單片機在電子技術中的應用和開發技術分析

河北工業職業技術大學 李香服 胡雪花

當前，電子技術發展迅猛，成為各領域不可或缺的技術。單片機憑借其技術優勢，在電子技術領域中得到了日漸廣泛的應用。為實現對單片機的高效良好利用，充分發揮其作用，有必要加深對單片機技術應用和開發的研究了解。本文簡述了單片機的原理和技術特點，淺析了單片機在電子技術領域中的應用，探究了單片機的開發技術，以期為相關研究提供借鑒。

20世紀70年代，單片機發展迅速，形成了齊備的品種和豐富的功能。為更好滿足電子技術相關應用需求，通常在電子技術中嵌入單片機微控設備。近年來，單片機開發技術日益成熟，單片機技術應用優勢顯著增強。

1 單片機

單片機是指電路芯片形成的集成，依托規模巨大的集成電路，在硅片上對CPU、RAM和ROM等功能進行集成，對小型計算機系統進行構建完善。當前，單片機在諸多領域得到了應用。其基本原理是在具有集成性特點的可編程電路中，各部件完成相應的指令任務。一般是集成電路對指令任務進行編寫，再通過各部件對指令任務進行完成。在對指令實施操作的具體環節中，各部件需形成聯合協作，無法獨立操作。

單片機主要由三個部分構成：（1）控制器。在單片機中，控制器占據著核心地位，是中心操作環節，其作用類似人體大腦，發揮著總體控制的關鍵作用。控制器以單片機結構為依據進行設計，能對單片機狀態進行調整，促進各部分實現協調運行。（2）儲存器。從實質上來看，儲存器發揮著記憶感應器的作用，單片機通過儲存器對指令進行獲取，并對各部分地址劃分進行獲取，能保障單片機各部分結構的良好運轉。（3）運算器。電子技術以運算為核心，通過運算才能保障各項基本操作。在單片機中，運算器最為忙碌。

單片機主要具備如下技術特點：（1）使用期限較長。與微處理器相比，單片機的使用期限更長。當前，半導體技術實現了迅猛發展，加速了MPU更新。新型CPU核心技術日益豐富，具有較長的生存周期。（2）運算速度快。單片機提高了抗干擾性能，并降低了噪音。單片機強調在降低時鐘頻率的前提下，保持較快的運算速度。單片機改善了內部時序，在保持原有時鐘頻率的前提下，大幅度加快了運算速度。（3）具有良好的減噪效果，且可靠性較強。單片機生產廠家在對單片機進行設計時，對多種新技術進行了應用，增強了單片機的可靠性。例如，EFT技術的抗干擾性能較強，在振蕩電路中，外界因素對正弦信號造成干擾，各毛刺信號迭加于其波形上，即觸發信號干擾正常時鐘。對施密特電路和RC濾波進行交替使用，能消除毛刺，使時鐘信號恢復正常。當前，單片機在相鄰引腳上對電源和地線引腳進行安置，不僅能降低穿過芯片的相應電流，還便于在電路板上布置去耦電容，能有效降低系統噪聲。

2 單片機在電子技術中的應用

2.1 在通訊行業中的應用

電子技術能增強人際聯系，并推動產業實現良好的無線整合。智能化和移動設備的廣泛應用深刻改變了日常生活，先進的通訊技術有賴于對單片機的應用。例如，手機錄音功能在采集語音信息的過程中，發生信號中斷后，單片機通過對電壓的自動獲取，保障信號繼續。同時，手機識別語音技術也對單片機技術進行了應用，利用單片機形成音頻接入點，促進手機增強自動識別性能。

2.2 在網絡安全中的應用

在對網絡進行使用的過程中，極易出現病毒襲擊電腦的情況。這是由于電腦具有外部接入設備，木馬病毒會通過該設備傳播，形成對電腦的侵襲。網絡病毒肆虐嚴重威脅網絡安全，不僅影響人們的生產生活，還會竊取信息數據和保密資料。利用單片機對數據進行傳輸，能有效規避網絡病毒對電腦的侵襲，能有效保障電腦數據和資料的安全。

2.3 在出租車計價器中的應用

單片機經過長期發展，形成了豐富的功能，在出租車計價器中得到了廣泛應用。利用單片機監控出租車的速度和行駛路程，能實現對計算機的準確控制，并計算數據，對出租車單價進行實時顯示，能實現對司機和乘客雙方權益的有效保障。單片機還具備自動感應功能，能對數據信息進行有效收集和集中處理。

2.4 在醫療設備中的應用

單片機在醫療設備中的應用，有效保障了醫療設備的先進性，能促進患者增加對醫療機構和醫療服務的滿意度。單片機的集成功能極為強大，在電子醫療設備中得到了廣泛應用。例如，單片機與檢測分析設備的融合，單片機與超聲分析設備的融合，單片機與病房呼叫和監護系統的融合等。

2.5 在工業領域中的應用

當前，工業領域實現了良好的自動化發展。部分工業生產環境較為特殊，對人體產生的健康危害較大，其工業生產活動的危險性較高。利用自動化設備開展工業生產，能有效保障工人安全和身體健康。在工業領域，利用單片機采集數據信息，實施程序控制，能促進工業管理目標的良好實現，能促進工業生產實現穩步發展。單片機在流水線作業和報警系統中的應用較多。自動化技術在工業生產中的落實，從整體上改善了工業生產條件，能實現對工業生產的細致調控。在高危險工業生產中，應用單片機，能創設良好協調處理數據的良好條件，能實現對工業技術的持續良好落實，增強工業生產的安全性。例如，在工業生產中構建自動消防系統和警報系統，能以環境變化數據為基礎，促進單片機功能對智能統籌平臺的貫徹，為消防職能的良好發揮創設良好條件，并實現對工業生產環境安全的有效保障。超聲波儀器在實施檢測時，能將現象條件作為依據對患者身體狀況進行確定，并完善觀察環境，從整體上提高醫療效率。

3 單片機的開發技術

3.1 CPU開發技術

基于對CPU的改進，研發單片機，主要包括如下內容：一，對CPU總線寬度進行改進。以往，建立CPU總線寬度的基礎為8位，對之進行改進后，可開發拓展為32位或者48位，能有效增強單片機處理信息的功能；二，對CPU結構形式進行改進。傳統單片機的建立只有一個CPU基礎，對之進行開發改進后，可形成兩到三個CPU基礎。

3.2 存儲設備的開發技術

當前，單片機的研發重點之一是改進存儲設備。例如，對存儲設備具備的讀寫功能實施研究，采用閃速型存儲設備，具備靜態讀寫和動態讀寫的雙重功能。在使用單片機的過程中，發生掉電情況時，能避免信息丟失，增強了單片機的高效性和便捷性。

3.3 能耗降低技術

CPU技術更新能促進MUP技術實現革新發展，進而加快單片機的運轉速度，并提高振幅運動頻率。在一般情況下，單片機轉速越快，則耗能越多。能耗過大不僅會縮短單片機的實際使用期限，還會形成噪音。因此，在保持高轉速的基礎上，實現對噪音的減少和能耗的降低，是單片機極為關鍵的開發技術。對單片機內部順序進行改變，對其整體振動頻率進行利用，實現對單片機所需能耗的降低，并延長其使用壽命，加快其運行速度。在機器使用過程中，依靠高速運轉完成工作的單片機難免會產生噪音。設計人員對單片機轉速進行降低來防止噪音產生，難以形成良好效果。對單片機運轉進行檢驗可知，噪音來源主要是集成電路，電源噪音對電子芯片形成撞擊即產生噪音。可改變電源原位置，防止電源噪音對電子芯片的撞擊，從整體上減少噪音，增強用戶體驗感。

3.4 單片機程序開發技術

單片機開發日益形成自動執行程序，突破了傳統的裸機開發環境。單片機開發已逐步實現數據存儲以及對數據的自由傳輸功能，增強了單片機技術的適用性。單片機內部設置的計算機系統通過有序運行，能全面采集和有效處理外部環境形成的各項參數數據。單片機在處理數據信息時，應將實際情況作為依據，對系統程序實施優化改良，增強對外界信息的反應處理速度，拓寬單片機的實際使用范圍，并提高其使用效率。另外，單片機開發應圍繞C語言實施改進調整，據此增強單片機對外界環境的適應速度和適應能力，進而擴充其功能種類和適用范圍。

綜上所述，單片機使用期限較長，運算速度快，具有良好的減噪效果，且可靠性較強。單片機在通訊行業、網絡安全、出租車計價器、醫療設備以及工業領域中得到了廣泛應用。單片機的開發技術主要包括CPU開發技術、存儲設備的開發技術、能耗降低技術以及單片機程序開發技術。當前，相關人員應加強對單片機的技術開發和推廣應用，加快單片機的轉速，增強單片機的處理能力，促進單片機在更多領域充分發揮其作用。