電子技術(shù)中的單片機(jī)占據(jù)不可磨滅的位置

距離8051單片機(jī)的誕生已有40多年，由于專利的到期，國(guó)內(nèi)8051單片機(jī)，在價(jià)格上一般都會(huì)便宜很多。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)的使用減小了電子產(chǎn)品的尺寸、成本和復(fù)雜性。由于其簡(jiǎn)單性和優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多地電子產(chǎn)品使用這些嵌入式芯片和單片機(jī)?，F(xiàn)代電子技術(shù)發(fā)展的速度越來(lái)越快，其基本核心技術(shù)為嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，而作為嵌入式系統(tǒng)之一的單片機(jī)，以其明顯的典型性、廣泛性、普及性的特點(diǎn)，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)發(fā)展歷程中占據(jù)著重要的地位。本文就針對(duì)電子技術(shù)中單片機(jī)的應(yīng)用進(jìn)行綜述性討論，介紹其基本組成與特點(diǎn)，對(duì)其應(yīng)用進(jìn)行分析，最后提出其未來(lái)的發(fā)展方向。

單片機(jī)在汽車、航空、航天、機(jī)器人、電子、國(guó)防應(yīng)用、移動(dòng)通信、鐵路運(yùn)輸、工業(yè)加工和醫(yī)療應(yīng)用等各個(gè)領(lǐng)域的使用正在迅速增加。讓我們討論一下單片機(jī)8051在上述某些領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用。據(jù)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，2019年全球MCU整體市場(chǎng)規(guī)模為164億美元，預(yù)計(jì)2019-2024年的年復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為6%。MCU應(yīng)用主要集中在汽車電子、工控/醫(yī)療、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和消費(fèi)電子等領(lǐng)域根據(jù)IC Insights預(yù)測(cè)，2022年全球MCU銷售額將達(dá)到240億美元。前國(guó)內(nèi)MCU廠商主要在消費(fèi)電子、智能卡和水電煤氣儀表等中低端應(yīng)用領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)，但在工業(yè)控制、汽車電子和物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)潛力大且利潤(rùn)比較高的領(lǐng)域，都被國(guó)外的MCU廠商壟斷。國(guó)內(nèi)MCU市場(chǎng)份額前十名都被國(guó)外企業(yè)所占據(jù)。其中，主流的32位MCU市場(chǎng)規(guī)模80%由瑞薩、恩智浦、ST、英飛凌、德州儀器瓜分，國(guó)產(chǎn)比例甚至不足10%，極不均衡。

其實(shí)最早的單片機(jī)正是從工業(yè)領(lǐng)域開始興起的，至今其在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用仍然十分廣泛，利用單片機(jī)技術(shù)構(gòu)成多種多樣的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與智能控制系統(tǒng)，比如工廠流水線的智能化管理、智能化電梯、報(bào)警系統(tǒng)等等，均是通過單片機(jī)技術(shù)與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成二級(jí)控制系統(tǒng)?？s短產(chǎn)品的上市時(shí)間，要求單片機(jī)制造商提供更多更卓越的開發(fā)工具鏈，包括編譯器、集成開發(fā)環(huán)境(IDE)、調(diào)試器、RTOS、圖形工具(如GUI)、參考設(shè)計(jì)以及代碼庫(kù)等。 越來(lái)越多的用戶缺乏足夠的技術(shù)資源，希望其單片機(jī)供應(yīng)商能提供技術(shù)支持來(lái)幫助他們完成設(shè)計(jì)。對(duì)許多應(yīng)用而言，技術(shù)資源的效率比硅片成本更為重要。因此具有成本效益的遷移路徑日益受到關(guān)注，用戶可在同一個(gè)單片機(jī)上進(jìn)行新的設(shè)計(jì)，或者選擇一個(gè)具有相同封裝引腳輸出和相似外設(shè)的單片機(jī)，并重新使用大部分的代碼，從而保護(hù)其在固件方面的資金投入。

現(xiàn)代醫(yī)療條件越來(lái)越發(fā)達(dá)，人們對(duì)醫(yī)療滅菌消毒技術(shù)也越來(lái)越重視，但是一些偏遠(yuǎn)地區(qū)的小醫(yī)院、小診所其消毒滅菌設(shè)備還十分簡(jiǎn)陋，無(wú)法有效的控制消毒質(zhì)量。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，其體積較小、功能強(qiáng)大、具有靈活的擴(kuò)展性、應(yīng)用方便的特點(diǎn)也越來(lái)越突出，因此在醫(yī)用呼吸機(jī)、分析儀與監(jiān)護(hù)儀、超聲診斷設(shè)備、病床呼叫系統(tǒng)等設(shè)備中得到了廣泛的應(yīng)用。

單片機(jī)8051在醫(yī)療應(yīng)用中的應(yīng)用在醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)生了革命性的變化。具有基于GSM的GPS的位置詳細(xì)信息的患者健康監(jiān)控系統(tǒng)是基于單片機(jī)應(yīng)用的電子項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在跟蹤患者的位置，以便在緊急情況下使設(shè)施能夠快速到達(dá)患者的位置。通過該項(xiàng)目，可以使用GPS無(wú)線監(jiān)控患者的體溫，并可以使用GSM將消息發(fā)送給相關(guān)/授權(quán)人員。中國(guó)MCU應(yīng)用市場(chǎng)主要集中在家電/消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和通信、汽車電子、智能卡，以及和工控/醫(yī)療等領(lǐng)域。據(jù)IHS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó) MCU 市場(chǎng)年平均復(fù)合增長(zhǎng)率(CAGR)為7.2%，是同期全球MCU市場(chǎng)增長(zhǎng)率的4倍，2022年中國(guó)MCU市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到319.3億元人民幣。其中汽車電子和工業(yè)控制應(yīng)用對(duì)MCU的需求增長(zhǎng)是最快的，預(yù)期到2023年工業(yè)/醫(yī)療電子的市場(chǎng)份額將趕上消費(fèi)電子，達(dá)到92億元人民幣。

總之，從某種程度而言，嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已經(jīng)成為現(xiàn)代電子系統(tǒng)的核心技術(shù)之一，而單片機(jī)作為一種最典型、應(yīng)用最廣泛、普及度最高的嵌入式系統(tǒng)，更是在現(xiàn)代電子系統(tǒng)的發(fā)展歷程中占據(jù)著重要的地位。