问题的统计与分析，从而找到合理、科学的解决方法。使单片机电子时钟更加完善。

（一）系统调试方法

对于单片机电子时钟各个系统的调试，首先要对每个单独的程序进行调试，将出现的问题归纳整理，找到合理的解决方法后，针对出现问题的程序进行系统的调试。确保每个程序都没有问题之后，再进行整体的调试工作。只有这样，才调试的过程中才会使调试工作有理有序的进行。

（二）系统时钟误差分析

时间准确，长时间不容易出现误差是一个时钟被认可的标准之一。对于系统误差，设计者应该及时进行误差的分析和调试工作。

在单片机电子时钟系统中，能够出现误差的地方有很多，比如说晶体频率的误差，定时器溢出误差以及延迟误差等等，设计者要结合不同的误差进行不同的分析，找出其内在的原因，从而拟定出解决的方案，使电子时钟的精准度提高。

（三）软件调试问题及解决

在软件调试的过程中，应该将调试的重点分别放在各个模块上，对这些模块的调试可以采取在线调试和离线调试两种方法，在调试过程中出现的问题要及时分析及时解决。

结语：

随着我国电子技术的迅速发展，单片机的应用也会越来越广泛，对于电子时钟系统的设计一定也会日趋完善，功能也会越来越全面，性能会更加稳定，可以预见，在未来的几年里，单片机的应用也会越来越广泛。更好的造福人们。

参考文献：

[1]何立民。MCS251单片机应用系统设计技术[M]。北京:北京航天航空大学。1999

[2]程光璇。普通单片机电子时钟的设计[J]。电子世界。2011(8)

[3]华贵山。基于单片机微机测控系统中的数字滤波技术研究[J]。安徽电子信息职业技术学院学报。2006(5)

单片机学术论文 篇三

单片机监控系统探究

摘 要：单片机因为其强大的控制系统目前被广泛应用到了野外作业、企业生产和军事指挥监控之中。文章介绍了单片机的监控系统方案，并对单片机监控系统的发展趋势进行了预测。

关键词：单片机；监控；数据；通信技术

中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1006-8937(2013)02-0098-02

随着半导体技术的飞速发展，当前将超大规模集成电路集成到一个很小硅片上的技术已经得到了实现，由此带来了单片机技术的飞速发展。目前的单片机，已经由最初的4位、8位单片机，发展到现在的32位300 M高速单片机。32位单片机由于内部采用了RISC(精减指令系统计算机)机构，因而优化了指令系统，同时也带来了快捷的运算速度和超强的数据处理能力，同时由于其使用方便，具有强大的中断控制系统、定时/事件控制系统，同步/异步通信控制系统，因而可以利用单片机实现对分散测控对象的监控。目前，这项技术已经被越来越广泛地应用到野外作业、企业生产和军事指挥控制之中了。

1 单片机监控系统方案介绍

监控系统需要有一个主站、若干个机动从站构成。主站的作用在于收集来自传感器的数据信息，发布控制命令及实现自动化转台。从站位于固定机房、无人值守间及野外作业站等地方，其主要功能是对传感器的指示数据进行检测验收、对Karlman滤波后的生产工艺方程进行解算和相关显控处理等。主站与从站之间的通信方式采用点与点之间的码分多址通信。

从站电路功能如图1所示。

①主站和从站自定义了60芯的专用系统信号，结构采用双CPU(80C196、8031)扩展STD总线结构。为了和数据通信板的8031之间数据交换的便利，将0C000H-0C3FFH分配给双口RAM(IDT7130)。为了方便调试非全地址译码I/O空间，芯片类型选择了在线可编程芯片ISP2031。

②付站显控电路。显控主芯片采用MC6847，将80C196地址空间的0A000-0C000H分出供显存占用，监视器选择工业级CRT，屏幕分辨率800×600.自建专用12×12非标准汉字库。选择8279型号主芯片进行键盘控制。

③使用I/O板，进行数据接收。采用数字滤波技术消除模拟输入信号的噪声，为了使运行混乱的程序重新步入正规，采用在双字节指令和三字节指令后插入两个字节以上的NOP，造成指令冗余的方式，避免后面的指令被当作操作数执行，从而使程序自动纳入正轨。

④智能接口板芯片采用3片MC6821控制芯片，通过对信号实现定位，达到和模拟器数据通信的目的。

⑤转台方位转换电路。同步传输机的模拟方位信号经由分立元器件电路获取后，予以一定的信号分离处置，转变成直流电平，经CPU切换后由AD变换电路分析出方位数据。其他传感器转换电路，采用高性能计数器记录下同步脉冲信号，最后由CPU进行处理。

2 有线/无线数据通信设计

实现单片机监控的重要环节在于中远距离通信方案的选择，对于单片机串行口来说，目前尚无法有效适应中远距离通信的需要，如果从站间距离较远，则点与点之间的距离就将超过1 km，这时候，需要采用调制解调技术。

2.1 有线数据通信

有线数据通信主要以电话线为主，经过数字调制解调器处理(Modem)，形成FSK调制信号。我们可以选用TI公司生产的单片CMOS工艺的Modem，这种调制解调器符合CCITTV.23建议和BELL202标准，可以实现对通信信号的调制解调、载波检测，以及群延时均衡等功能。单片机的串行口RXD、TXD可以实现和RD及TD脚的直接相接。RXB脚的作用在于对接受信号偏压调整，门限电平则进行片内调整。为保证良好的收发性能，需要精确调整CDL脚作载波检测电平的W1、W2参数。RC、TC经过两级调制解调运放及1∶1变压线圈隔离后外接电缆插件。

2.2 无线数、话一体通信

当前，随着无线数据传输技术的日益成熟，在遇到复杂地形或者无法架设有线传输设备的时候，我们常常选择无线设施进行通信数据的传输。无线数据模块的选择在过去经常以MSM6927为主，该模块是日本OKI公司生产的一种单片集成、采用FSK调制的Modem。目前，随着我国无线通信模块技术的快速发展，国内一些厂商的设备也达到了国际先进工艺水平。如东莞博银KY-903，采用采用温补频率基准源，频率合成技术，可以实现点对点、点对多点，灵活组网。另外，提供了模拟通道，在实现无线数据传输的时候，也可以实现话音的传送，从而为系统监控提供了更大的便利。

2.3 通信软件设计

具体通信方法，采取先对主机写入数据，然后向各从机发布通信信息，以检验各从机是否及时相应，如未及时响应的从机，就将之从通信序列中清除出去，在实现这一过程之前，应设定主机与从机之间的响应规则，以避免多点同时响应导致的通信拥堵现象发生。

3 单片机监控系统保护措施

单片机监控系统常作为外部嵌入式系统而发挥监控作用，因而，为保证其正常工作，务必需要采取一定的保护措施，以时期可靠地进行工作。

①适时优化系统，进行冗余设计，不断提高软硬件的抗干扰能力。

②外接电源、通信电缆等装置都要加装防雷击、防风雨、防腐蚀装置，如加装防雷保护器，选用防腐蚀套管等。此外，应经常对外露设施进行定期检验，做到发现问题及早解决。

③不断优化算法设计。算法优化能够有效提高系统的可使用性。如Karlman滤波、AD采样后的“野值”剔除处理等。通过不断优化算法，达到提高运算速率，增强处理能力的作用。

④做好非正常复位工作。由于野外环境复杂，系统在使用过程中，难免会出现电压异常或者断电事故的发生，一旦出现意外，系统就将出现非正常复位现象。当系统非正常复位的时候，先要恢复一些必要的系统数据，如显示模块的初始化、片外扩展的初始化等。然后再对测控系统的系统状态、运行参数等予以恢复。之后再把复位前的任务、参数、运行时间等恢复，再进入系统运行状态。

4 结 语

目前，单片机以其强大的数据处理和通信、控制能力，已经被广泛应用到了众多的监控系统之中了。随着单片机系统模块集成度越来越高，利用单片机监控系统功能，必将会更加的便捷、可靠。

参考文献：

[1] 王丽娟，陈海涛。单片机监控系统及其应用研究[J].华北水利水电学报，2005，(4).

[2] 薛万钧。基于单片机监控系统的研究[J].科技风，2009，(6).

[3] 淡海英。一种单片机监控系统的分析与研究[J].成功，2009，(10).

[4]李少银。一种新颖的单片机监控电路[J].电子与自动化，2006，(6).

单片机技术论文 篇四

单片机应用技术探究

摘要：近几年单片机得到了飞速的发展，单片机最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中。目前大量的嵌入式系统均采用单片机，本文分析了单片机的形成及发展过程以及当前的技术进展，同时分析了影响单片机系统可靠性的原因，并论述提高单片机可靠性的措施。

关键词：单片机；可靠性技术；发展趋势

中图分类号： C35 文献标识码： A

引言

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。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，它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势 。

一 、单片机的应用场合

1.1智能仪器仪表。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。

1.2机电一体化产品。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。

1.3实时工业控制。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。

1.4家用电器。家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子还有分布式系统的前端模块等等。

二、分析单片机可靠性限制原因及应对措施

目前，大量的嵌入式系统均采用了单片机，并且这样的应用正在更进一步扩展；但是多年以来人们一直为单片机系统的可靠性问题所困惑。在一些要求高可靠性的控制系统中，这往往成为限制其应用的主要原因。

1、单片机系统的失效分析

一个单片机系统的可靠性是其自身软硬件与其所处工作环境综合作用的结果，因此系统的可靠性也应从这两个方面去分析与设计。对于系统自身而言，能不能在保证系统各项功能实现的同时，对系统自身运行过程中出现的各种干扰信号及直接来自于系统外部的干扰信号进行有效的抑制，是决定系统可靠性的关键。有缺陷的系统往往只从逻辑上去保证系统功能的实现，而对于系统运行过程中可能出现的潜在的问题考虑欠缺，采取的措施不足，在干扰信号真正袭来的时候，系统就可能会陷入困境。

2、提高可靠性的措施

2.1减少引起系统不可靠或影响系统可靠的外界因素：

1) EFT (Electrical Fast Transient)技术。EFT技术是一种抗干扰技术，它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加各种毛刺信号，如果使用施密特电路对其整形，则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟，在交替使用施密特电路和RC滤波电路时， 就可以消除这些毛否则令其作用失效，从而保证系统的时钟信号正常工作。

2) 低噪声布线技术及驱动技术。在传统的单片机中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。这样，就使电源噪声穿过整块芯片，对单片机的内部电路造成干扰。现在，很多单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。这样，不仅降低了穿过整个芯片的电流，而且在印制电路板上容易布置去耦电容，从而降低系统的噪声。现在为了适应各种应用的需要，很多单片机采用“跳变沿软化技术”，从而消除大电流瞬变时产生的噪声。

3) 采用低频时钟。高频外时钟是噪声源之一，不仅能对单片机应用系统产生干扰，而且还会对外界电路产生干扰，令电磁兼容性不能满足要求。对于要求可靠性较高的系统，低频外时钟有利于降低系统的噪声。在一些单片机中采用内部锁相环技术，则在外部时钟较低时，也能产生较高的内部总线速度，从而保证了速度又降低了噪声。

三、单片机的发展趋势

1单片机技术的发展前景及趋势

由于通用型IC的仿冒现象比较严重，因此定制化IC将是未来单片机发展的主要方向。此外，尽管16位、32位单片机市场有所增加，但8位在未来三五年内仍将占主流，只是成长幅度会趋缓。从应用角度讲，盛扬看好消费类电子和家电产品，尤其是中小型家电产品，它属于比较成熟的单片机应用领域；其次是高端领域的车用产品。目前，盛扬已针对汽车周边领域推出系列产品，主要用于汽车防盗、车载电子、信息娱乐、胎压监测、里程表的面板等。

单片机拥有良好的应用前景，但厂商之间的竞争愈演愈烈。因此，对本土企业而言，要想脱颖而出，质量一定要好，同时还要注重产品的环保和可靠性，因为家电和汽车等产品对安全性的要求越来越高；其次，充分发挥本土厂商在特定应用领域的性价比优势。不过，这种性价比必须建立在性能过关、可靠度过关的基础上。

制作工艺CMO化。更小的光刻工艺提高了集成度，从而使芯片更小、成本更低、工作电压更低、功耗更低。CPU的改进。同时，采用双CPU结构，增加数据总线的宽度，提高数据处理的速度和能力；采用流水线结构，提高处理和运算速度，以适应实时控制和处理的需要。增大存储容量，片内EPROM的E2PROM化，程序的保密化，提高并行口驱动能力，以减少外围驱动芯片，增加外围？I/O?口的逻辑功能和控制的灵活性。最后，以串行方式为主的外围扩展；外围电路的内装化；和互联网连接已是一种明显的走向，可靠性及应用水平越来越高。

2微型单片化

现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW（脉宽调制电路）、WDT（看门狗）、有些单片机将LCD（液晶）驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD（表面封装）越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

3串行扩展技术

在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP(One-Time Password)及各种特殊类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是I2C、SPI 等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。

4、结语

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。

参考文献

[1] 张志良； 单片机原理与控制技术； 北京，机械工业出版社，2008

[2] 李广第，朱月秀，王秀山。单片机基础。北京：北京航空航天大学出版社，2002.

[3] 胡汉才。单片机原理及系统设计。北京：清华大学出版社，2002.

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单片机论文 篇五

摘要：

本文针对工科院校单片机课程中存在的问题进行探究，提出了以项目化教学作为主导的改革方案，以学生为本，充分调动学生的主观能动性和学习兴趣。

关键词：

项目；单片机教学；改革探索

单片机课程将程序设计、通信技术、微机接口等多种专业知识综合在一起，是一门工程性、实践性以及技术性很强的课程。单片机课程是电子信息和自动化等专业的核心课程。

1、单片机课程教学现状

1.1教师教学手段较为单一

单片机是大规模集成电路的发展产物，内部结构较为复杂。各大工科类院校对于单片机教学，仍旧采用教师在课堂上面讲述相关的理论知识、单片机内部结构，然后讲解单片机的程序设计以及汇编语言，教学方式较为单一，使学生没能抓住学习的重点，丧失对单片机学习的热情和兴趣，导致教学质量越来越差[1]。

1.2学生没有明确的学习目标

单片机课程的实践性和应用性较强，在学习时要以应用为主要目标，然而有许多教师在教学的过程中忽略了这一点，导致学生没有明确的学习目标，单纯地跟着教师的思路，缺乏学习自主性和探究意识，学习目标不明确，影响教学效率。

1.3学生缺乏实践机会

学生在做实验时，主要的器材就是一本实验指导书、一个集成实验箱，学生按照指导书上面的流程机械式的进行实验，盲目的观察实验结果，对于实验中所应用到的一些原理模糊不清，导致学生在实验结束后仍旧对所学的内容有疑惑，没能掌握相关器材基本使用的方式，更没有将之运用到实际工程中的能力。

1.4考核方式有着一定的局限性

各种工科类院校对于学生单片机课程考试仍旧采用笔试的方式，这种考试形式具有一定的局限性，不能真实客观的反映出学生的学习水平，更不能考察出学生的实践能力和动手能力，这种考试方式没能很好的与实践相结合，导致考核结果不具有客观性。

2、应用项目教学方法

项目教学方法能够很好的适用于技术教育，可以将学科体系的内容转化成若干教学项目，然后围绕着这些项目进行教学，教师要引导学生直接参与到项目教学整个过程中[2]。设计教学项目，着重强调让学生参与其中，在模拟的生产场景中，完成规定的项目，这是理论与实践的完美结合。

在项目教学整个过程中，学生要在规定的时间内，可以自由的进行讨论，安排整个过程的进度，如此有助于激发学生的创新能力和积极性，培养了学生分析、解决问题的能力和团队的协作能力。

3、项目教学法的实施步骤

如今许多单片机教科书中知识结构都是从简单的数制到较为复杂的单机硬件，最后再到复杂的系统接口技术。但项目教学法改变了传统的教学模式，教师能够灵活掌握课程的教学顺序，合理的安排教学任务，并结合自身多年教学经验，总结出几个步骤帮助学生对单片机进行有效的学习。首先应该对单片机有所感知，自己查找一些有关资料，进一步了解对单片机学习的必要性和应用性；其次教师要给学生布置一些项目具体的任务，例如制作秒表、电子万年历等，给每个学生分配具体的任务，让他们由浅及深的了解单片机课程；再次教师要对一些小模块进行具体的讲解和分析；最后以期末的实训内容作为引导，将之贯穿于整个理论教学的过程中，模拟出一些生产场景，增强学生实际动手能力，完成最终的项目教学目标。

4、项目的选择

项目化教学主要是以项目为主要载体，以任务作为动力，将实践和理论紧密的结合起来，使学生在完成任务过程中就能够充分掌握相关的技能和知识，进而不断提高学生的实践能力和学习效果。在设计教学时，要挑选合适的项目来保证改革效果。所选的项目既能包含单片机相关的知识，又不会过大的增加学生的学习负担，给学生造成一定的心理压力。

5、基于项目的单片机改革策略

5.1以项目为主要导向

传统的教学方法主要是以教师讲授知识为主，重视教师、教材以及课堂教学，这种传统的教学模式主要强调理论知识的连续性和基础知识的运用，但却忽略了对学生兴趣以及创造能力的培养。现阶段，在课堂教学中要改变这种教学模式，变换传统的教学结构，打破原有的教学框架，将教材中原有的知识顺序分散成诸多小的知识点，运用一些经典的项目案例将这些小的知识点融入整个课堂教学，从而能够实现以项目为导向教学模式。

5.2项目设置的方法

教师要对项目的实例进行选择，认真撰写项目的内容。所选的基础项目能够与学生自身的兴趣相符合，给学生布置一些功能简单易于实现的项目任务。选择技能项目，鼓励学生通过多种形式来实现项目的具体要求，对于学生独立思考的能力有着较高的要求，在教学过程中教师可以指导学生进行分组讨论，主要以学生互相讨论以及师生互动的形式进行。综合项目则是侧重学生知识的提高，对于一些能力较强的学生应该充分发挥出他们的钻研精神，能够在钻研的过程中提升自身专业技能。例如教师给学生布置一些制作秒表的项目任务，让学生自己动手，在制作的过程中将所学的知识运用到操作之中，使得学生们的理论知识与实践能力有效的。结合在一起。

5.3测评环节

以项目为主要导向的教学过程中，考核的方式与传承考试也有所不同，考量学生的学习效果主要是通过综合评价实现的，主要评价有自我评价、教师评价、学生互评以及项目组长的评价等。

从项目框架的设计、需求的分析以及详细的方案等各个环节对学生进行点评打分。教师在评价的过程中，主要以支持和鼓励学生为主，可以增加学生自信心；在小组评价的过程中，应该着重了解学生在整个项目中所起到的作用，观察学生是否属于设计的主要人员，在设计的过程中是否配合等；在自我评价的过程中，要反映出自身在学习过程中所遇到的困难，在面对困难时是否能及时寻找到解决问题的方法，自我测评在今后的学习中有利于提升学生的学习效率。学生应该虚心接受别人的评价，在评价中才能够更快、更好地改善自己的不足之处，不断地完善自己。

6、结束语

项目教学法能够充分调动学生学习的积极性，在整个教学过程中，既提升了学生的实践能力，又促进了师生之间的情感交流。本文着重探讨了工科类院校单片机课程教学的现状，如教师教学手段较为单一、学生没有明确的学习目标、学生缺乏实践机会、考核方式具有一定的局限性。

本文也研究了应用项目教学方法、项目教学法的实施步骤、基于项目的改革策略等，主要是以项目为导向，设置项目方法优化测评环节。如此才能大幅度的提升学生们的实践能力、创新能力以及思维能力。

参考文献：

[1]李冰。单片机课程的项目化教学改革与实践[J]。实验室科学。2014(1)。

[2]郭毅飞，王华。项目教学法在单片机教学改革中的应用[J]。湖南农机。2013(1)。

单片机学术论文 篇六

单片机应用技术探究

摘要：近几年单片机得到了飞速的发展，单片机最明显的优势就是可以嵌入到各种仪器、设备中。目前大量的嵌入式系统均采用单片机，本文分析了单片机的形成及发展过程以及当前的技术进展，同时分析了影响单片机系统可靠性的原因，并论述提高单片机可靠性的措施。

关键词：单片机；可靠性技术；发展趋势

中图分类号： C35 文献标识码： A

引言

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。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，它们各具特色，互成互补，为单片机的应用提供广阔的天地。纵观单片机的发展过程，可以预示单片机的发展趋势 。

一 、单片机的应用场合

1.1智能仪器仪表。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。

1.2机电一体化产品。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。

1.3实时工业控制。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。

1.4家用电器。家用电器是单片机的又一重要应用领域，前景十分广阔。如空调器、电冰箱、洗衣机、电饭煲、高档洗浴设备、高档玩具等。另外，在交通领域中，汽车、火车、飞机、航天器等均有单片机的广泛应用。如汽车自动驾驶系统、航天测控系统、黑匣子还有分布式系统的前端模块等等。

二、分析单片机可靠性限制原因及应对措施

目前，大量的嵌入式系统均采用了单片机，并且这样的应用正在更进一步扩展；但是多年以来人们一直为单片机系统的可靠性问题所困惑。在一些要求高可靠性的控制系统中，这往往成为限制其应用的主要原因。

1.单片机系统的失效分析

一个单片机系统的可靠性是其自身软硬件与其所处工作环境综合作用的结果，因此系统的可靠性也应从这两个方面去分析与设计。对于系统自身而言，能不能在保证系统各项功能实现的同时，对系统自身运行过程中出现的各种干扰信号及直接来自于系统外部的干扰信号进行有效的抑制，是决定系统可靠性的关键。有缺陷的系统往往只从逻辑上去保证系统功能的实现，而对于系统运行过程中可能出现的潜在的问题考虑欠缺，采取的措施不足，在干扰信号真正袭来的时候，系统就可能会陷入困境。

2. 提高可靠性的措施

2.1减少引起系统不可靠或影响系统可靠的外界因素：

1) EFT (Electrical Fast Transient)技术。EFT技术是一种抗干扰技术，它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时，其波形上会迭加各种毛刺信号，如果使用施密特电路对其整形，则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟，在交替使用施密特电路和RC滤波电路时， 就可以消除这些毛否则令其作用失效，从而保证系统的时钟信号正常工作。

2) 低噪声布线技术及驱动技术。在传统的单片机中，电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上，一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。这样，就使电源噪声穿过整块芯片，对单片机的内部电路造成干扰。现在，很多单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。这样，不仅降低了穿过整个芯片的电流，而且在印制电路板上容易布置去耦电容，从而降低系统的噪声。现在为了适应各种应用的需要，很多单片机采用“跳变沿软化技术”，从而消除大电流瞬变时产生的噪声。

3) 采用低频时钟。高频外时钟是噪声源之一，不仅能对单片机应用系统产生干扰，而且还会对外界电路产生干扰，令电磁兼容性不能满足要求。对于要求可靠性较高的系统，低频外时钟有利于降低系统的噪声。在一些单片机中采用内部锁相环技术，则在外部时钟较低时，也能产生较高的内部总线速度，从而保证了速度又降低了噪声。

三、单片机的发展趋势

1单片机技术的发展前景及趋势

由于通用型IC的仿冒现象比较严重，因此定制化IC将是未来单片机发展的主要方向。此外，尽管16位、32位单片机市场有所增加，但8位在未来三五年内仍将占主流，只是成长幅度会趋缓。从应用角度讲，盛扬看好消费类电子和家电产品，尤其是中小型家电产品，它属于比较成熟的单片机应用领域；其次是高端领域的车用产品。目前，盛扬已针对汽车周边领域推出系列产品，主要用于汽车防盗、车载电子、信息娱乐、胎压监测、里程表的面板等。

单片机拥有良好的应用前景，但厂商之间的竞争愈演愈烈。因此，对本土企业而言，要想脱颖而出，质量一定要好，同时还要注重产品的环保和可靠性，因为家电和汽车等产品对安全性的要求越来越高；其次，充分发挥本土厂商在特定应用领域的性价比优势。不过，这种性价比必须建立在性能过关、可靠度过关的基础上。

制作工艺CMO化。更小的光刻工艺提高了集成度，从而使芯片更小、成本更低、工作电压更低、功耗更低。CPU的改进。同时，采用双CPU结构，增加数据总线的宽度，提高数据处理的速度和能力；采用流水线结构，提高处理和运算速度，以适应实时控制和处理的需要。增大存储容量，片内EPROM的E2PROM化，程序的保密化，提高并行口驱动能力，以减少外围驱动芯片，增加外围？I/O?口的逻辑功能和控制的灵活性。最后，以串行方式为主的外围扩展；外围电路的内装化；和互联网连接已是一种明显的走向，可靠性及应用水平越来越高。

2微型单片化

现在常规的单片机普遍都是将中央处理器(CPU)、随机存取数据存储(RAM)、只读程序存储器(ROM)、并行和串行通信接口，中断系统、定时电路、时钟电路集成在一块单一的芯片上，增强型的单片机集成了如A/D转换器、PMW(脉宽调制电路)、WDT(看门狗)、有些单片机将LCD(液晶)驱动电路都集成在单一的芯片上，这样单片机包含的单元电路就更多，功能就越强大。甚至单片机厂商还可以根据用户的要求量身定做，制造出具有自己特色的单片机芯片。 此外，现在的产品普遍要求体积小、重量轻，这就要求单片机除了功能强和功耗低外，还要求其体积要小。现在的许多单片机都具有多种封装形式，其中SMD(表面封装)越来越受欢迎，使得由单片机构成的系统正朝微型化方向发展。

3串行扩展技术

在很长一段时间里，通用型单片机通过三总线结构扩展外围器件成为单片机应用的主流结构。随着低价位OTP(One-Time Password)及各种特殊类型片内程序存储器的发展，加之处围接口不断进入片内，推动了单片机“单片”应用结构的发展。特别是I2C、SPI 等串行总线的引入，可以使单片机的引脚设计得更少，单片机系统结构更加简化及规范化。

4、结语

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。

参考文献

[1] 张志良； 单片机原理与控制技术； 北京，机械工业出版社，2008

[2] 李广第，朱月秀，王秀山。单片机基础。北京：北京航空航天大学出版社，2002.

[3] 胡汉才。单片机原理及系统设计。北京：清华大学出版社，2002.

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