單片機在電子信息技術中的應用研究

林 麗

(沈陽開放大學，遼寧 沈陽 110003)

1 單片機工藝與硬件結構的發展趨勢

1.1 中央處理器

在集成技術蓬勃發展的過程中，單片機內的中央處理器也取得了顯著的發展，呈現出低功耗化、微型化、集成化的發展特征。譬如現有的單片機芯片內，主要集成有程序存儲、中央處理、終端系統、通信接口等硬件結構，而部分單片機內還集成了看門狗、轉換器、調制電路等結構，使單片機在HMOS、CHMOS等工藝背景下，科學地控制功耗，提升數據處理的質量與效率。

1.2 程序存儲器

現階段我國主流的程序存儲器通常包括阻變存儲器、磁存儲器、相變存儲器、電荷存儲器等類型，主要是通過器件電阻來儲存數據信息的。而在存儲器微型化、集約化發展的過程中，低成本、低功耗、大容量、高性能、高帶寬逐漸成為存儲器封裝與阻態的主要發展趨勢。此外，在3DXphint技術的支持下，存儲器技術得到了革命性的發展和進步，能夠從刷新皺起、層次架構及儲存質量等層面得到革新與發展，能夠有效地解決存儲器在數據信息存儲、記錄中所存在的讀取問題，被廣泛地應用在高度集成的程序、資源、數據儲存的過程中。

1.3 半導體技術

在信息科技快速發展的過程中，8位或4位單片機逐漸成為智能設備運作中的基本控制模塊。能夠通過數字邏輯控制電路系統，提高對計數器/定時器、中斷器、處理器的控制質量與效率，而采用精簡指令與流水線技術的單片機，能夠在控制速度與效率上高于傳統單片機，提高數據控制的質量與效率。此外，該單片機能夠在STOP或WARR等模式下正常運作，極大地擴寬適用電壓、電流的范圍，提高單片機的實效性。此外，內裝化“外圍電路”是其半導體應用技術發展的基本趨勢和方向，尤其在引入IC和SPI后，半導體系統逐漸呈現出集約化、精簡化及高效化的發展特征和特點，可以更好地切合現代電子信息產品功能實現與設備生產的實際需求。

2 單片機在智能家居系統中的應用

2.1 智能家居中單片機模塊的設計

首先是模塊選型。STM32F芯片主要集成了計數器/定時器，閃存控制器、存儲器及處理器等硬件結構，能夠與WiFi、語言識別、通訊模塊建立聯系。其中處理器采用了32位CORTEX內核，寄存器、控制器、存儲器及數據路徑的接口也以32位為主，能夠切實保障指令獲取、數據方位的傳輸質量與效率。而程序存儲與ROM數據主要以64k為主，能夠通過間接尋址、直接尋址的形式，提高在編程的有效性和實效性。除此之外，該芯片還包括SPI、IIS接口，能夠快速提高指令控制的反饋速度及質量。其次是語音識別模塊的設計。在智能家居系統中應用單片機技術，需要明確智能家居各大模塊的基本功能和價值，使單片機技術能夠充分地發揮出應用的作用和效用。而語音識別是智能家居系統的基本模塊和重要系統，在應用單片機技術時，需要明確語音模塊的類型和特質。通常來講，語音模塊通常采用麥克風陣列，實現對語音位置、方向進行定位、處理及響應等，可以切實地抑制外部噪音對語音播放、合成及識別的影響，擁有較強的降噪和定位功能。而在通訊銜接層面上，該模塊主要采用串口數據線及雙音頻線來為用戶提供識別與訓練服務，可以更好地提高語音訓練的質量和效率。最后是WiFi模塊與通訊模塊的設計，在應用單片機技術的過程中，需要采用蘊含LoraWAN網關的WiFi模塊，該模塊包含音頻板、攝像頭、lot板等硬件結構，能夠在數據接收與發射的過程中，完成帶寬、編碼率及擴頻因子的有效應用。而在通訊模塊的選擇與設計的過程中，需要選擇SX1301處理芯片，來提高通訊模塊的應用質量和效率。

2.2 智能家居中單片機模塊的應用原理

電子控制系統通常包括WiFi通訊、電源控制、語音識別及主控芯片等單片機模塊，各類模塊在用戶銜接、數據處理、語音識別、網絡通信上發揮著難以替代的功能和作用，其中STM32f芯片是信息控制系統的基本單元與中樞架構，能夠通過串口數據、導線等結構與其它模塊實現銜接與互動，進而提升特定指令、服務功能的傳輸與執行質量。在實際運作中，主控模塊能夠通過通信網絡，快速接受客戶端發來的指令及從語言模塊獲取的控制信息，對特定的指令、命令進行處理與解析，使其通過控制模塊與檢測模塊，發送到特定的家居設備中，以此完成對各電器終端的有效控制。在這個過程中，語音模塊能夠與WiFi模塊有效地銜接起來，使數據傳輸、處理及響應的速度得到大幅度地提升。而在西方國家，單片機技術能夠將語言識別、WiFi及互聯網數據等模塊進行深度銜接與融合，使主控芯片在數據解析與處理的過程中獲得高響應率、準確率。

2.3 單片機在電氣自動化中的應用

電器自動化是我國技術發展與經濟建設的主要發展趨勢和方向，能夠更好地提高工業制造、產業生產的智能化與自動化水平。而在自動化系統運作與運行的過程中，需要通過單片機內部電路與外圍電路的有效配合，提高自身的運行質量和效率。其中I/O接口、計數器/定時器、存儲器、處理器等主控單元的有效應用，能夠為電器設備運行過程中的信息存儲、傳輸及功能實現提供支持和幫助。通常來講，電器自動化系統主要包括按鈕開關、繼電器、傳感器等操作裝置，而將單片機技術應用在電氣自動化系統中，能夠結合不同命令，提高控制面板、驅動電路及系統速度的管控精度。但在實際的應用過程中，需要結合實際的操作環境或情況，明確單片機的硬件組成及應用方向。

2.4 硬件組成及運作損耗

在電氣自動化系統設計中，單片機技術擁有著難以替代的功能和作用，能夠切實提高電氣設備的安全性與可靠性，擁有操作方便、節能、工作量小等優勢。其硬件系統具體包括電源模塊、閉鎖模塊、存儲器模塊及通訊模塊等內容。其中，電源模塊與閉鎖模塊是單片機系統的基本組成部分，存儲器與通訊模塊是單片機系統的核心要素，能夠通過查詢算法，提高故障信息查詢、設備運作情況的把控質量與效率。然而在實際的設計中，還需要設計人員通過加速按鍵的點擊，來確定電機的工作狀況，使電機下限與上限速度維持在可控的范圍內，以此幫助工作人員更好地分析電子運作中的磁極對數、電源頻率等信息的狀況，明確電機在不同啟動狀態下的運轉損耗。并根據自動化電路的總體方案，確定硬件電路與驅動電路的基本組成部分。其中硬件電路主要包括集成芯片、自舉電容器等。驅動電路具體包括整流二極管、芯片驅動器等設備。而在功耗確認的過程中，還應將電源電壓維持在5～20V之間，以此提高電機運作的實效性和有效性。

2.5 單片機信號發生器

在電氣設備控制系統中，單片機主要是通過集成存儲器、處理器及通訊模塊的方式，提高設備的保護與監控成效。其工作原理主要包括信號放大、信號傳送及信號閉鎖等內容。其中，信號放大是將檢測信號轉變為電壓信號，進而通過變送器傳送給cup。而信號傳送則指將經過放大的電壓信號轉變為數字信號，通過處理和計算后，呈現在人際交互設備中，至于信號閉鎖，主要指數據保護手段，能夠切實提高信號傳送的穩定性。在這個過程中信號發生器發揮著難以替代的功能和作用，可以切實實現電氣自動化中的模數轉換、信號傳輸等功能，通過信號頻率、波形的輸出或輸入操作，實現與顯示模塊的有效銜接。在實際應用中，信號發生器通常包括鍵觸開關、鍵數組、寄存器、鎖存器及控制電路等基本設備，集成芯片通常以8位DAC0832為主，能夠在交流與直流信號中進行模數與濾波轉換，產生合適的方波、三角波及正弦波等信號數據，使電器設備在傳輸數字信號的過程中，更好地提升自身的有效性與持續性。此外，在信號發生器的實際運作過程中，還需要利用C51編程語言對其進行調試，通過確定輸入數據的函數值，使信號頻率、信號波形有效地呈現在人際交互設備中。而在數字現實模塊、按鍵模塊及控制模塊的協同運作下，單片機技術能夠切實地融入到電器自動化的運作過程中，提高各類設備的作業質量和效率。

3 結語

單片機技術在我國電子信息技術領域中擁有著舉足輕重的功能和作用，能夠切實提高電器設備、智能設備的應用質量與效率，使智能化、信息化、數字化逐漸成為我國社會經濟發展的主流趨勢。然而在單片機技術的實際應用中，還需要明確不同電子信息技術的特征和特點，把控單片機技術的應用方向，唯有如此，才能切實地發揮單片機應有的優勢和作用。