单片机,英文名称“Micro Controller Unit”(MCU)是由CPU、RAM、ROM、I/O及各种外设模块集成于一块芯片上的微型计算机系统,它通常被应用于控制、时序、计数、数据处理等方面。与通用计算机相比,单片机的优点是体积小、功耗低,可直接与通信接口、传感器等外围设备相连。
① 自主控制功能:单片机可以脱离其他系统单独工作,实现实时自主控制;
② 程序存贮功能:单片机可以将控制程序等数据存储在内部ROM中;
③ 数据存贮功能:单片机可以通过内部RAM存贮控制过程和中间变量等数据;
④ 外设接口功能:单片机可以通过I/O接口与其他外设连接,实现数据交互;
⑤ 程序可修改功能:单片机程序可以通过外界编程接口进行修改,灵活性较高。
单片机已广泛应用于嵌入式系统、工控系统、智能家居、医疗设备、汽车电子、消费电子等领域。例如:
① 智能家居:通过单片机控制开启关灯、智能控温、智能门锁等设备,实现家居自动化;
② 汽车电子:通过单片机控制车身电子系统、引擎控制系统、车载信息娱乐系统等;
③ 医疗设备:通过单片机控制人体生命体征监测设备、医用图像设备等;
④ 工控系统:通过单片机控制自动化流水线、控制机床、PLC等。
随着科技的不断发展,单片机正向着功耗低、性能强、体积小、应用多样化等方向发展。
目前单片机技术已经从8位升级到32位和64位,诸如ARM、MIPS等平台的MCU已经成为市场主流。同时,基于单片机的物联网技术也已经逐步成熟,实现了无线传感器网络和嵌入式网络,推动智能家居、智慧农业、物流配送等领域的发展。