單片機(jī)技術(shù)在智能化電子產(chǎn)品中的應(yīng)用探討

楊廷鳴

摘要：在現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的背景下，單片機(jī)技術(shù)因具有較強(qiáng)的集成性、多樣性及數(shù)據(jù)處理能力，在智能化電子產(chǎn)品中得到了廣泛的運(yùn)用，有效的滿足不同行業(yè)和領(lǐng)域?qū)﹄娮赢a(chǎn)品的個(gè)性化和功能性需求，為社會(huì)大眾的工作生活帶來了極大的便利。本文主要從單片機(jī)的概念出發(fā)，結(jié)合幾類智能化電子產(chǎn)品對(duì)單片機(jī)技術(shù)實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行探析，旨在促進(jìn)智能化電子產(chǎn)品不斷開發(fā)、應(yīng)用，為以后的實(shí)踐提供思路多樣性。

關(guān)鍵詞：智能化；電子產(chǎn)品；單片機(jī)；智能跟隨購(gòu)物車；智能取藥箱

1.引言

在科技進(jìn)步如飛的今天，新型技術(shù)層出不窮，并在不同領(lǐng)域中得以推行和運(yùn)用，將電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)體系相融合，能有效提高電子技術(shù)的運(yùn)用效果。在通信技術(shù)及電子儀器等方面，單片機(jī)作為一種嵌入式系統(tǒng)，實(shí)用性較強(qiáng)，擁有較高的可靠性及集成性。在二十世紀(jì)七十年代，單片機(jī)便已變成一種典型的嵌入式體系技術(shù)，其中英特爾公司將其叫做嵌入式掌控器。從此以后，單片機(jī)便逐漸在更為寬廣的范疇中得以應(yīng)用，其研發(fā)技術(shù)也隨之優(yōu)化。單片機(jī)技術(shù)的有效應(yīng)用能夠?yàn)橹悄芑娮赢a(chǎn)品提供更廣闊的發(fā)展前景，有利于電子產(chǎn)品的開發(fā)及利用。

2.單片機(jī)技術(shù)開發(fā)利用現(xiàn)狀

隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)不斷變化，單片機(jī)處理數(shù)據(jù)信息位數(shù)頻繁增加，逐漸朝著“32 位、64 位”方向發(fā)展，地址儲(chǔ)存量迅速增加，數(shù)據(jù)信息獲取量也有所增加，在一定程度上加快了單片機(jī)發(fā)展速度，具有更高的可靠性、安全性。伴隨半導(dǎo)體技術(shù)的不斷加強(qiáng)，MPU 發(fā)展的速度愈來愈快。全新的 CPU 種類的參與，讓單片機(jī)團(tuán)隊(duì)非常強(qiáng)大，為客戶制造前所未有的擇選空間。

在運(yùn)用單片機(jī)過程中，穩(wěn)定性是第一要素，要想增加單片機(jī)的運(yùn)用范疇與行業(yè)，提升其本身的穩(wěn)定性不乏是一種高效的手段。EFT 技術(shù)是一種抗影響技術(shù)，指在震蕩電路的正弦訊號(hào)遭受外部影響時(shí)，其波形會(huì)隨之產(chǎn)生不同毛刺訊號(hào)，相關(guān)人員利用施密特電路對(duì)其展開處理，那么毛刺便會(huì)變成觸發(fā)訊號(hào)影響常規(guī)的時(shí)鐘，在轉(zhuǎn)換應(yīng)用 RC 濾波與施密特電路時(shí)，便可去除這些毛刺讓其作用失靈，進(jìn)而確保體系的時(shí)鐘訊號(hào)常規(guī)作業(yè)，這樣一來，便提升了單片機(jī)作業(yè)的穩(wěn)定性。

3.單片機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用探析

3.1單片機(jī)在自動(dòng)跟隨購(gòu)物車上的有效應(yīng)用

目前市場(chǎng)上普遍是用兩種方法量測(cè)距離，一種是利用超聲波測(cè)距，另外一種是利用紅外線測(cè)距。采用超聲波測(cè)距的技術(shù)測(cè)量出小車與物主之間的距離，然后根據(jù)這個(gè)距離來確定小車是否前行是最為普遍的一種方式。當(dāng)小車距離與物主之間的距離超過一定數(shù)值，電機(jī)驅(qū)動(dòng)小車開始旋轉(zhuǎn)，若小于一定數(shù)值，小車停止前行。當(dāng)物主物品被別人拿走時(shí)，小車會(huì)根據(jù)重力感應(yīng)裝置感受所受到的壓力，并進(jìn)行報(bào)警提示。

這種自動(dòng)跟隨購(gòu)物車的開發(fā)過程是給單片機(jī)進(jìn)行編程，將單片機(jī)鑲嵌在小車上。裝入超聲波測(cè)距儀，利用C語(yǔ)言對(duì)超聲波測(cè)距儀進(jìn)行編程，同時(shí)讓小車根據(jù)距離長(zhǎng)短來決定是否進(jìn)行前進(jìn)。兩個(gè)輪胎分別裝上馬達(dá)，當(dāng)小車運(yùn)行時(shí)，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)小車進(jìn)行前進(jìn)。該設(shè)計(jì)利用單片機(jī)Arduino作為主控芯片，該芯片是一種高速、低功耗、抗干擾能力強(qiáng)的芯片。利用L298驅(qū)動(dòng)芯片來控制兩組減速直流馬達(dá)，實(shí)現(xiàn)小車的啟動(dòng)、轉(zhuǎn)向、停止等動(dòng)作。另外，Arduino作為主控模塊，是一款方便上手的開源硬件產(chǎn)品，具有豐富的接口，有數(shù)字I/O接口，模擬I/O接口，同時(shí)支持SPI，IIC，UART串口通信。

3.2單片機(jī)在智能取藥箱上的有效應(yīng)用

智能藥箱是以老人準(zhǔn)時(shí)吃藥作為出發(fā)點(diǎn)來設(shè)計(jì)的，在準(zhǔn)時(shí)吃藥基礎(chǔ)上，還需要做到及時(shí)提醒以及監(jiān)督取藥這兩方面。為了能夠保證老人吃藥的準(zhǔn)確性，單單使用鬧鐘是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。智能藥箱端的功能需要包括遠(yuǎn)程通信，鬧鈴提醒，鬧鐘設(shè)定，報(bào)警提醒，人機(jī)交互界面設(shè)計(jì)，備用電源，信息存儲(chǔ)，取藥狀態(tài)采集這幾部分。程序包括模塊的驅(qū)動(dòng)與功能操作，驅(qū)動(dòng)主要是硬件的驅(qū)動(dòng)，每個(gè)模塊只有在硬件驅(qū)動(dòng)成功后，才能執(zhí)行其余功能。下面主要對(duì)其程序模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹：

鬧鈴提醒程序：STM32從TF卡中讀取512字節(jié)數(shù)據(jù)，按順序傳輸給VS1003進(jìn)行音頻轉(zhuǎn)換和播放。然后，依次讀取下一個(gè)扇區(qū)的512個(gè)字節(jié)進(jìn)行播放。如果播放過程中檢測(cè)到藥箱打開，則停止鬧鈴并退出；USB 通信程序：USB通信程序需要配置三部分：CH376T 芯片的寄存器配置，SPI 配置，INT 中斷配置。液晶顯示程序：液晶主要是顯示時(shí)間，吃藥信息，鬧鐘信息，提醒等。主界面顯示本地時(shí)間，當(dāng)鬧鐘到時(shí)，界面顯示“請(qǐng)及時(shí)吃藥”提示語(yǔ)，如果打開藥箱取藥的話，隔 5 秒顯示一種吃藥信息。如果15分鐘內(nèi)未取藥，那么界面恢復(fù)正常。報(bào)警電路程序：智能藥箱與服務(wù)器之間每半小時(shí)需要藥數(shù)目的校正，以便兩者之間可以同步。當(dāng)藥箱內(nèi)部藥量不足時(shí)，就會(huì)觸發(fā)蜂鳴器以示提醒。蜂鳴器采用是有源蜂鳴器，接通電流就會(huì)發(fā)聲。

圖1 智能藥箱系統(tǒng)構(gòu)造圖

3.3單片機(jī)在自動(dòng)報(bào)警控制器中的有效應(yīng)用

隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)步伐日漸加快，火災(zāi)預(yù)防的重要性日漸顯現(xiàn)，社會(huì)大眾也逐漸意識(shí)到自動(dòng)報(bào)警控制器在日常生活中的重要作用。火災(zāi)報(bào)警控制器主要以微機(jī)為核心，能夠有效地對(duì)火災(zāi)進(jìn)行預(yù)防及控制，最大程度地將危害降到最低。

在火災(zāi)報(bào)警控制器中，單片機(jī)是其不可忽視的關(guān)鍵性部件，主要用于實(shí)現(xiàn)報(bào)警控制器的智能化、自動(dòng)化和精準(zhǔn)化，從而優(yōu)化與完善報(bào)警控制器功能，大大提高了報(bào)警控制器在火災(zāi)發(fā)生時(shí)的感應(yīng)能力和控制能力，在一定程度上有效降低了火災(zāi)給人們帶來的生命威脅和經(jīng)濟(jì)損失。在發(fā)生火災(zāi)時(shí)，火災(zāi)探測(cè)器將報(bào)警信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)在接收到信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行確認(rèn)，經(jīng)確認(rèn)后才會(huì)發(fā)出警報(bào)信號(hào)，與此同時(shí)準(zhǔn)確的探測(cè)火災(zāi)發(fā)生的具體位置，并向相關(guān)消防設(shè)施發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，從而啟動(dòng)消防設(shè)施開展救火滅火工作，在一定程度上將人員和財(cái)產(chǎn)的損失降至最低，為人們的生活提供了可靠的安全保障。除此之外，還具備其他的功能，如現(xiàn)場(chǎng)編程、自檢、事故廣播等。將單片機(jī)應(yīng)用在自動(dòng)報(bào)警控制器上，可以使自動(dòng)報(bào)警控制器功能增多，體積變小，操作簡(jiǎn)單。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：中南大學(xué)）