單片機在電子技術中的應用分析

集美工業學校 張昊月

自動化控制在電子技術中并非是一個新鮮的詞匯，在電氣工程中為快速實現自動化與智能化，研發了單片機，進行自動化控制，在電子技術領域運用甚廣，推動了電子技術發展和進步，還促進了電氣工程與其自動化發展。本文首先從單片機含義、特點、優勢出發，然后分析了單片機在中國發展的現況，最后從家用電器、安防系統、通訊系統等方面探討了單片機于電子技術中的有效運用，以供參考。

在21世紀社會發展過程中，科學技術持續發展，在電子技術領域持續提升技術水平，研究開發的技術產品不斷提升，單片機就是其中之一。伴隨單片機運用在電子技術中的價值逐漸顯現出來，研究人員與有關專家學者增加了對單片機的研究，與此同時將其整合在電子工程和自動化等有關課程中。以下就結合有關知識，對單片機進行了探討。

1 單片機概述

1.1 含義

單片機是把計算機系統集成電子芯片形式，類似于小型計算機系統，可以進行大規模電路集成。單片機運行原理，即執行操作集成電路發布的信號，讓單片機間的每個零件彼此協調運行做好指令操作[1]。

單片機關鍵是由3個部分組建而成的，（1）控制器，控制器能夠調節單片機運行狀態；（2）儲存器可以起到記憶功能，單片機經過儲存器得到指令信息，其還可以把單片機每一個地址加以劃分，確保單片機內部結構穩定運行；（3）運算器于單片機內持續運行確保操作執行，運算器屬于電子技術的重要構成部分，其涵蓋了邏輯運算部件ALU和寄存器B、標志寄存器PSW和暫存器TMP等。

1.2 特點

單片機屬于計算機技術發展過程中衍生出來的一種產物，是計算機技術的構成部分，受計算機技術發展的影響，讓單片機出現了快速改革與創新的發展，同時產出了很多用途、型號不一的單片機產品。其技術特征為[2]：（1）單片機使用程序便捷，體積小，系統結構簡單，整體呈現出模塊化的趨勢，單片機對四周環境要求低，有一定的環境適應性，可以滿足在各種環境下穩定運行的要求。（2）單片機與一般的計算機設備有所差別，該功能消耗指數低，特別是平時運行過程中，只需要消耗很低的電壓，對整體技術運用效果沒有直接影響。（3）單片機處理迅速，本身的處理功能相當強，能夠有效處理多種數據信息，提升處理速度；除此以外，單片機很可靠，能夠滿足長期持續作業的要求，同時在一定程度上提高系統總體運行效率和安全。（4）單片機控制能力強，有著一定的科技力量，能夠集成各種功能，給予技術很強的控制作用。

1.3 優勢

電子技術之中，單片機運用其中的優勢主要表現在以下方面：（1）增加系統穩定性。單片機處理數據流程簡單，首先采集相關數據信息儲存在儲存器內，在接收了系統指令以后，單片機就會進入正常工作狀態，從而處理數據信息。于單片機運行環節，每一個部分的程序依托數據庫，以數據庫提供相關參數信息，單片機根據要求做好每一方面的操作，與此同時能夠和有關系統聯合操作[3]。（2）提高系統抗干擾性。電子技術運用單片機性能更佳，對系統原本的非線性行為展開了優化處理，穩定性加強。單片機各方面功能發揮，不容易被外部因素所影響，本身有著非常好的抗干擾性，能夠一直確保單片機正常運行。（3）延長系統使用時間。現階段電子技術領域半導體技術得到了快速發展，利于改革與創新中央處理器功能。整體而言，在持續調整單片機技術時，已然能夠實現8位、16位、32位同步發展，促使用戶能夠有非常多的選擇。在把單片機結合到電子技術里面以后，能夠有效延長電子技術產品使用時間，與此同時微處理器運用效果能夠得到有效提高。

2 單片機在中國發展的現狀分析

單片機是一種全新的控制芯片，其有關技術能夠在工業設計與制造，還有電子技術中獲得充分運用，中國對單片機技術的運用與研究時間較晚，造成現階段單片機生產與研發均和其他發達國家相比有一定的距離，多數生產與研發的重要技術均被發達國家所掌控，中國現階段采用的單片機多為發達國家設備生產廠家所生產。伴隨工業持續發展，單片機于電子技術中獲得了廣泛運用。為充分適應該種情況，中國科學研究人員在持續增加對單片機的研究，雖然國內對單片機研究發展起步晚，不過現如今已然得到了不錯的成果，設計與制造出了中國獨立生產的單片機[4]。

3 電子技術中單片機的有效運用

3.1 家用電器

家用電器是千家萬戶都必須的，例如洗衣機、空調等。因為單片機質量輕、集成性好等特點，在伴隨智能化家電的持續發展和不斷更新中，依然屹立不倒。比如洗衣機，發展到現在，通過單片機的控制實現了全自動，僅需要將衣服放在洗衣機即可，選擇選項，就能進行全自動化清洗。單片機按照不同的電器特征，展開針對性編程，達到特定功能，例如定時、定溫等。與此同時，伴隨人們生活質量不斷提升，對智能家用家具需求增大，這部分智能化功能的實現，必須要持續增加對單片機的研究，增強單片機性能，促使單片機嵌入電器內，促使電器越來越自動化與智能化。

3.2 安防系統

伴隨計算機、電子技術與信息技術的廣泛運用，安防系統變得更加自動化與智能化。安防系統需要有著很強的數據處理能力，較強的網絡通信能力，如此益于智能控制。現下，把單片機運用于安防設備的控制中，能夠達到實時采集數據與自動化控制，繼而進行自動化控管，減少人工費用。例如門禁系統，使用感應設備能夠自動開啟、關閉大門。

單片機經過接口控制設備軟件，因而單片機控制系統軟硬件同步運行。比如自動感應門，這一軟件的主程序涵蓋了開門、關門和延時部分，程序簡單。系統涵蓋了信號輸入、輸出、人機對話這三個通道。信號輸入承擔起的任務就是采集信號，同時轉換不同輸入形式，單片機I/O模塊經過輸入線采集數據，假設I/O模塊無法滿足信號收集要求，能夠在外部設定連接電路。信號輸出承擔把收集起來的信號傳輸在計算機控制中心，繼而實現設備自動化控制。輸出時直接使用I/O模塊接口，假設模擬信號復雜，必須要及時轉換與過濾[5]。

如該門禁控制系統如圖1所示，其軟件程序就是開關、關門、延時，按照系統設計要求，開門程序設計需要滿足迅速或慢速開門要求，同時按照開門過程的各種階段自行選取不一樣的速度。在系統感應門口有人的時候，及時開門。人走開一會兒，系統感應后會迅速關門。或系統維持開門狀態，讓后面的人接著進去，一直到全部的人都進去大門以后，才會關門。保持開門狀態的子程序設計在保持開門狀態的過程中，要接受探測器信號，有無后面的人要經過大門，繼而讓大門維持開的狀態，假設無檢測到人的信號，此時大門關閉。這一環節中，保持開門狀態，使用軟件計時方式。關門子程序模塊設計記錄關門步數，有利于及時轉入開門程序模塊。此環節中，必須要探測器探測大門周圍的信息，假設有人及時開啟開門程序，假設無，關閉大門。因為系統程序簡單，為實時控制系統，故而必須要探測器進行信號探測，同時結合軟件定時，程序延時設計按照實況進行明確。

圖1 門禁控制系統Fig.1 Access control system

3.3 通訊系統

在通訊系統領域運用單片機主要是在手機語音中應用，近期伴隨智能手機持續發展，智能手機語音功能越來越強大，手機語音不但能夠通訊，還能識別手機語音信息，把語音轉化成文字，文字轉化精準度較高。手機語音識別技術和單片機緊密相關。嵌入式語音識別系統收集語音信號，同時經過控制模塊輸入以前收集的語音信號，經過A/D模塊把語音信息加以轉換，轉換成功后進入控制器，同時經過各種算法構建標準語音庫，把語音信息儲存于電路。在手機語音識別時，經過控制模塊輸入需要進行的操作，接著收集用戶語音信息，系統把語音信號展開運算處理后，把其提取成矢量模板，儲存在存儲單元，同時和標準語音庫內的語音信息加以對比。接下來從語音庫內提取接近這一段音頻的語音信號，把語音信號變成語音數據告知用戶[6]。

語音識別系統硬件涵蓋了聲音收集模塊、微控制器等單元組成。微控制器為識別語音系統控制重心，承擔起儲存語音信號、運算處理，同時輸出結果；聲音收集模塊承擔起語音信號轉變成電信號，接著處理電信號。因為單片機容量并非無限的，存儲電路存儲語音信號時，可能外部儲存器提供整個系統的儲存容量；因為輸入的語音信號有雜音，對系統識別信號有影響，所以需要通過濾波器過濾語音信號，繼而提升信號識別效率；鍵盤控制模塊承擔起語音信號錄入、信號識別控制、模塊訓練的任務；顯示模塊關鍵顯示現階段語音識別系統結果，有利于用戶展開下一步操作。而語音識別系統軟件設計是該系統設計的核心，控制功能的單片機程序設計如圖2和圖3所示。對于語音識別系統而言，語音識別系統進入主程序后，等待芯片空閑，之后設定編號，將字符串寫入到寄存器當中，并執行后續的相關步驟。程序執行完成，則直接結束。程序沒有執行完成，則繼續循環執行。

圖2 通信語音控制Fig.2 Communication voice control

圖3 控制流程Fig.3 Control flow

4 結語

綜合以上而言，現如今單片機在各個領域中得到了廣泛應用。在電子技術中運用單片機有很大的優勢，不過在今后發展過程中仍需持續研究，在促進單片機發展的同時，應始終堅持把單片機功能開發和優化當成核心，全面優化單片機性能，提高其有效性與適用性。

引用

[1]周行政.單片機技術在電子技術創新模塊中的應用[J].造紙裝備及材料,2021,50(7):88-89.

[2]盧慧良.單片機特點及其在電子技術創新模塊中的應用探討[J].科技與創新,2021(13):6-7.

[3]王娟穎.單片機在電子技術中的應用和技術開發策略[J].南方農機,2021,52(10):169-171.

[4]鄭少亮.電力電子技術實驗單片機觸發系統的設計與應用[J].電子技術與軟件工程,2020(9):101-102.

[5]唐煥朋.單片機在電子技術中的應用和開發[J].電子技術與軟件工程,2020(7):65-66.

[6]李榮森.數字電子技術和單片機的應用發展研究[J].數碼世界, 2019(7):52.