單片機技術在智能電子產品中的應用探討

霍海波

摘 要：隨著高新技術的不斷發展，智能電子產品開始進入人們的生活，并且改變了人們的生活和娛樂方式，而單片機技術是智能電子產品的主要核心技術，對于電子產品功能的發揮起到了至關重要的作用。對于單片機技術在智能電子產品中應用情況的探究，將有助于我們對智能電子產品功能的充分開發。為此，本文以單片機技術在智能電子產品中的應用為研究對象，通過對單片機技術概念、含義的探究，對單片機技術在智能電子產品中的運用情況進行了深入的探究，并就單片機技術在智能電子設備中的未來應用方向做出了科學的構想。從而更好地推動單片機技術的不斷發展，為單片機技術在智能電子產品中的良好應用奠定堅實的技術基礎。

關鍵詞：單片機技術;單片機;智能電子產品;電子產品

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.115

1 單片機技術的概念及含義

隨著人們對于智能電子設備需求的不斷增加，也進一步推動了單片機技術的發展，單片機技術的概念及含義如下：

雖然單片機技術在上世紀90年代剛剛興起，但是以簡單、能耗低、體積小等特點，快速占領了智能電子設備的市場，并得到了廣泛的應用。單片機技術的特點主要包括以下幾個方面：第一，滿足基本的功能，單片機可以理解為是一個簡單的中央處理器，可以實現一些簡單業務邏輯，滿足用戶對智能電子設備的基本功能需求。例如：在小米手環中使用的就是單片機技術，能夠實現對人體心跳、睡眠時間、跑步距離、走路步數等健康指標的收集和檢測;第二，可以實現對數據的快速收集和處理，由于單片機技術實現較為簡單，可以對數據進行快速的處理，具有較高的靈敏度，并且可以實現對數據的簡單分析和運算等等;第三，單片機技術的可靠性較高，部分智能電子設備的使用壽命在五年以上，可以應對較為復雜的周圍環境，在遇到一些意外情況時，能夠通過強大的邏輯進行自我修復;第四，耗電地，體積小，便于安裝和攜帶，這是單片機技術的優勢之一，在這一優勢的帶動下，相關的智能電子產品也具有同類的優勢，可以方便地進行隨身攜帶。

2 單片機技術在智能電子產品中的運用

單片機技術經過了幾十年的發展，已經在智能電子產品中得到了較為廣泛的應用，經過本文的分析和論述可知，這些應用方向主要包括以下幾點：

2.1 單片機技術在節能控制中的應用

由于智能電子設備可能會被經常攜帶外出，因此對這些設備的能耗要求是非常高的，所以經常會設計一些節能控制模塊，從而提高智能電子設備的待機時長。單片機技術在節能控制中的應用主要分為以下幾個方面：第一，智能電子設備在外出狀態下，大部分是處于輕負載的模式，這時候就需要通過節能控制，確保其基礎功能的前提下，進一步降低電量的消耗。單片機通過對智能電子設備中數據的收集，可以大致推斷當前設備處于較低的負載，這時可以降低電壓及電流的輸出，達到節能的目的;第二，單片機可以控制能耗的節奏，例如：在小米手環中，收集人體的心率、睡眠和運動步數等數字，這些數字收集后會在本地進行存儲，然后以分鐘級的頻率進行上報;信息未上報時，設備處于低能耗的狀態，信息上報時，會出現一些網絡傳輸方面的消耗，單片機可以控制能耗的節奏，將手環的大部分時間控制在低能耗的狀態下，可以使得待機時間長達七十二小時以上。

2.2 單片機在智能語音設備中的應用

為了更好地提高智能電子設備的智能性，可以允許人類通過簡單的語言進行控制，實現語音人機交互的目的。目前，語音處理芯片已經開發完成，并開始運用到智能電子設備中。單片機在智能語音設備中的應用，主要分為以下兩個部分：第一，軟件設置方面，由于單片機可以通過編程的方式，處理一些業務邏輯，因此就能夠對智能語音處理過程進行操作。例如：在導航智能電子設備中，可以將其中的一些道路名稱、距離等進行提取，然后進行播報;同時，還可以選擇不同的名人口吻進行播報，真正實現智能化的定制操作，更好地滿足用戶的需求;第二，硬件設計方面，由于智能語音設備對資源的消耗比較大，因此為了更好地延長產品的待機時間，會使用單片機技術動態控制產品的功率，進一步降低對電量的消耗。同時，還可以通過單片機技術，提高硬件的響應時間，進一步提高用戶的體驗。

2.3 單片機在報警控制中的應用

對于部分電子設備來講，會擁有自動報警的設置，報警控制也是單片機技術經常使用的領域，主要體現在以下幾個方面：第一，對于一些自動報警裝置來講，例如：家里經常使用的火災報警器，就是在外界環境達到一定條件下開啟智能報警的設備，如果室內的煙霧濃度到達某種水平，或者是收集外界的數據達到某種狀態時，就會自動觸發報警設置，從而實現智能報警的功能;第二，對于一些智能電子設備來講，如果外在環境超過設備的工作環境范圍時，或者是設備存在一些異常情況時，就會觸發自身的報警機制，讓用戶能夠及時了解設備的運作詳情，并且根據報警信息提供解決方案。例如：在一些工廠中，經常會安裝一些設備，對工廠的生產環境進行監控，當出現某些異常數據時，就會發生報警，為確保設備的正常運作，設備維護人員需要及時進行處理，避免產生較大的故障。

2.4 單片機在醫療設備中的運用

隨著醫療設備技術的不斷提升，單片機開始在醫療設備中進行廣泛的應用，主要體現在：第一，對病人的身體特征數據進行智能監控，可以將一些醫療設備安裝在病人身上，并對其身體的數據進行收集，然后與后臺的控制系統進行交互，如果發現病人的身體特征異常時，會及時產生報警。例如：部分醫療設備可以針對病人的心跳、脈搏、血壓等進行監控，如果發現異常會及時呼叫醫生進行處理;第二，在手術過程中，也會使用一些智能電子設備，例如：部分手術需要進入病人的體內進行，在避免開刀的情況下，可以通過控制智能設備完成手術的過程，進一步降低病人的痛苦，提高病人身體恢復的速度;第三，智能體檢數據分析設備，可以將用戶的體檢數據錄入進去，然后輸入到分析設備后，通過與正常數據的對比，及時對用戶的身體疾病進行預測和診斷。隨著我國醫療技術水平的不斷提高，單片機技術的應用變得越來越廣泛，提高了醫療技術水平，更好地維護病人的健康。

3 單片機技術在智能電子設備中的未來應用方向

3.1 單片機的可編程功能不斷提高

單片機中可以集合特定的編程功能，能夠完成智能電子設備中的簡單邏輯處理，隨著單片機技術的不斷發展，可編程功能也會進行不斷地提高，主要體現在以下幾個方面：第一，可以實現較為復雜的邏輯，單片機的優勢集中在邏輯簡單、能耗低、體積小等多個方面，隨著硬件技術的不斷提高，單片機的體積會變得更小，但是其存儲容量會變得更大，所以為可編程功能的提高奠定了基礎;第二，在過去，單片機的硬件成本比較高，而且實現一些基礎的業務邏輯不需要較大的存儲空間;但是，隨著人們對智能電子設備個性化需求的不斷變化，就需要設備實現更多的選擇，滿足不同用戶的不同需求。因此其可編程的功能會不斷提高，同時編程邏輯和復雜度都在不斷提高，對單片機的功耗也會產生一定的影響。

3.2 在更多的智能電子設備中獲得應用

目前，智能電子設備的種類較少，隨著個人用戶需求的不斷增加，會獲得更加廣闊的發展空間，單片機技術就會在更多的智能電子設備中得到應用。首先，智能電子設備的種類會不斷增加，像現在的智能音響，以及正在發展中的智能家居等等，都是單片機技術未來的應用方向，隨著人們對生活質量要求的不斷提高，智能電子設備在滿足用戶需求的同時，也能夠進一步解放人類的勞動，更好地實現對生活環境的控制;其次，同一種智能電子設備的種類也會不斷增加，為了滿足不同年齡段、不同性別的用戶需求，同一種智能電子設備也會產生多種不同的種類，滿足不同用戶的需求，使得產品向著更加垂直化的方向發展，在外觀、功能等多個方面體現不同用戶的特征;最后，單片機技術會在不同領域的智能電子設備中得到更加廣泛的使用，目前單片機主要是在工業生產、醫療、智能家居等多個方面獲得了應用，但是在未來隨著單片機技術的不斷成熟，會在更多的領域進行發展，例如：可以在自動化駕駛領域、人工智能領域等多個領域獲得更加廣泛的應用。

3.3 硬件標準和軟件標準會逐漸生成

隨著單片機技術的不斷發展，在軟件方面和硬件方面都需要制定一系列標準，從而使得不同產品之間可以更好地交互。單片機技術標準的未來發展方向主要體現在：第一，軟件標準的生成，主要是在可編程方面變得更加容易，例如：標準開發庫的逐漸形成及發展，其中包含了單片機編程中經常使用的函數、算法、模板等等，開發人員使用引入標準庫后，可以直接使用庫函數進行編程，在降低編程難度的同時，也可以提高軟件的易讀性和易維護的特點，方便后續對智能電子設備進行升級換代;第二，硬件標準的形成，可以使得智能電子設備在生產過程中，拆分為不同的硬件，硬件之間遵循標準的接口協議，更好地實現兼容性;硬件拆分后，可以使得智能電子設備的各個零件實現并行化生產，進一步縮短產品的生產周期，使其能夠快速投入市場;第三，在軟件和硬件標準不斷完善的基礎上，單片機技術可以得到更加廣泛的應用，甚至可以出現跨領域應用的情況，為智能電子設備未來的發展提供無限可能，更好地聯通不同的設備。例如：智能家居設備可以通過智能音響進行統一控制，而智能手機可以對智能家居設備進行遠程控制等等，使得他們可以形成統一的整體，實現智能家居整個生態系統的升級換代。

3.4 更好地體現用戶的個性化需求

單片機應用在智能電子設備中，主要是為了滿足用戶的個性化需求。在過去，智能電子設備主要應用在工業領域，需要滿足生產的需求;在醫療領域，需要以醫療技術發展的需求為導向。但是，隨著智能電子設備的不斷發展，個人用戶群體的數量在不斷增加，個性化需求會變得非常重要，所以單片機在智能電子設備中的應用，可以更好的實現用戶的個性化需求，主要體現在：第一，會以用戶需求為導向，改變智能電子設備的發展方向，不同的用戶對于設備的需求是不同的，所以生產廠家可以注意收集用戶的個性化需求，并生產出多種不同功能的產品，為用戶提供更多的選擇;第二，單片機技術可以與人工智能技術進行結合，更好地根據用戶的行為數據進行分析及上報，從而實現一些智能分析功能。例如：可以根據用戶的身體數據，為用戶推薦健身項目，并實時反饋用戶的身體數據;根據用戶的購物瀏覽歷史，可以為用戶推薦性價比較高的產品，并收集用戶最終的購買行為，從而使得智能分析形成一個有效的閉環系統。

4 小結

總之，通過上述研究，我們對于單片機技術的概念、含義等都有了一個相對全面的了解。也看到了目前單片機技術在智能電子產品中的運用情況。在今后的工作中，我們要本著科技創新發展的心態，繼續加強對單片機技術的研究力度，結合智能電子產品的開發需求，對單片機相應的功能進行充分開發，以此來確保智能電子產品可以在單片機技術的作用下實現功能的創新，滿足用戶多元化的需求。

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作者簡介：霍海波（1977-），男，河南陜縣人，碩士，講師，研究方向：電子電氣、控制理論及應用。