單片機技術在智能化電子產品中的應用

隨著信息化技術和計算機技術的不斷發展，智能化電子產品的種類在不斷增多，其功能結構也在不斷多樣化。在這樣高速的發展過程中，為了有效提高電子產品的利用效率，為了給人類提供更加穩定可靠的服務，單片機以其自身體積較小和可靠性較強的優勢，已經廣泛地應用在各類智能化電子產品當中，目前主要涉及到自動報警裝置、車輛監控、語言交際和醫療設備開發等領域，其實際的使用效果較好，有效地提高了產品的市場價值。本文通過分析幾個典型領域的智能化電子產品，對單片機技術的實踐應用進行研究。

【關鍵詞】智能化電子產品 單片機技術 實踐

單片機技術的發展是由上世紀90年代開始的，目前此技術已經趨于成熟，被廣泛地應用到有關人們生活中的各個領域當中，并且取得了較好的效果。而在目前智能化技術開發逐漸發展，相應產品市場不斷完善的情況下，單片機技術在自動控制、自動測量、智能儀表和通訊交流等智能化電子領域當中也有了廣泛的應用，這樣的技術應用能夠為智能化電子產品的開發實踐提供更為廣闊的思路，并且進一步推動智能化電子產品的應用和開發。

1 單片機的定義

單片機也被稱為單片微控器，屬于一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術將具有數據處理能力的功能集成到一個體積較小，同時功能比較完善的微型計算機中，以此來實現數據的快速處理。做為計算機技術領域的重要分支，單片機技術的應用能夠使產品得到質的升級。一般應用單片機技術的產品，都可以在產品名稱前冠以“智能”，來對此產品進行形容。在對單片機的定義進行描述之后可以發現，單片機其實就是一塊芯片組成了一個計算機系統，能夠實現計算機中的所有數據計算功能，在整個單片機當中，主要包括運算器、控制器和主要寄存器，以此來執行各種算數運算、下達運算指令和控制運算信號等功能，其硬件特征包括這樣幾個方面：首先是系統結構簡單，體積較小同時功能齊全，在方便使用的同時能夠實現模塊化。在另外一個方面，單片機具有極高的可靠性，在連續工作很長時間內都不會出現故障；單片機在實際使用的時候具有低電壓和低能耗的特點，便于生產便攜式產品；最后，單片機的數據計算和處理功能較強，能夠適應各種環境，具有較強的控制性。根據這些特點可以知道，單片機具有極為廣泛的應用范圍，在計算機信息化技術的不斷發展下，單片機也在不斷的發展成熟中，其應用范圍和應用方式也將進一步的擴大。

2 單片機技術在智能化電子產品中的實踐應用

2.1 單片機在電動機節能控制中的應用

電動機在工業生產上具有極大的作用，但是在電動機的實際運行過程中，機器在大部分時間中都處于輕載或者變動負載的過程中，變動負載一般低于60%的額定負載，其實際運行效率較低，在生產力沒有提高的情況下，消耗了更多的電能資源，在這樣的情況下，節能控制技術是目前相關行業比較重視的問題之一，在對節能控制技術進行研究的過程中可以發現，相應的電動機節能控制裝置需要附加在不同應用場合的電動機運行上才能獲得應有的節能效果，節能裝置的開發比較麻煩，針對這種情況，可以將單片機技術應用在電動機的節能控制裝置開發當中，目前一般是由三端雙向可控硅組成三相調壓電路，是電動機節能裝置中一種新的節能控制器。這種單片機節能控制器的節電原理體現在以下幾個方面：一般情況下，電動機運行中所產生的的基本損耗主要包括定子銅損，轉子銅損、鐵損和機械損耗，除了機械損耗之外，其它幾種基本損耗都與電動機實際運行中的電壓和電流的平方比形成正比，這樣就可以通過降低電動機的繞組端電壓，保證電動機在輕載或者空載運行的過程中，減少對電能的使用，并且達到相應的使用效果。目前根據對不同元件的調壓設計節能裝置分為以下幾種類型：電抗器調壓、電機定子繞組星三角轉換調壓和雙向晶閘管調壓等，這樣幾種調壓原理在電動機節能裝置中的應用，能夠從裝置運行穩定性和經濟效益等兩個方面出發，充分實現電動機的節能效果，目前雙向晶閘管調壓技術是應用最為廣泛的電動機技能控制技術。

2.2 單片機在人際語言互動方面的開發利用

語言作為人類交流中的一種特定通信方式，在文明發展過程中和人類的日常生活中具有不可替代的作用，也是人類文明進步的象征，而讓機器“開口說話”一直以來都是電子技術領域不斷努力的方向，在目前的人機語聲通訊當中，語言合成技術是其中一項比較重要的部分，在電子技術的不斷發展過程中，大規模集成電路的開發運用，使多種形式簡單同時性價比較高的語音處理芯片不斷的被開發出來，但是這些芯片往往不具備只能合成的能力，也就是說不具備智能化的特點，一些比較簡單的芯片只能實現簡單的語音播放功能，遠遠達不到人們預期的效果，其應用范圍受到了較大程度的限制。在目前的智能語音開發過程中，一些科研人員利用單片機技術對電子鬧鐘的語音自動報時功能進行改造完善的時候，使單片機在人際語言互動開發方面得到了較大的突破，起主要設計原理包括軟件設計和硬件設計等兩大方面，具有表現如下：

2.2.1 軟件設計原理

在語言合成技術的應用當中，波形編碼技術是其中應用最為廣泛同時效果最好的一種語言合成技術，單片機在定時計數或者接收到相應需求制定的時候，能夠對EPROM中的語言數據編碼進行壓縮固化，而根據應用場景的不同，單片機就能夠根據實際情況來進行自動組合，也就是說能夠利用不同類型的編碼語音數據來對語音進行不同形式的智能化組合。其電路工作原理體現如下：結合應用場景中的當前計時值，取出事前經編碼壓縮固化在EPROM中的相應語音數字信號，經解碼組合，送至單片機Pl口作D/A變換，然后經平滑濾波和功放，還原成報時語音，這樣的報時語音功能具有智能化的特點，考慮到鬧鐘報時的時候其整體詞匯量不多，這就需要提高對語音合成質量的重視程度，在對系統中所儲存的語音數據和常用數字音節進行調整的過程中，語音報時信號的不同，使調用的語音數據也不相同，在接受到不同語音請求的時候，能夠按照特定的組合方式將解碼送到單片機中，并且對其進行變化處理，最后輸出處理結果。

2.2.2 硬件設計原則

在硬件設計的過程中，其主要設計原則包括降低制作成本、降低使用能夠和進行有效布局，根據這樣的設計原理，需要在最大程度上縮短CPU的運行時間，以此來提高待機時間，這樣能夠極大的提高電子產品的使用效率，降低使用能耗。在實際使用的過程中，根據所設計電力產品的主要特點和電池供應的實際需求，可以選擇能耗較低的芯片來進行使用，在電子產品不需要運行的時候進入待機狀態，在需要實現報時功能的時候可以接通相應線路的電源，以此來實現相應的功能，在這樣的情況，靜態工作電源下降到一個非常可觀的程度，就算使用日常可見的電池，也能滿足播報鬧鐘近一個月的供電要求。在另外一個方面，可以通過減少芯片數量來降低設計成本，也就是說可以將數據和程序存儲器合為一體，實現一個芯片的多種用途，在這樣的設計過程中，只需要對單片機的節電運行方式進行改變，并且在硬件上設置電子開關就可以，這樣的設計方式能夠充分對CPU內部定時器進行利用，減少軟件定時計數的次數。

2.3 單片機在自動報警器中應用

自動報警裝置是目前各個領域中使用較為廣泛的一種安裝裝置之一，在人們的日常生活中，火災危害程度較大，涉及范圍較廣，很久以來人們九將火災預防作為安全運行中的一個重點部分進行對待，為了充分保證人們的人身財產安全，在電子技術不斷發展的過程中，可以開發出以集成電路為代表的火災報警控制器，這樣的自動報警裝置能夠達到預期的火災報警，使人們對火災的控制力度不斷增強，安全隱患逐漸減少，在這樣的自動報警器當中，其主要設計原理體現在這樣幾個方面：首先是對單片機的串行通訊口性能進行利用，火災自動報警裝置的核心為微機控制，在最初的時候，其代表產品為晶體管繼電器，利用自動報警裝置中的單片機，能夠對火災報警裝置所探測到的火災信號進行接收，在對信號進行確認之后，發出相應聲光報警，并且對出現報警的位置進行顯示，在對人們形成警示的同時，能夠利用單片機發出自動控制信號，以此來對附近區域的消防設備進行啟動，達到滅火的效果。在另外一個方面，這樣的自動報警裝置還具有現場變成和事故廣播等功能，在自動報警控制裝置運行的過程中，可以采用自動巡回檢測技術，相應的控制器能夠對附近的報警裝置進行來回巡查，在發生故障的時候進行警報，在這樣的過程中，會存在火警信號和故障信號等兩種信號，一般火警信號要優于故障信號。在信號的傳輸過程中，利用單片機所開發出的自動報警裝置具有功能多、體積小、便于攜帶和操作簡單等功能。

2.4 單片機在車輛監控系統中的應用

車輛控制系統是交通運輸管理中的重要組成部分，在目前城市交通壓力逐漸增大的情況下，車輛監控系統能夠對各個地區中的交通情況進行有效監控。在目前所使用的車輛監控系統中，其主要基礎為通信技術和全球定位系統，其主要控制核心是依靠單片機技術來進行制作和功能實現的，其中主要實現了控制信號和監控信號的傳遞和處理。控制核心能夠對車載單位上的定位數據進行接收，并且通過無線通訊技術來將信號傳遞到監控中心當中，監控中心在對這些數據進行接收和處理之后，發出相應的控制信號，在對車輛的實施動態進行追蹤和監控，在這樣的信號傳遞流程當中，能夠建立起完善實時的車輛管理定位系統。在另外一個方面，這樣的車輛監控系統不僅需要實現對車輛的全面監控，在目前的交通運輸要求下，還應該實現與司機的人機交互等功能，這就涉及到了智能化語音合成等單片機技術的應用，所以說，車輛監控終端不僅需要包含GPS定位模塊和監控模塊，同樣也需要包括以單片機為核心的外圍擴展模塊，在定時器的使用當中，能夠實現對車輛的實時監控，并且在發生故障的情況下來實現對繼電器的直接控制。

2.5 單片機在醫用設備開發中的應用

在醫療技術和條件不斷提升的情況下，人們的健康理念正在不斷的提升，在實際的醫院檢測過程中，對其中醫療設備的性能提出了更高的要求。醫療設備的使用涉及到許多方面，而在醫用消毒、設備檢測等方面仍舊存在著一些問題，這些問題主要包括了檢測的準確程度不高，醫院醫療管理系統不完善等，這些問題影響著人員對醫療設備使用的直觀印象，同樣也影響了病人的醫療體驗，為了對醫療設備和醫院管理系統進行完善，可以在醫療設備領域中應用單片機技術，比如分析儀、病床呼叫系統和超聲診斷系統等，通過對信號的接收處理和輸出，在提高醫療設備準確性的同時，也提高了醫療設備的使用效率，在一定程度上保證了醫療設備檢測使用的準確性和穩定性，推動了整體的醫療質量。

2.6 單片機在儀表儀器制造中的應用

儀表儀器的智能化水平直接決定了國家的制造水平，在目前的儀表儀器制造方面，可以利用單片機技術，由于單片機技術具有可靠性、集成程度高和體積小的特點和發展優勢，單片機技術在儀表儀器的應用中，能夠使儀器儀表制造向著數字化和智能化方向發展，以此來提升儀器的整體性能。比如說單片機在工業生產數據采集儀器中的應用，能夠在減小儀器體積的同時，提升數據檢測的準確性。

3 結束語

單片機在智能化電子產品中的應用，能夠利用單片機體積小、集成性高和可靠性高的特點，提升電子產品的性價比和整體功能，在另外一個方面，也可以利用單片機技術應用到智能語音合成領域當中，以此來促進通訊系統和交通系統的快速發展。從目前單片機的發展情況來看，主要是向著節能減排和控制穩定性方向進行發展，而單片機技術的不斷成熟，也將為節能控制等多種領域帶來廣闊的發展前景。

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作者簡介

何蕾（1985-），女，廣東工業大學本科，中山大學工程碩士，工作于廣東省輕工業高級技工學校，電子技術專業講師。研究方向為電子基礎應用、通信技術、SMT電子應用、集成電路及單片機應用。

作者單位

廣東省輕工業高級技工學校 廣東省廣州市 510000