摘 要：隨著科學技術不斷發展，后工業革命時期的到來，單片機技術已經被應用到各個方面，本文基于這種環境背景，闡述了單片機技術的技術走向與應用前景以及未來單片機產品的發展趨勢，淺析了在電氣傳動系統中，單片機技術的應用范圍越來越廣，成為當今工業企業中較為重要的一部分。并對單片機如何應用于物聯網以及智能樓宇和智能家居進行了討論。
關鍵詞：單片機技術 物聯網 電氣傳動控制
中圖分類號：TP36 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）03（c）-0112-02
1971年至今，單片機在各方面都得到了發展，功能更強大、集成度更高、價格更便宜。單片機因為它的高穩定性廣泛用于工業機器人、工業流水線。在日常生活中我們使用的洗衣機能按照我們的要求自動進行定時清洗、甩干等，這也是因為系統嵌入了一個單片機，單片機去執行已經編輯好的程序。單片機由于自身的優勢：體積小、能耗低、擴展靈活、可移植性好等使得控制、測控、導航都依賴于它。在智能物聯網時代，嵌入式開發應用更是硬實力的體現。
1 單片機技術的發展特點
（1）單片機長壽命。
8位、16位、32位、64位單片機都有各自的用武之地，發展態勢屬于齊頭并進。從1971年以來，單片機技術的發展是以8位機為主的，最典型的是INTEL的8051，在8051基礎上又研發出MCS51系列MCU系統。這一系統的單片機被廣泛應用直到現在。之后出現了16位單片機，16位單片機的推出并不成功。 由于產業體系變革，使得32位單片機的價位越來越便宜，而且技術上可以覆蓋8位MCU的傳統領域，所以得到廣泛應用，高端的32位SOC單片機主頻已經超過300MHZ，性能與專業處理器媲美，但由于不同的細分領域并不具有可比性，8位單片機并沒有被取代。至于64位處理器，它是未來發展的一個趨勢。
（2）單片機速度越來越快。
單片機與MPU（微處理器單元）有所不同，它并不是時鐘頻率越高就速度越快的。單片機技術發展追求的是提高單片機抗干擾能力，降低噪聲，降低時鐘頻率。在不提高時鐘頻率的條件下，通過改善了單片機的內部時序，，使運算速度提高了很多。Motorola單片機就是使用了瑣相環技術和內部倍頻技術使內部總線速度大大高于時鐘產生器的頻率。M68K系列32位單片機使用32K的外部振蕩器頻率內部時鐘可達16MHz以上，而68HC08單片機使用4.9M外部振蕩器而內部時鐘達32M。
（3）高可靠性與低噪聲技術。
在惡劣的工作環境下，如何提高單片機系統的抗電磁干擾能力，滿足電磁兼容性方面更高標準的要求，各單片機商家在單片機內部電路中采取了一些新的技術措施。如模擬信號采樣抗干擾技術，數字信號傳輸通道的抗干擾技術，硬件監控電路，以及“軟件看門狗”技術。
2 單片機技術的發展前景及趨勢
單片機技術是將微處理器微處理器（cpu）、存儲器（含有程序存儲器ROM和數據存儲器RAM）、輸入、輸出接口電路（I/O接口）集成在一塊芯片上的集成電路芯片。在物理層面上單片機是體積小巧而且功能完善的計算機硬件系統，在軟件層面上它在程序的控制下能準確、迅速、高效地完成程序設計者事先規定的任務.它可以獨立完成現代工業控制所要求的智能化控制功能。隨著科技的進步，各種型號的單片機產品應運而生，基于單片機體積小、功耗低、靈活性強等特點尤其符合工業領域的生產需求，為單片機技術的快速發展提供了廣闊的領域。我們的生活也因為單片機的使用而變得更加的便捷，經濟和安全。單片機在我國的各個行業當中都得到了廣泛的應用。單片機的應用在精密儀器、家用電器、報警系統、汽車電子等各個領域中隨處可見。
（1）單片機用于智能家電。
現在的家用電器基本上都采用了單片機控制，從空調、電磁爐、門鈴、電飯褒、洗衣機、彩電、空調機、電冰箱、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備，極大改變了人們的生活方式，使得人們可以追求更加高級的生活品質[1]。
（2）在工業控制中的應用。
單片機被用于在工業自動化過程的實時控制和數據處理。通過將設定好的程序燒入單片機，再由單片機執行程序，對機械設備進行控制。這個過程無需人工操作，即可高效準確的完成工作任務，避免了工人操作的人工失誤，期間無需休息，減少了人工成本。另外，現代工業對加工精度要求已經達到納米級別，人工操作的精度已經無法滿足現在工業生產的要求，單片機的應用則使加工精度有了質的飛躍，僅僅需要根據加工的要求編寫控制程序，就能夠實現自動化生產。例如各種報警系統、樓宇智能化控制、工廠流水線的智能化管理，與計算機聯網構成二級控制系統等。
（3）在物聯網中的應用。
習總書記在第二屆世界互聯網大會上，談到了“互聯網+”的資源優化的經濟發展趨勢，網絡深度融入經濟社會發展、融入人民生活，“物聯網”發展的必然趨勢。在物聯網具體應用案例中，例如智能窗簾系統，整個系統的結構包括上位機、服務器和下位機三大部分。其中上位機即運行在移動終端的APK，主要功能為通過互聯網遙控下位機和顯示從互聯網獲取的下位機的數據；服務器即數據庫服務器，主要處理來自Internet的HTTP請求，并為客戶機提供數據庫操作相關的業務；下位機是需要進行實際安裝的窗簾控制器，主要任務是為人們提供直接的窗簾操作功能。在下位機中單片機通過脈沖序列信號對步進電機進行驅動控，制，實現電機正反運轉的功能。在物聯網應用中強大的單片機系統甚至可以將聲音、圖像、網絡、復雜的輸入輸出系統集成在一塊芯片上。
3 單片機技術原理
單片機技術的實現是通過高度集成電路把處理器、RAM、ROM、輸入輸出電路等計算機結構件集成在一個芯片上。這使得單片機雖然只有一個芯片，但是卻具備計算機的完整功能，可以滿足很多領域的應用。單片機的結構形式分為馮諾依曼結構和Harvard結構兩種，一種是數據存儲和程序存儲共用存儲空間，一種是數據和程序存儲分開。單片機自問世以來就憑借巨大的優勢為各個領域所接受。無論是通訊、交通、辦公自動化等領域都得到了廣泛應用，單片機的抗干擾能力強，對環境適應性強，很多巨型機不能工作的環境單片機都能夠勝任，使得單片機在工業控制領域發揮巨大的優勢，在電氣傳動系統中的應用更是作用明顯。
電氣傳動控制技術。是指通過對電動機傳動裝置的控制，實現生產自動化的技術。是工業生產自動化技術中的重要基礎性技術。電氣控制的原理是以為處理器為中心的網絡化系統，把自動化控制、微電子技術、網絡技術和智能檢測等技術結合起來的一種控制技術。
4 單片機在電氣傳動控制中的應用
電氣設備中使用單片機會大幅度的提高了工作效率、工作精準度和勞動條件，對于產品的質量提高和能耗的降低都有著很明顯的作用。事情都具有兩個方面，對于出現故障之后，需要得到高效且迅速的判斷，但由于加入單片機的電氣傳動系統更為復雜精密，日常維護和故障排除需要建立科學合理的數學模型，而故障本身又會對系統結構帶來一些變化影響模型的準確性，使得對電氣設備故障的檢查和檢測帶來了更大的困難，一旦判斷失誤便會造成經濟損失以及社會危害等情況出現。以MCS80C196系列單片機為例，作為一種直流伺服控制系統，主要有以下幾個方面組成：（1）主電路；（2）控制電路；（3）接口電路。主要由單片機核心電路、鍵盤、顯示器組成，電路結構包括整流器、濾波器、模塊組成H橋。接口電路控制電路信號，主要負責將控制電路的信號進行處理。子系統采用16位系統總線增強系統數據傳輸寬度，兩個存儲器可以共用一個地址[2]。
軟件系統的應用。，目前，單片機的開發越來越復雜精密，對算法的要求越來越高。雖然匯編語言占用資源少、運行效率高，但它對開發人員要求較高、不容易掌握，并且沒有良好的可移植性，所以用單片機C語言程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢[3]。C語言是一種結構化的高級語言，它的語法簡單、可移植性好，并且又具有低級語言的特點，可以對位進行操作。C語言編寫簡單，但是編譯后較大。匯編可以很小，但是做復雜任務時，編程任務較困難。最好視任務的特性選擇語言。
5 結語
隨著科技的不斷發展，我國單片機技術必將向著本土化，IC定制化發展，單片機技術也必將在強抗干擾能力以及安全性上得到技術上的突破，在未來技術的發展中，單片機會朝著更加精密復雜、低功耗、低電壓、低價格同時具備更加強大的功能的方向發展，滿足電氣傳動的發展對控制電路的要求，而這，需要我們每一位工作研究人員的努力。
參考文獻
[1]劉時雷.淺析單片機技術在智能家具中的應用與發展[J].技術與市場，2016（4）：77
[2]馬建挺.單片機技術在電氣傳動控制系統中的應用與研究[J].質量探索，2016（3）.
[3]劉斌儒.電氣傳動控制系統中單片機技術的應用[J].電子技術與軟件工程，2017（3）：261.