對單片機在電子技術中的應用和技術開發分析

文亞輝

摘要：單片機具有高精度、小體積和高穩定性的優勢，在工業制造和自動化設備中得到廣泛應用。基于此，本文先分析了單片機應用優勢，研究了電子技術中單片機的具體應用，并進一步分析了技術開發方向。

關鍵詞：電子技術;單片機;低噪穩定;技術開發

中圖分類號：TP368 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0059-02

1 單片機的應用優勢

首先單片機使用壽命長，應用單片機的設備產品具有幾十年工作周期，同時和微處理設備相比有著較長使用壽命，目前半導體技術發展速度很快，推動MPI快速更新，逐漸成為更加先進的CPU技術，在I/O模塊的支持下，具有較長的生存周期。其次由于單片機抗干擾逐漸加強，運行噪音更低，通過改變內部時序，不斷提高時鐘頻率，提高運算速度。最后，單片機得到廣泛應用主要是由于其強大的穩定性，隨著應用范圍不斷擴展，提高單片機可靠性是一種有效手段。目前設計單片機時使用了各種技術，顯著提高了單片機可靠性，但也增加了干擾問題。

2 單片機在電子技術中的應用

2.1 在通訊系統中的應用

在通訊系統中使用單片機用于手機語音，智能手機快速發展，語音功能越來越強大。手機語音滿足通訊功能，便于識別手機語音信息，語音可以轉化為文字，正確率高達70%，語音識別技術和單片機存在密切關聯。嵌入式語音識別先要采集用戶語音信號，同時利用控制模塊輸入語音信號，經過A/D模塊轉化語音信息，轉化后在控制器中經過一系列算法建立標準語音庫，在電路中存儲語音信息[1]。

2.1.1 硬件設施

在語音識別系統中，硬件設施包含聲音采集元件、微控制器、帶通濾波器等單元，在系統中微控制器是系統控制中心，負責存儲信號并對信號預算處理，將結果轉換輸出。采集聲音模塊負責將聲音信號轉換成電信號進行處理。單片機的容量有限，因此存儲語音信號需要由外部存儲器提供存儲空間。而輸入語音信號摻雜的雜音會影響信號識別，要利用帶通濾波器過濾語音信號，使識別語音信號的效率得到提高。鍵盤控制模塊負責錄入語音信號以及識別控制。顯示模塊將識別結果顯示出來，以便于用戶進一步操作。

2.1.2 軟件設計

語音識別系統進入主程序后，調用子程序模板訓練并識別語音模板。運行過程中，按下按鍵代表程序執行指令，根據指令執行。訓練模塊依據訓練算法操作，程序下方識別指令對應著執行語音識別程序。

2.2 在工業控制領域中的應用

2.2.1 硬件設計

單片機通過接口對設備軟件進行直接控制，讓控制軟件和硬件設施同時運行。如門禁系統中，軟件程序設置開門程序、關門程序以及延時程序三部分，由于程序相對簡單，系統設計了輸入信號通道、輸出信號通道以及人機對話通道。信號輸入通道負責采集信號，對信號不同輸入形式進行轉換。單片機I/O模塊可以經過輸入線采集數據，若信號采集要求無法達到，可以在外部設置連接線路[2]。輸出信號通道匯集信息傳遞給控制中心，對設備實現自動化控制。整個輸出過程都能實現自動化過濾和轉換。人機對話通道由用戶向系統傳達指令，系統自動對比標準語音庫，按照程序設定回答對應信息。在工業控制領域中，廣泛使用單片機，在設備內部保存順序控制、邏輯運算以及定時操作的指令，經過I/O模塊完成對設備的管理控制。系統具有強大的通信、控制和運算能力，有效提高了工業生產領域的可靠性和安全性。

2.2.2 軟件設計

系統軟件程序包含開關、關門以及延時三個部分程序，按照系統要求，子程序設計要滿足快速開關的需要，開門不同階段對應不同速度。系統感應設備感應到有人時，會緩慢開門，人離開一會將快速關門。人們陸續進入時，系統可保持長時間開門狀態，待所有人進門后，大門關閉。子程序開門的同時能夠檢測到探測信號，后面如果有人經過大門，則大門保持持續打開的狀態，若沒檢測到信號，大門會自動關閉。長時間開門狀態，可使用軟件計時的方法，將延時程序模塊關閉后，可以對關門步數進行記錄，方便于隨時啟動開門程序。本系統采用實時控制程序，程序相對簡單，要利用傳感器進行探測，結合定時程序，能夠滿足控制功能。

2.2.3 應用案例

單片機常應用于家用智能電器中，如洗衣機系統中自動設置了洗衣時間和強度等級，單片機可滿足人們的個性化應用，完成衣物自動清潔。智能冰箱也能根據冰箱儲存量調整冰箱溫度，用戶可以操作系統輸入保存在冰箱中的蔬菜種類，單片機根據程序設定調整溫度，并在顯示屏上提示保質期限。智能電器在用戶家中和網絡連接，用戶可使用語音控制，對電器下發指令。如“空調調至20℃”，智能空調識別語音指令，可實現自動調節，滿足人們多元化需求。

3 單片機的技術開發分析

3.1 CPU開發

在諸多單片機技術中，最關鍵的技術就是CPU內核，由于CPU會直接影響數據，對于單片機位數及寬度產生直接影響。從當前情況下分析，半導體技術的發展，讓CPU投入顯著增加，單片機的內存容量得到顯著擴充，單片機壽命得到進一步提高，也讓電子產品功能更加完善。因此一方面要增加CPU總線寬度，從8位增加至32位、48位，CPU總線寬度的改進，可有效提高CPU數據處理功能，提高系統運行速度。另一方面要完善CPU結構形式，單片機建立在一個CPU基礎上，可以更改結構，轉變為2個、3個CPU，進而保證單片機運行速度。

3.2 降低耗能

CPU技術的更新為MUP技術帶來了全新變革，MUP技術推動了單片機的發展，讓單片機運轉速度更快，提高短時間內振幅頻率。一般情況下單片機轉速加快，會耗費更多能耗，能耗不僅造成單片機使用壽命問題，還會造成噪音問題。因此單片機技術研發還需要在保證轉速的同時，控制能耗，并降低噪音。通過改變單片機內部順序，借助于單片機整體頻率加快單片機運行速度，最大程度上節約部分能耗，延長單片機壽命，讓單片機運行速度得到提升[3]。對于電子技術未來發展而言，不管哪種先進機器，使用期間都會產生噪音問題，需要經過高速運轉，才能滿足使用需要。目前對于單片機運轉進行檢驗，發現噪音問題主要來源于集成電路。電源撞擊電子芯片出現噪音問題，明確原因后可以改變電源位置，避免電子芯片受到撞擊，減少噪音。

3.3 消除單片機干擾

單片機穩定運行可以提供均衡的運轉速度。在市場中應用單片機范圍越來越廣泛，由于使用EFT高新技術，可顯著改善單片機穩定性，使用過程中單片機會受到電磁波干擾，能夠自動調節，減少單片機受到的負面影響。

4 結語

綜上所述，單片機具有使用壽命長、運算速度快、低噪穩定的優勢。單片機在電子技術中主要應用于通訊系統和工業控制領域。未來單片機的技術開發方向在于CPU數據更新、降低耗能、消除單片機干擾。以期通過單片機技術的不斷發展，加快運行速度，并降低噪聲，完善控制功能。

參考文獻

[1] 樊建勛，王新鑫，武建偉，等.單片機在電子技術發展趨勢下的應用前景[J].湖北農機化，2019（14）：106-107.

[2] 李向玉.分析單片機在電子技術中的應用和技術開發[J].電子測試，2019（Z1）：41-42.

[3] 姜秀玲.單片機在電子技術中的應用和開發技術研究[J].科學技術創新，2018（15）：177-178.