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

隨著信息化技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，智能化電子產(chǎn)品的種類在不斷增多，其功能結(jié)構(gòu)也在不斷多樣化。在這樣高速的發(fā)展過程中，為了有效提高電子產(chǎn)品的利用效率，為了給人類提供更加穩(wěn)定可靠的服務(wù)，單片機(jī)以其自身體積較小和可靠性較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用在各類智能化電子產(chǎn)品當(dāng)中，目前主要涉及到自動(dòng)報(bào)警裝置、車輛監(jiān)控、語言交際和醫(yī)療設(shè)備開發(fā)等領(lǐng)域，其實(shí)際的使用效果較好，有效地提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)價(jià)值。本文通過分析幾個(gè)典型領(lǐng)域的智能化電子產(chǎn)品，對(duì)單片機(jī)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行研究。

【關(guān)鍵詞】智能化電子產(chǎn)品 單片機(jī)技術(shù) 實(shí)踐

單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展是由上世紀(jì)90年代開始的，目前此技術(shù)已經(jīng)趨于成熟，被廣泛地應(yīng)用到有關(guān)人們生活中的各個(gè)領(lǐng)域當(dāng)中，并且取得了較好的效果。而在目前智能化技術(shù)開發(fā)逐漸發(fā)展，相應(yīng)產(chǎn)品市場(chǎng)不斷完善的情況下，單片機(jī)技術(shù)在自動(dòng)控制、自動(dòng)測(cè)量、智能儀表和通訊交流等智能化電子領(lǐng)域當(dāng)中也有了廣泛的應(yīng)用，這樣的技術(shù)應(yīng)用能夠?yàn)橹悄芑娮赢a(chǎn)品的開發(fā)實(shí)踐提供更為廣闊的思路，并且進(jìn)一步推動(dòng)智能化電子產(chǎn)品的應(yīng)用和開發(fā)。

1 單片機(jī)的定義

單片機(jī)也被稱為單片微控器，屬于一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)將具有數(shù)據(jù)處理能力的功能集成到一個(gè)體積較小，同時(shí)功能比較完善的微型計(jì)算機(jī)中，以此來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速處理。做為計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域的重要分支，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能夠使產(chǎn)品得到質(zhì)的升級(jí)。一般應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)的產(chǎn)品，都可以在產(chǎn)品名稱前冠以“智能”，來對(duì)此產(chǎn)品進(jìn)行形容。在對(duì)單片機(jī)的定義進(jìn)行描述之后可以發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)其實(shí)就是一塊芯片組成了一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算機(jī)中的所有數(shù)據(jù)計(jì)算功能，在整個(gè)單片機(jī)當(dāng)中，主要包括運(yùn)算器、控制器和主要寄存器，以此來執(zhí)行各種算數(shù)運(yùn)算、下達(dá)運(yùn)算指令和控制運(yùn)算信號(hào)等功能，其硬件特征包括這樣幾個(gè)方面：首先是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小同時(shí)功能齊全，在方便使用的同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)模塊化。在另外一個(gè)方面，單片機(jī)具有極高的可靠性，在連續(xù)工作很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都不會(huì)出現(xiàn)故障；單片機(jī)在實(shí)際使用的時(shí)候具有低電壓和低能耗的特點(diǎn)，便于生產(chǎn)便攜式產(chǎn)品；最后，單片機(jī)的數(shù)據(jù)計(jì)算和處理功能較強(qiáng)，能夠適應(yīng)各種環(huán)境，具有較強(qiáng)的控制性。根據(jù)這些特點(diǎn)可以知道，單片機(jī)具有極為廣泛的應(yīng)用范圍，在計(jì)算機(jī)信息化技術(shù)的不斷發(fā)展下，單片機(jī)也在不斷的發(fā)展成熟中，其應(yīng)用范圍和應(yīng)用方式也將進(jìn)一步的擴(kuò)大。

2 單片機(jī)技術(shù)在智能化電子產(chǎn)品中的實(shí)踐應(yīng)用

2.1 單片機(jī)在電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制中的應(yīng)用

電動(dòng)機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)上具有極大的作用，但是在電動(dòng)機(jī)的實(shí)際運(yùn)行過程中，機(jī)器在大部分時(shí)間中都處于輕載或者變動(dòng)負(fù)載的過程中，變動(dòng)負(fù)載一般低于60%的額定負(fù)載，其實(shí)際運(yùn)行效率較低，在生產(chǎn)力沒有提高的情況下，消耗了更多的電能資源，在這樣的情況下，節(jié)能控制技術(shù)是目前相關(guān)行業(yè)比較重視的問題之一，在對(duì)節(jié)能控制技術(shù)進(jìn)行研究的過程中可以發(fā)現(xiàn)，相應(yīng)的電動(dòng)機(jī)節(jié)能控制裝置需要附加在不同應(yīng)用場(chǎng)合的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行上才能獲得應(yīng)有的節(jié)能效果，節(jié)能裝置的開發(fā)比較麻煩，針對(duì)這種情況，可以將單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用在電動(dòng)機(jī)的節(jié)能控制裝置開發(fā)當(dāng)中，目前一般是由三端雙向可控硅組成三相調(diào)壓電路，是電動(dòng)機(jī)節(jié)能裝置中一種新的節(jié)能控制器。這種單片機(jī)節(jié)能控制器的節(jié)電原理體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一般情況下，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中所產(chǎn)生的的基本損耗主要包括定子銅損，轉(zhuǎn)子銅損、鐵損和機(jī)械損耗，除了機(jī)械損耗之外，其它幾種基本損耗都與電動(dòng)機(jī)實(shí)際運(yùn)行中的電壓和電流的平方比形成正比，這樣就可以通過降低電動(dòng)機(jī)的繞組端電壓，保證電動(dòng)機(jī)在輕載或者空載運(yùn)行的過程中，減少對(duì)電能的使用，并且達(dá)到相應(yīng)的使用效果。目前根據(jù)對(duì)不同元件的調(diào)壓設(shè)計(jì)節(jié)能裝置分為以下幾種類型：電抗器調(diào)壓、電機(jī)定子繞組星三角轉(zhuǎn)換調(diào)壓和雙向晶閘管調(diào)壓等，這樣幾種調(diào)壓原理在電動(dòng)機(jī)節(jié)能裝置中的應(yīng)用，能夠從裝置運(yùn)行穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益等兩個(gè)方面出發(fā)，充分實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的節(jié)能效果，目前雙向晶閘管調(diào)壓技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的電動(dòng)機(jī)技能控制技術(shù)。

2.2 單片機(jī)在人際語言互動(dòng)方面的開發(fā)利用

語言作為人類交流中的一種特定通信方式，在文明發(fā)展過程中和人類的日常生活中具有不可替代的作用，也是人類文明進(jìn)步的象征，而讓機(jī)器“開口說話”一直以來都是電子技術(shù)領(lǐng)域不斷努力的方向，在目前的人機(jī)語聲通訊當(dāng)中，語言合成技術(shù)是其中一項(xiàng)比較重要的部分，在電子技術(shù)的不斷發(fā)展過程中，大規(guī)模集成電路的開發(fā)運(yùn)用，使多種形式簡(jiǎn)單同時(shí)性價(jià)比較高的語音處理芯片不斷的被開發(fā)出來，但是這些芯片往往不具備只能合成的能力，也就是說不具備智能化的特點(diǎn)，一些比較簡(jiǎn)單的芯片只能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的語音播放功能，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到人們預(yù)期的效果，其應(yīng)用范圍受到了較大程度的限制。在目前的智能語音開發(fā)過程中，一些科研人員利用單片機(jī)技術(shù)對(duì)電子鬧鐘的語音自動(dòng)報(bào)時(shí)功能進(jìn)行改造完善的時(shí)候，使單片機(jī)在人際語言互動(dòng)開發(fā)方面得到了較大的突破，起主要設(shè)計(jì)原理包括軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)等兩大方面，具有表現(xiàn)如下：

2.2.1 軟件設(shè)計(jì)原理

在語言合成技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)中，波形編碼技術(shù)是其中應(yīng)用最為廣泛同時(shí)效果最好的一種語言合成技術(shù)，單片機(jī)在定時(shí)計(jì)數(shù)或者接收到相應(yīng)需求制定的時(shí)候，能夠?qū)PROM中的語言數(shù)據(jù)編碼進(jìn)行壓縮固化，而根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景的不同，單片機(jī)就能夠根據(jù)實(shí)際情況來進(jìn)行自動(dòng)組合，也就是說能夠利用不同類型的編碼語音數(shù)據(jù)來對(duì)語音進(jìn)行不同形式的智能化組合。其電路工作原理體現(xiàn)如下：結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景中的當(dāng)前計(jì)時(shí)值，取出事前經(jīng)編碼壓縮固化在EPROM中的相應(yīng)語音數(shù)字信號(hào)，經(jīng)解碼組合，送至單片機(jī)Pl口作D/A變換，然后經(jīng)平滑濾波和功放，還原成報(bào)時(shí)語音，這樣的報(bào)時(shí)語音功能具有智能化的特點(diǎn)，考慮到鬧鐘報(bào)時(shí)的時(shí)候其整體詞匯量不多，這就需要提高對(duì)語音合成質(zhì)量的重視程度，在對(duì)系統(tǒng)中所儲(chǔ)存的語音數(shù)據(jù)和常用數(shù)字音節(jié)進(jìn)行調(diào)整的過程中，語音報(bào)時(shí)信號(hào)的不同，使調(diào)用的語音數(shù)據(jù)也不相同，在接受到不同語音請(qǐng)求的時(shí)候，能夠按照特定的組合方式將解碼送到單片機(jī)中，并且對(duì)其進(jìn)行變化處理，最后輸出處理結(jié)果。

2.2.2 硬件設(shè)計(jì)原則

在硬件設(shè)計(jì)的過程中，其主要設(shè)計(jì)原則包括降低制作成本、降低使用能夠和進(jìn)行有效布局，根據(jù)這樣的設(shè)計(jì)原理，需要在最大程度上縮短CPU的運(yùn)行時(shí)間，以此來提高待機(jī)時(shí)間，這樣能夠極大的提高電子產(chǎn)品的使用效率，降低使用能耗。在實(shí)際使用的過程中，根據(jù)所設(shè)計(jì)電力產(chǎn)品的主要特點(diǎn)和電池供應(yīng)的實(shí)際需求，可以選擇能耗較低的芯片來進(jìn)行使用，在電子產(chǎn)品不需要運(yùn)行的時(shí)候進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，在需要實(shí)現(xiàn)報(bào)時(shí)功能的時(shí)候可以接通相應(yīng)線路的電源，以此來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，在這樣的情況，靜態(tài)工作電源下降到一個(gè)非?？捎^的程度，就算使用日?？梢姷碾姵兀材軡M足播報(bào)鬧鐘近一個(gè)月的供電要求。在另外一個(gè)方面，可以通過減少芯片數(shù)量來降低設(shè)計(jì)成本，也就是說可以將數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器合為一體，實(shí)現(xiàn)一個(gè)芯片的多種用途，在這樣的設(shè)計(jì)過程中，只需要對(duì)單片機(jī)的節(jié)電運(yùn)行方式進(jìn)行改變，并且在硬件上設(shè)置電子開關(guān)就可以，這樣的設(shè)計(jì)方式能夠充分對(duì)CPU內(nèi)部定時(shí)器進(jìn)行利用，減少軟件定時(shí)計(jì)數(shù)的次數(shù)。

2.3 單片機(jī)在自動(dòng)報(bào)警器中應(yīng)用

自動(dòng)報(bào)警裝置是目前各個(gè)領(lǐng)域中使用較為廣泛的一種安裝裝置之一，在人們的日常生活中，火災(zāi)危害程度較大，涉及范圍較廣，很久以來人們九將火災(zāi)預(yù)防作為安全運(yùn)行中的一個(gè)重點(diǎn)部分進(jìn)行對(duì)待，為了充分保證人們的人身財(cái)產(chǎn)安全，在電子技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，可以開發(fā)出以集成電路為代表的火災(zāi)報(bào)警控制器，這樣的自動(dòng)報(bào)警裝置能夠達(dá)到預(yù)期的火災(zāi)報(bào)警，使人們對(duì)火災(zāi)的控制力度不斷增強(qiáng)，安全隱患逐漸減少，在這樣的自動(dòng)報(bào)警器當(dāng)中，其主要設(shè)計(jì)原理體現(xiàn)在這樣幾個(gè)方面：首先是對(duì)單片機(jī)的串行通訊口性能進(jìn)行利用，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警裝置的核心為微機(jī)控制，在最初的時(shí)候，其代表產(chǎn)品為晶體管繼電器，利用自動(dòng)報(bào)警裝置中的單片機(jī)，能夠?qū)馂?zāi)報(bào)警裝置所探測(cè)到的火災(zāi)信號(hào)進(jìn)行接收，在對(duì)信號(hào)進(jìn)行確認(rèn)之后，發(fā)出相應(yīng)聲光報(bào)警，并且對(duì)出現(xiàn)報(bào)警的位置進(jìn)行顯示，在對(duì)人們形成警示的同時(shí)，能夠利用單片機(jī)發(fā)出自動(dòng)控制信號(hào)，以此來對(duì)附近區(qū)域的消防設(shè)備進(jìn)行啟動(dòng)，達(dá)到滅火的效果。在另外一個(gè)方面，這樣的自動(dòng)報(bào)警裝置還具有現(xiàn)場(chǎng)變成和事故廣播等功能，在自動(dòng)報(bào)警控制裝置運(yùn)行的過程中，可以采用自動(dòng)巡回檢測(cè)技術(shù)，相應(yīng)的控制器能夠?qū)Ω浇膱?bào)警裝置進(jìn)行來回巡查，在發(fā)生故障的時(shí)候進(jìn)行警報(bào)，在這樣的過程中，會(huì)存在火警信號(hào)和故障信號(hào)等兩種信號(hào)，一般火警信號(hào)要優(yōu)于故障信號(hào)。在信號(hào)的傳輸過程中，利用單片機(jī)所開發(fā)出的自動(dòng)報(bào)警裝置具有功能多、體積小、便于攜帶和操作簡(jiǎn)單等功能。

2.4 單片機(jī)在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

車輛控制系統(tǒng)是交通運(yùn)輸管理中的重要組成部分，在目前城市交通壓力逐漸增大的情況下，車輛監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)Ω鱾€(gè)地區(qū)中的交通情況進(jìn)行有效監(jiān)控。在目前所使用的車輛監(jiān)控系統(tǒng)中，其主要基礎(chǔ)為通信技術(shù)和全球定位系統(tǒng)，其主要控制核心是依靠單片機(jī)技術(shù)來進(jìn)行制作和功能實(shí)現(xiàn)的，其中主要實(shí)現(xiàn)了控制信號(hào)和監(jiān)控信號(hào)的傳遞和處理。控制核心能夠?qū)囕d單位上的定位數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并且通過無線通訊技術(shù)來將信號(hào)傳遞到監(jiān)控中心當(dāng)中，監(jiān)控中心在對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行接收和處理之后，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)，在對(duì)車輛的實(shí)施動(dòng)態(tài)進(jìn)行追蹤和監(jiān)控，在這樣的信號(hào)傳遞流程當(dāng)中，能夠建立起完善實(shí)時(shí)的車輛管理定位系統(tǒng)。在另外一個(gè)方面，這樣的車輛監(jiān)控系統(tǒng)不僅需要實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的全面監(jiān)控，在目前的交通運(yùn)輸要求下，還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)與司機(jī)的人機(jī)交互等功能，這就涉及到了智能化語音合成等單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，所以說，車輛監(jiān)控終端不僅需要包含GPS定位模塊和監(jiān)控模塊，同樣也需要包括以單片機(jī)為核心的外圍擴(kuò)展模塊，在定時(shí)器的使用當(dāng)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)車輛的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且在發(fā)生故障的情況下來實(shí)現(xiàn)對(duì)繼電器的直接控制。

2.5 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備開發(fā)中的應(yīng)用

在醫(yī)療技術(shù)和條件不斷提升的情況下，人們的健康理念正在不斷的提升，在實(shí)際的醫(yī)院檢測(cè)過程中，對(duì)其中醫(yī)療設(shè)備的性能提出了更高的要求。醫(yī)療設(shè)備的使用涉及到許多方面，而在醫(yī)用消毒、設(shè)備檢測(cè)等方面仍舊存在著一些問題，這些問題主要包括了檢測(cè)的準(zhǔn)確程度不高，醫(yī)院醫(yī)療管理系統(tǒng)不完善等，這些問題影響著人員對(duì)醫(yī)療設(shè)備使用的直觀印象，同樣也影響了病人的醫(yī)療體驗(yàn)，為了對(duì)醫(yī)療設(shè)備和醫(yī)院管理系統(tǒng)進(jìn)行完善，可以在醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，比如分析儀、病床呼叫系統(tǒng)和超聲診斷系統(tǒng)等，通過對(duì)信號(hào)的接收處理和輸出，在提高醫(yī)療設(shè)備準(zhǔn)確性的同時(shí)，也提高了醫(yī)療設(shè)備的使用效率，在一定程度上保證了醫(yī)療設(shè)備檢測(cè)使用的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，推動(dòng)了整體的醫(yī)療質(zhì)量。

2.6 單片機(jī)在儀表儀器制造中的應(yīng)用

儀表儀器的智能化水平直接決定了國(guó)家的制造水平，在目前的儀表儀器制造方面，可以利用單片機(jī)技術(shù)，由于單片機(jī)技術(shù)具有可靠性、集成程度高和體積小的特點(diǎn)和發(fā)展優(yōu)勢(shì)，單片機(jī)技術(shù)在儀表儀器的應(yīng)用中，能夠使儀器儀表制造向著數(shù)字化和智能化方向發(fā)展，以此來提升儀器的整體性能。比如說單片機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集儀器中的應(yīng)用，能夠在減小儀器體積的同時(shí)，提升數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)束語

單片機(jī)在智能化電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，能夠利用單片機(jī)體積小、集成性高和可靠性高的特點(diǎn)，提升電子產(chǎn)品的性價(jià)比和整體功能，在另外一個(gè)方面，也可以利用單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到智能語音合成領(lǐng)域當(dāng)中，以此來促進(jìn)通訊系統(tǒng)和交通系統(tǒng)的快速發(fā)展。從目前單片機(jī)的發(fā)展情況來看，主要是向著節(jié)能減排和控制穩(wěn)定性方向進(jìn)行發(fā)展，而單片機(jī)技術(shù)的不斷成熟，也將為節(jié)能控制等多種領(lǐng)域帶來廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)

[1]孫光.試論單片機(jī)在"智能化"電子產(chǎn)品中的應(yīng)用[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2011（01）：6-6.

[2]張建華.單片機(jī)技術(shù)在智能化電子產(chǎn)品中的應(yīng)用研究[J].消費(fèi)電子，2014（16）：8-8.

[3]金玉兵.“智能化”電子產(chǎn)品中單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用分析[J].電子制作，2014（11）：59-60.

[4]江寶文.單片機(jī)在“智能化”電子產(chǎn)品中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技博覽，2013（38）：233-233.

[5]李玉濤.單片機(jī)在“智能化”方面的應(yīng)用[J].中國(guó)電子商務(wù)，2013（02）：37-37.

作者簡(jiǎn)介

何蕾（1985-），女，廣東工業(yè)大學(xué)本科，中山大學(xué)工程碩士，工作于廣東省輕工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校，電子技術(shù)專業(yè)講師。研究方向?yàn)殡娮踊A(chǔ)應(yīng)用、通信技術(shù)、SMT電子應(yīng)用、集成電路及單片機(jī)應(yīng)用。

作者單位

廣東省輕工業(yè)高級(jí)技工學(xué)校 廣東省廣州市 510000