單片機(jī)技術(shù)在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

文亞輝

（江西應(yīng)用工程職業(yè)學(xué)院，萍鄉(xiāng) 337042）

1 傳感器與單片機(jī)

傳感器就是在機(jī)器設(shè)備上的作用就如同我們?nèi)梭w的眼睛一樣，主要就是用于對(duì)物體狀態(tài)的檢測(cè)，根據(jù)機(jī)器識(shí)別要求的不同產(chǎn)生出各種各樣的傳感器類型，比如溫度、顏色、質(zhì)量、形態(tài)甚至是物質(zhì)成分，在當(dāng)前的技術(shù)環(huán)境下可以通過(guò)傳感器實(shí)現(xiàn)篩選與檢測(cè)工作。但是傳感器對(duì)于物體的識(shí)別缺乏自主判斷的意識(shí)，有時(shí)會(huì)因?yàn)橥饨绛h(huán)境的變化而出現(xiàn)過(guò)度反應(yīng)，又或者由于識(shí)別精度的不足而出現(xiàn)疏漏所以靈敏性過(guò)高或過(guò)低都不利于機(jī)械設(shè)備的正常工作。如何通過(guò)更全面算法實(shí)現(xiàn)傳感器的智能化一直都是研究重點(diǎn)與難點(diǎn)所在。

單片機(jī)就是一種通過(guò)電路芯片控制功能而實(shí)現(xiàn)的一種具備自動(dòng)控制功能原件，它將CPU 芯片、I/O 接口、存儲(chǔ)器、定時(shí)器功能進(jìn)行結(jié)合從而實(shí)現(xiàn)小型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。雖然體型不大但所包含的技術(shù)算法、硬件構(gòu)成都非常全面，具有集成度高、運(yùn)行穩(wěn)定、成本高的特性。單片機(jī)的應(yīng)用使得很多電氣信息控制設(shè)備的體積大大減少。由于應(yīng)用了半導(dǎo)體硅材料使用效果卻非常顯著，上到航空航天技術(shù)下到基本傳感器都已經(jīng)普遍開始應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)。

2 單片機(jī)技術(shù)在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

2.1 有助于提高傳感器的穩(wěn)定性

傳感器的精度主要還是依賴于自身運(yùn)行的穩(wěn)定性，尤其是在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的工作后仍然保持對(duì)輸出量的精準(zhǔn)判斷，所以傳感器的穩(wěn)定性是檢測(cè)傳感器質(zhì)量的最重要指標(biāo)之一。傳感器的穩(wěn)定性指標(biāo)主要有靈敏度、分辨能力、硬件質(zhì)量、算法優(yōu)化等因素。一部分可以通過(guò)硬件設(shè)備的改進(jìn)提升，而主要還是對(duì)物體識(shí)別算法的研究上，尤其是制造企業(yè)對(duì)于傳感器的使用要保證能夠全天候工作且不會(huì)出現(xiàn)任何誤差才行，所以在進(jìn)行廣泛使用前要對(duì)傳感器進(jìn)行穩(wěn)定性檢驗(yàn)，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以將其中的硬件與算法缺陷進(jìn)行同步提升。通過(guò)一體化的集成應(yīng)用平臺(tái)，一方面解決了硬件之間的傳輸干擾，另一方面單片機(jī)可對(duì)傳感器所產(chǎn)生的非線性誤差改變進(jìn)行校正，可以對(duì)自動(dòng)對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的問(wèn)題情況進(jìn)行記錄分析，以此來(lái)增強(qiáng)了傳感器的工作性能。

2.2 有助于降低對(duì)傳感器的干擾

大部分傳感器的應(yīng)用都需要承擔(dān)起生產(chǎn)檢測(cè)流程。所以傳感器的工作環(huán)境往往都會(huì)伴隨振動(dòng)、聲音、碰撞的惡劣環(huán)境，除了自身設(shè)備組算法的的影響外，外界環(huán)境對(duì)于傳感器也會(huì)造成巨大的干擾，所以就需要傳感器本身具備精確性和穩(wěn)定性。單片機(jī)在傳感器上的應(yīng)用可以對(duì)其本身的工作狀態(tài)進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)控，即使傳感器所處的工作環(huán)境比較復(fù)雜仍然可以提供準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)單片機(jī)的芯片與存儲(chǔ)設(shè)備及時(shí)對(duì)傳感器進(jìn)行工作趨勢(shì)分析，通過(guò)趨勢(shì)變化的分析就可以很好的發(fā)展傳感器的不合理的工作狀態(tài)。比如，傳感器每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈單片機(jī)系統(tǒng)就會(huì)對(duì)修正其所輸出的特性曲線，通過(guò)工作時(shí)傳感器輸出電壓等因素的分析來(lái)確保本身的精確性和穩(wěn)定性。

2.3 有助于推動(dòng)傳感器演變與發(fā)展

單片機(jī)主要有以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，第一，為傳感器提供標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)輸出、實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、手機(jī)、分析的一體化處理。第二，對(duì)誤差進(jìn)行線性校正類似于傳感器自己的傳感器，用來(lái)對(duì)自己運(yùn)行狀態(tài)的檢測(cè)。第三，有效拓展傳感器與其他控制單元的連接途徑，比如借助電路集成實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線控制等。

隨著科技進(jìn)度與社會(huì)生產(chǎn)生活的發(fā)展，人們對(duì)于傳感器類型與應(yīng)用途徑都提出了更高的要求，不管是在傳感器的設(shè)備控制上，比如傳感器的運(yùn)算能力、信號(hào)輸出方式，還是傳感器末外部特征，比如規(guī)格型號(hào)、體積成本，都要求能夠體現(xiàn)出信息化時(shí)代下的個(gè)性、智能、快捷的特點(diǎn)。所以未來(lái)單片機(jī)這種集成化的硬件技術(shù)已經(jīng)成為信息化時(shí)代下的發(fā)展趨勢(shì)。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，單片機(jī)在傳感器設(shè)計(jì)中的應(yīng)用正好發(fā)揮了兩者的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，提升傳感器準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性的同時(shí)也為單片機(jī)應(yīng)用發(fā)展提供了更多可能。伴隨著我國(guó)2025智能制造與信息化時(shí)代的發(fā)展需求，單片機(jī)與傳感器的應(yīng)用不管是技術(shù)發(fā)展，還是社會(huì)需求上都具備了足夠的機(jī)遇，同時(shí)對(duì)于技術(shù)人員也提出了更多挑戰(zhàn)。所以將單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于傳感器的設(shè)計(jì)非常值得人們進(jìn)一步探索和研究。