淺談單片機的運用領域

順德職業技術學院 車樹炎

淺談單片機的運用領域

順德職業技術學院 車樹炎

本文以單片機的應用為題展開論述，筆者先對本文的研究背景進行了簡要介紹，進而首先對單片機的基本結構進行了介紹，然后對單片機的主要類型進行了概述，之后從智能臺燈、智能電視、智能洗衣機等方面對單片機在智能家電中的應用，然后從軟件設計、系統升級、以及電路設計等方面對單片機在工業設備自動化領域中的應用進行了分析，最后分析了單片機在路燈節能方面的應用。希望本次研究活動能夠起到拋磚引玉的作用。

單片機；智能家電；工業設備；路燈節能

1　引言

單片機是一種集成在電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計時器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的計算機系統。單片機的應用領域非常廣泛，本文則對單片機的具體應用進行了分析探討。

2　單片機的基本結構

第一，運算器。運算器主要作用則是對數據信息進行處理，而運算器則是由寄存器、累加器以及算數邏輯單元等原件構成，每一基本原件都有其自身的作用，如算數邏輯單元原件主要是負責數據計算，而累計器和寄存器則是則是負責數據積累和輸送。第二，控制器。控制器是單片機的主體構件，其主要作用是進行命令輸送和傳達，所以指令寄存器和指令譯碼器是構成，另外還有程序計數器以及操作控制器等。具體而言，控制器的作用包括三個方面：首先，將一條指令從內存中指出，并且指明下一條指令所在的位置；其次，將上述指令進行譯碼并做出相應的測試，然后發出操作信號；再者，通過開展上述一系列工序，實現對中央處理器的控制，促進輸入和輸出設備之間的信息流動。第三，主要寄存器。在實際應用過程中，寄存器主要被分為以下幾種類型；第一類為累加器。累加器主要被用于微處理器中，在累加器的作用，微處理器所進行過的運算會被保存，其中包括運算前保存和運算后保存。第二類，數據寄存器。在數據寄存器的作用下，可以將讀寫數據向存儲器和輸入輸出設備輸送，從而表現出較強的存儲功能，其主要特點是可以將正在譯碼的指令甚至是一個數據字節都可以進行保存。第三類，指令寄存器和指令譯碼器。前者主要作用是對正在執行的指令進行保存，在此過程中，被執行的指令需要從內存中被提取到數據寄存器，然后在實現指令存儲。指令譯碼器的主要作用是確保指令的正確傳達。第四類，程序計數器。在程序進行過程中，如果先前的指令得到了確切的執行，那么在程序計數器的作用，下一條指令的地址會被確立，所以，可以確保程序能夠持續執行下去，所以，程序計數器也可以稱之為地址計數器。在具體操作過程中，相應的程序開始執行之前，先前指令的內存單元地址會被發送到程序計數器之中，這樣可以使其始終都能夠指向下一條指令的地址。第五類，地址寄存器。與程序計數器所不同的是地址寄存器主要用于保存當前所要訪問的內存單元或者設備地址。

3　單片機的主要類型

通常情況下，不同的分類標準，會產生不同的類型，總體而言，單片機可以被分為通用型和專用型、總線型和非總線型、工控型和家電型等。具體而言，根據單片機在當前社會的應用范圍來看，可以將其分為通用型和專用型。其次，根據是否提供并行總線，則可以將單片機分為總線型和非總線型對于前者而言，會配置相應的并行地址總線，外部設備可以通過串口實現與單片機的對接。最后，根據具體的應用領域，單片機可分為家電型和控制型。

4　單片機在智能家電中的應用

4.1在智能臺燈中的應用

在日常生活中，臺燈是重要的照明設備，傳統社會中所使用的臺燈無法對外部環境狀況進行自動識別，多數情況下，主要通過手動調節來控制臺燈亮度，所以總體而言，傳統的臺燈實用性不強。而將單片機應用于臺燈制作之后，臺燈的上述功能得到了明顯改善。現代化的新型臺燈含有紅外傳感器和光電傳感器，在此類部件的作用下，臺燈可以對外部環境的變化進行準確感知，然后將感知到的變化傳遞給臺燈內部的單片機中，然后在單片機的作用下對臺燈進行控制，所以，臺燈的亮度可以得到自行調節，從而有效提高了臺燈的照明功能。如，當光電傳感器檢測到外部環境中光線較暗且紅外傳感器檢測到有人員經過時，在預先設定程序的驅動下，單片機發揮作用，自動增強臺燈亮度，當人離開時，在單片機的作用下，臺燈變暗或關閉。由此可見，單片機在智能臺燈中的應用，極大的增強了臺燈的照明功能。

4.2在智能電視中的應用

智能電視的出現給人們的生活帶來了很大的便利和享受，在智能電視中，通常會置入數字網絡設備，其主體為硬盤儲存介質，并且運用了數字編碼技術，所以，所播放的電視節目會被壓縮存儲于硬盤之中，當用戶根據自己的時間安排選擇觀看相應的電視節目時，則可以通過簡單的遙控操作完成上述活動。如果用戶所熱衷的兩個電視節目同時在兩個電視頻道播放，則可以利用智能電視的記憶功能對其中的一個節目內容進行存儲，當用戶需要時則可以隨時調用，而上述智能電視功能的實現，主要依賴于單片機的應用。智能電視內裝設的單片機會執行預先設定的程序，在單片機的作用下，電視頻道會被智能篩選并存儲于硬盤介質中，從而有效增強用戶的觀看體驗。

4.3在智能洗衣機中的應用

新型智能洗衣機的出現，是單片機應用的又一重要體現，在智能洗衣機中，裝設有傳感器、單片機以及信息傳遞設備，洗衣機在使用過程中，可以進行實時交互，用戶可以實時監控洗衣機的工作情況。在智能洗衣機的使用過程中，用戶可以輸入相應的指令程序，讓洗衣機進入自行運作狀態，與傳統的洗衣機相比，極大的降低了用戶工作量，所以得到了廣泛的應用。

5　單片機在工自動化領域中的應用業設備

5.1軟件設計中的應用

隨著計算機網絡技術的發展，軟件已經在現代社會中得到了廣泛的應用，尤其在自動化應用方面發揮了重要的作用。而單片在軟件設計方面發揮了重要的作用，從而極大的提高了軟件設施在工業自動化領域的應用效果。工業自動化設備的運作首先應該配備特定的操作系統，如果缺少了軟件的設施的支持，那么整個設備則無法政策運作，工業生產也會因此而受到負面影響。在工業生產過程中，在計算機控制下所完成的各類操作，其實質就是對各類計算機軟件的使用操作過程，其中，軟件的更新是計算機內部中央處理器的相關芯片自行完成的。另一方面，軟件的自動設計更新也是工業設備自動化的重要體現，在工業生產中，很多設備軟件會因為長期使用而老化，為了使整個工業生產活動能夠有序進行下去，則必須對相關的軟件進行更新，這是在對單片機進行研究設計時對其特有功能的設定，在單片機的作用下，整個更新會自行完成，從而節省了大量的人力物力，而且提高了工作效率。

5.2系統升級中的應用

和計算機存在很大程度的相似，工業生產設備的自動化實施過程中，也需要相應操作系統的支持，而且工業生產中的自動化操作系統與計算機操作系統也非常的相似。通常情況下，工業設備具有特殊的運轉系統，在單片機的作用下，其操作系統和計算機操作系統具有較強的相似性，這就極大的拓寬了單片機的應用范圍。和計算機系統類似，工業設備的操作系統也需要進行升級處理，而系統升級的目的就是為了更加方便的使用。在單片機的作用，工業設備系統升級過程中，能夠將存在的漏洞進行自行完善，從而為工業生產提供了更好的保障，并且提高了工業生產效率。

5.3電路設計中的應用

另一方面，單片機在工業自動化方面的應用還體現在電路設計方面，相對而言，工業生產過程中，工作量比較大，所以工業設備的的系統結構相對復雜，而單片機的運用，可以促使工業設備復雜的內部系統能夠有序運行，進而實現工業設備高效的自動化運行。

6　單片機在路燈節能中的應用

路燈的主要作用是進行道路照明，而單片機在路燈中的應用機理和在智能臺燈中的應用機理存在著很大的類似之處。新型路燈含有紅外傳感器和光電傳感器，在此類部件的作用下，路燈可以對外部環境的變化進行準確感知，然后將感知到的變化傳遞給路燈內部的單片機中，然后在單片機的作用下對路燈進行控制，所以，路燈的亮度可以得到自行調節，從而有效提高了路燈的照明功能。如，當光電傳感器檢測到外部環境中光線較暗且紅外傳感器檢測到有人員經過時，在預先設定程序的驅動下，單片機發揮作用，自動增強路燈亮度，當人離開時，在單片機的作用下，路燈變暗或關閉。因此，單片機在路燈中的應用，極大的提升了路燈的照明功能，很多地區閑置的路燈則會在單片機的作用下變暗或者被自動關閉，從而節約了大量的電力能源，因此單片機在路燈節能方面得到了廣泛的應用。

7　結論

本文結合個人多年實踐工作經驗，就單片機運用的相關內容進行了探討，具體的分析了單片機在智能家電中的應用、工業設備自動化領域中的應用、路燈節能中的應用，其中包括在智能臺燈中的應用、在智能電視中的應用、在智能洗衣機中的應用、軟件設計中的應用、系統升級中的應用、電路設計中的應用等。然而由于個人所學知識以及閱歷的局限性，并未能夠做到面面俱到，希望能夠憑借本文引起廣大學者的關注。

［1］2016第17屆濟南國際工業自動化及機器人展覽會［J］.化工自動化及儀表，2016（08）.

［2］吳巖.單片機在電子技術中的應用和開發技術研究［J］.黑龍江科技信息，2011（09）.

［3］吳建華. 現階段我國工業自動化發展試分析［J］.電子技術與軟件工程，2013（19）.

［4］張桂玲，李花. 新型單片機在工業智能儀表中的應用［J］.電子元器件應用，2005（03）

［5］鄧龍軍，梁志坤，王澤芳.單片機在以太網卡通信中的應用［J］.廣東工業大學學報，2001（04）.

［6］第十屆“工業自動化與標準化”技術研討會將于5月在京舉辦［J］. 中國儀器儀表，2011（03）.

［7］徐春華，牛繼高. 汽車電子技術的發展與單片機的應用［J］.河南機電高等專科學校學報，2007（06）.

［8］孫柏林.開創以“科學發展觀”為指導的“工業自動化”新局面［J］. 電氣時代. 2005（08）.

［9］陳少航，李山，苗亮亮，蘇憲龍.基于Proteus的單片機應用系統的設計與仿真［J］. 現代電子技術，2008（06）.

［10］第十三屆“工業自動化與標準化”研討會——回歸：用戶的量化需求及實現［J］.中國儀器儀表，2014（05）.

車樹炎（1982—），男，廣東高州人，大學本科，順德職業技術學院信息管理中心實驗師，研究方向：智能家居、節能應用。