單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用和開發(fā)

范潤杰

摘要

單片機(jī)邏輯運(yùn)算及編程功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定、操作簡單、集成度高、模塊化、體積小、功耗低、效率高，具有豐富的操作指令，嵌入了調(diào)制電路、模擬電路、I/O口、ROM、RAM、CPU等功能，可保證控制系統(tǒng)靈活方便，能夠使智能家具、儀表及電器設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、導(dǎo)航設(shè)備及通訊設(shè)備等具有自動化操作、處理功能。單片機(jī)還具有保護(hù)與節(jié)能功能，常被作為控制系統(tǒng)，在電子技術(shù)中應(yīng)用單片機(jī)，需融合電路工藝及電路設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)、自動化、電子等技術(shù)，本文探討了單片機(jī)的應(yīng)用、開發(fā)及電子技術(shù)問題，以供參考。

【關(guān)鍵詞】電子 單片機(jī) 開發(fā) 技術(shù)

電子技術(shù)功能多樣，以電子元件為基礎(chǔ)，涉及控制技術(shù)與電力技術(shù)，經(jīng)歷了二極管、晶體管、集成電路等多個發(fā)展階段，可簡化電子設(shè)備安裝過程及維護(hù)工作，促進(jìn)了電子行業(yè)、工業(yè)發(fā)展，數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)是電子技術(shù)的主要發(fā)展方向。電子技術(shù)是電子信息工程設(shè)計(jì)開發(fā)、集成應(yīng)用信息系統(tǒng)與電子設(shè)備的基礎(chǔ)，在信息時代，電子系統(tǒng)需求飛速增長、更新?lián)Q代周期越來越短，信息系統(tǒng)日新月異。為促進(jìn)系統(tǒng)創(chuàng)新、轉(zhuǎn)型及提高系統(tǒng)性能，應(yīng)重視研究單片機(jī)在電子技術(shù)及信息工程中的應(yīng)用、開發(fā)問題，做好電子技術(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)制造、系統(tǒng)開發(fā)及系統(tǒng)維護(hù)工作，擴(kuò)大系統(tǒng)覆蓋面，有效傳遞信息。

1 應(yīng)用和開發(fā)

單片機(jī)可通過D/A控制伺服驅(qū)動，通過光電隔離控制或檢測開關(guān)量、數(shù)字量，通過A/D檢測模擬量，應(yīng)用領(lǐng)域主要為電子監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等模擬、數(shù)字電子技術(shù)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)時可利用單片機(jī)控制信號及監(jiān)控信號處理、傳遞過程，滿足系統(tǒng)定位需要與通信需要，將單片機(jī)作為監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心，能及時接收定位數(shù)據(jù)，向監(jiān)控中心系統(tǒng)傳遞信號，監(jiān)控中心接收及處理信號之后可發(fā)出控制信號，利用控制信號對信息采集過程進(jìn)行動態(tài)監(jiān)控與追蹤。在實(shí)時監(jiān)控的過程中單片機(jī)可及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障，向系統(tǒng)中的自動化報(bào)警設(shè)備發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)報(bào)警功能。將單片機(jī)應(yīng)用于工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域中，可形成多極化控制系統(tǒng)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、智能控制、流水線智能控制、機(jī)械化自動操作、生產(chǎn)報(bào)警等功能，使工業(yè)生產(chǎn)更安全、更智能。單片機(jī)通信接口兼容性強(qiáng)、性能穩(wěn)定，在通信呼叫、無線對講機(jī)、程控交換設(shè)備、三網(wǎng)（互聯(lián)網(wǎng)、電視網(wǎng)、電信網(wǎng)）融合、電話通訊系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中應(yīng)用單片機(jī)，可提高計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)通信及網(wǎng)絡(luò)通訊質(zhì)量，提高通訊傳輸速率及通訊設(shè)備、系統(tǒng)存儲量，使通訊系統(tǒng)操作方式更為便捷。針對單片機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀，開發(fā)時可以考慮存儲器、CPU、半導(dǎo)體等方向。開發(fā)傳輸能力、讀寫能力穩(wěn)定，同時能維護(hù)完整數(shù)據(jù)的單片機(jī)結(jié)構(gòu)，可防止存儲器丟失數(shù)據(jù)；開發(fā)基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，將專用Linux系統(tǒng)或Windows系統(tǒng)嵌入到基于單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中。開發(fā)EFT技術(shù)，調(diào)整MUP時序時不改變時鐘頻率，可提高單片機(jī)MUP運(yùn)算速度、降低系統(tǒng)噪聲，目前單片機(jī)CPU線寬已經(jīng)達(dá)到32位，開發(fā)大線寬CPU處理器可提高單片機(jī)數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確度與處理速度；利用半導(dǎo)體材料開發(fā)單片機(jī)，或開發(fā)OTP型產(chǎn)品，可提升單片機(jī)運(yùn)行效率及降低運(yùn)行能耗。

2 案例分析

2.1 主控系統(tǒng)

本文以測溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)為例，探討單片機(jī)的開發(fā)及應(yīng)用情況。測溫系統(tǒng)中采用的主控芯片為STC89C52型單片機(jī)，單片機(jī)采用全雙工式串行接口，3個16位計(jì)數(shù)器，MAX810型復(fù)位電路，4KBEEPROM，32位I/O口線，時鐘頻率12MHz，512字節(jié)RAM，8k字節(jié)Flash，工作頻率為0MHz?40MHz，可實(shí)現(xiàn)信息存儲、算法運(yùn)算、數(shù)字濾波及溫度檢測等功能。主控系統(tǒng)由恒溫控制儀、顯示器、報(bào)警電路、按鍵電路、測控電路構(gòu)成。單片機(jī)可控制測控電路，由測控電路將溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并讀出數(shù)字量，隨后向顯示器傳輸數(shù)字量，由顯示器呈現(xiàn)溫度。按鍵電路的主要功能是設(shè)置溫度限值，包括下限值與上限值，超出下限值或上限值時可自動發(fā)出低溫報(bào)警或超溫報(bào)警。單片機(jī)還能比較設(shè)定的恒溫度與當(dāng)前溫度，當(dāng)前溫度與恒溫度不一致時，可向恒溫控制儀傳輸指令，由恒溫控制儀控制、調(diào)整當(dāng)前溫度。系統(tǒng)測溫流程見圖1。

2.2 設(shè)計(jì)開發(fā)

設(shè)計(jì)總線操作程序時采用了延時技術(shù)，延時程序可控制讀寫周期之間的脈沖大小及脈沖時隙，同時實(shí)現(xiàn)延時復(fù)位，滿足測溫系統(tǒng)的時序要求，機(jī)器執(zhí)行指令的節(jié)拍為12分頻，一個周期為Ins。溫控系統(tǒng)中共有4個并行的1/0端口，分別為P1端口、P2端口、P3端口及P4端口，I/O端口的功能為輸入測溫?cái)?shù)據(jù)及輸出測溫?cái)?shù)據(jù)，采用RS232串口通信。P4接口可向主控系統(tǒng)傳輸控制信號，單片機(jī)接收到控制信號后可自動執(zhí)行相應(yīng)的時序指令，單片機(jī)中的反向增益放大器被作為芯片引腳，輸出端與輸入端連接振蕩器、微調(diào)電容。A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)相連，可轉(zhuǎn)換數(shù)字量與模擬量，I/O端口與測溫傳感器（DS1820）相連，單片機(jī)可控制傳感器，傳感器完成初始化后由ROM發(fā)出操作命令。系統(tǒng)運(yùn)行流程見圖2。

3 結(jié)語

綜上，在設(shè)計(jì)、開發(fā)電子技術(shù)系統(tǒng)時應(yīng)用單片機(jī)可有效集成數(shù)據(jù)存儲、邏輯測試、邏輯運(yùn)算、算術(shù)運(yùn)算等多種功能，應(yīng)用單片機(jī)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時要合理應(yīng)用看門狗、軟件陷阱及冗余技術(shù)，改善處理器性能與功能，使單片機(jī)功能靈活、外設(shè)豐富、性能穩(wěn)定。盡量采用功能完善、性價(jià)比高、簡單的開發(fā)工具與適應(yīng)能力強(qiáng)、延續(xù)性好的仿真工具，以縮短開發(fā)時間及減少開發(fā)投入。此外，應(yīng)注重更新、充實(shí)系統(tǒng)開發(fā)、設(shè)計(jì)思想及方法，確保電子系統(tǒng)時空邊界、運(yùn)行環(huán)境及運(yùn)行狀態(tài)可靠，合理設(shè)計(jì)電路系統(tǒng)、器件選擇、系統(tǒng)集成、硬件平臺，減少系統(tǒng)復(fù)位異常、死循環(huán)、程序失控、程序飛走及數(shù)據(jù)采集失誤等問題。

參考文獻(xiàn)

[1]李艷紅，李自成，孫仕琪.基于STM32單片機(jī)的金屬物體探測定位器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2016（04）：63-65.

[2]吳永德，羅萍.基于STC15F2K60S2單片機(jī)的LED光立方設(shè)計(jì)[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2015（11）：81-84.

[3]翟玥琦.電子技術(shù)中太赫茲固態(tài)電子器件與電路的探討[J].電子科學(xué)技術(shù)，2016，3（06）：682-684.

[4]李大興，羅瑋.基于先進(jìn)電力電子技術(shù)的新型節(jié)能器在城市綠色照明工程中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2017，36（02）：20-24.