数字电子技术和单片机应用与发展

数字电子技术和单片机应用与发展

摘要:当下,互联网技术和通信技术作为两大热门学科,支持其学科发展的关键技术,就是数字电子技术以及单片机技术。因此,各大高校针对这两项技术都开设了相关的专业和学科,也成为很多电子专业学生的必修科目。本文中,从数字电子技术和单片机技术的发展现状出发,展望了其发展前景,并对其在现实中的具体应用做了举例。

关键词:数字电子技术;单片机技术;技术应用;发展前景

数字电子技术和单片机技术作为两大基础学科,长期以来受到学界的重视,国家对该学科人才培养的投资力度大,并且在相关的关键技术上都实现了很多突破,正处在蓬勃发展当中。数字电子技术与单片机技术研究成果,在现实生活中的诸多方面都有应用,并且这两门学科都具备良好的发展前景,值得在教育资源和研发资金上的投入。

1数字电子技术与单片机技术

1.1数字电子技术

这个时代是一个属于信息的时代,信息的收集与传递、信号的处理与收发,不仅方便了人们日常生活中的沟通交流,对于每个行业而言都有重要的意义。随着信息技术的发展,人们将信号分为模拟信号和数字信号,自然界中的信号大部分都属于模拟信号,模拟信号相较于数字信号更加直观,但是其抗干扰性差,在自然界中传播时,非常容易受到信道环境和其他电子设备的干扰,为了使信号在传播时具有更加优良的抗干扰性能,人们将更多的目光转移到对数字信号的处理和收发上,而数字电子技术以及数字电子电路,就是专门为数字信号的传递和处理服务的。数字电子技术以数字信号为研究对象,包括了处理和收发数字信号的电路和元器件,如各类逻辑门电路、时序电路、模拟数字转换电路,以及具有各种功能的芯片、集成器件等。

1.2单片机技术

单片机(Microcontrollers)即微控制器,是通过电路集成技术,将中央处理器CPU、存储器RAM以及ROM、I/O端口、定时器以及计数器等元器件,集成到一块硅片上,从而形成一个形体极小但功能相对完善的微型计算机系统。其中中央处理器CPU负责对数据进行处理,存储器RAM和ROM负责随机数据和只读数据进行存储,I/O端口负责数据的输入与输出,定时器或者计时器负责系统的开始或者结束。此外,还可以添加模拟数字转换模块、液晶或者数码管显示器,来丰富单片机的功能。现如今,由于单片机体型小、成本低、功能丰富的特点,其在工业控制领域以及小型家电产品生产等诸多的行业都有极广的应用,并且随着单片机技术的不断发展进步,单片机的计算能力、存储能力以及功能也越来越强大。

1.3数字电子技术与单片机技术的关系

单片机技术的发展与数字电子技术的发展是密不可分的,可以说单片机是数字电子技术发展的一个应用方向,而单片机技术的逐渐成熟又推动了数字电子技术的发展。

2数字电子技术与单片机技术的发展历程及发展前景

从1947年世界上第一个晶体管问世,到如今电子学科体系的建立和完善,期间只经历了短短半个世纪,并且就目前而言,电子技术仍然具有极为广阔的发展前景。19世纪中叶,晶体管技术在美国贝尔实验室的横空问世,取代了传统电子管技术在计算机中的应用地位,将计算机体型进一步缩小的同时也大幅度提高了计算机的计算能力。紧接着到上世纪60年代初,电子技术逐渐呈现出集成化的趋势,大量的集成电路逐渐出现,而发展到上世纪70年代,集成电路已经向着超大型规模集成的方向发展,标志着电子技术进入了第四代。当电子技术发展到70年代,这门学科体系已经逐步走向成熟,人们根据电路中信号的不同特点,将电子技术又划分为模拟电子技术和数字电子技术。在上世纪末,模拟电子技术由于其信号的直观性等特点,得到了重视和应用。而电子技术发展的21世纪,在人们追求更高的信息传输速率、更有效的传输效率、更可靠的传输安全性的过程中,数字电子技术逐渐得到了重视和发展。发展到目前,数字电子技术由于其在各方面优于模拟电子技术的性能,已经逐渐取代了模拟电子技术的地位,成为目前主流的电子技术。云计算、大数据等名词如今越来越多的出现在人们的视野中,这也为未来的数字电子技术发展指明了方向。未来的数字电子技术,将更加注重数模结合架构的形成,将进一步提升数字电子技术对于数字信号的处理和传输能力,在数字信息传输效率和传输容量、质量等方面都实现新的突破。而单片机技术在未来,将继续发挥其体型小成本低的优势,同时进一步提高其计算能力,进一步降低能耗,增强其稳定性和安全性,使单片机在工业控制领域及微电子领域发挥更大的效用。

3数字电子技术与单片机技术的应用

现如今,数字电子技术正在通信与信息技术领域和互联网技术领域发挥着其不可替代的作用。鉴于数字信号在各方面的优势,在通信工程中数字信号处理和传输的应用范围逐渐大于模拟信号,而数字信号的传输和处理主要依靠的就是数字电子技术。在互联网技术中,互联网络中各计算机间的通信等,也要依靠数字电子技术的支持。对于单片机而言,其应用范围更广,并且更加具体化。此外,单片机的功能可大可小,各种具有不同功能的单片机被应用在生产和生活中的各个领域,大到航天飞船小到一个热水器中,都有单片机的身影,多个单片机间的相互配合也可以完成更加复杂的功能。诸如公交车上的刷卡系统、冰箱中的温度控制系统、饮水机中的自动加热和温控系统、共享单车中的智能解锁系统等等,这些应用中不同功能的实现都可以依靠单片机来完成。

4结束语

尽管就目前而言,数字电子技术和单片机技术已经发展的相当成熟,学科体系也已经完善,但随着信息化程度的不断提高,数字电子技术和单片机技术仍然有非常广阔的发展空间,值得国家对相关学科的投入和人才的培养。最后,鉴于作者的水平,文中的某些观点仍有不足,希望得到读者的批评指正。

参考文献:

[1]杨洋.数字电子技术与单片机的发展与应用[J].信息通信,2015(10):286-287.

作者:黄菊 单位:四川职业技术学院