單片機技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的應(yīng)用探討

霍海波

摘 要：隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電子產(chǎn)品開始進入人們的生活，并且改變了人們的生活和娛樂方式，而單片機技術(shù)是智能電子產(chǎn)品的主要核心技術(shù)，對于電子產(chǎn)品功能的發(fā)揮起到了至關(guān)重要的作用。對于單片機技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中應(yīng)用情況的探究，將有助于我們對智能電子產(chǎn)品功能的充分開發(fā)。為此，本文以單片機技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的應(yīng)用為研究對象，通過對單片機技術(shù)概念、含義的探究，對單片機技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的運用情況進行了深入的探究，并就單片機技術(shù)在智能電子設(shè)備中的未來應(yīng)用方向做出了科學(xué)的構(gòu)想。從而更好地推動單片機技術(shù)的不斷發(fā)展，為單片機技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的良好應(yīng)用奠定堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：單片機技術(shù);單片機;智能電子產(chǎn)品;電子產(chǎn)品

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.115

1 單片機技術(shù)的概念及含義

隨著人們對于智能電子設(shè)備需求的不斷增加，也進一步推動了單片機技術(shù)的發(fā)展，單片機技術(shù)的概念及含義如下：

雖然單片機技術(shù)在上世紀(jì)90年代剛剛興起，但是以簡單、能耗低、體積小等特點，快速占領(lǐng)了智能電子設(shè)備的市場，并得到了廣泛的應(yīng)用。單片機技術(shù)的特點主要包括以下幾個方面：第一，滿足基本的功能，單片機可以理解為是一個簡單的中央處理器，可以實現(xiàn)一些簡單業(yè)務(wù)邏輯，滿足用戶對智能電子設(shè)備的基本功能需求。例如：在小米手環(huán)中使用的就是單片機技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對人體心跳、睡眠時間、跑步距離、走路步數(shù)等健康指標(biāo)的收集和檢測;第二，可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的快速收集和處理，由于單片機技術(shù)實現(xiàn)較為簡單，可以對數(shù)據(jù)進行快速的處理，具有較高的靈敏度，并且可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的簡單分析和運算等等;第三，單片機技術(shù)的可靠性較高，部分智能電子設(shè)備的使用壽命在五年以上，可以應(yīng)對較為復(fù)雜的周圍環(huán)境，在遇到一些意外情況時，能夠通過強大的邏輯進行自我修復(fù);第四，耗電地，體積小，便于安裝和攜帶，這是單片機技術(shù)的優(yōu)勢之一，在這一優(yōu)勢的帶動下，相關(guān)的智能電子產(chǎn)品也具有同類的優(yōu)勢，可以方便地進行隨身攜帶。

2 單片機技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的運用

單片機技術(shù)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在智能電子產(chǎn)品中得到了較為廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過本文的分析和論述可知，這些應(yīng)用方向主要包括以下幾點：

2.1 單片機技術(shù)在節(jié)能控制中的應(yīng)用

由于智能電子設(shè)備可能會被經(jīng)常攜帶外出，因此對這些設(shè)備的能耗要求是非常高的，所以經(jīng)常會設(shè)計一些節(jié)能控制模塊，從而提高智能電子設(shè)備的待機時長。單片機技術(shù)在節(jié)能控制中的應(yīng)用主要分為以下幾個方面：第一，智能電子設(shè)備在外出狀態(tài)下，大部分是處于輕負(fù)載的模式，這時候就需要通過節(jié)能控制，確保其基礎(chǔ)功能的前提下，進一步降低電量的消耗。單片機通過對智能電子設(shè)備中數(shù)據(jù)的收集，可以大致推斷當(dāng)前設(shè)備處于較低的負(fù)載，這時可以降低電壓及電流的輸出，達到節(jié)能的目的;第二，單片機可以控制能耗的節(jié)奏，例如：在小米手環(huán)中，收集人體的心率、睡眠和運動步數(shù)等數(shù)字，這些數(shù)字收集后會在本地進行存儲，然后以分鐘級的頻率進行上報;信息未上報時，設(shè)備處于低能耗的狀態(tài)，信息上報時，會出現(xiàn)一些網(wǎng)絡(luò)傳輸方面的消耗，單片機可以控制能耗的節(jié)奏，將手環(huán)的大部分時間控制在低能耗的狀態(tài)下，可以使得待機時間長達七十二小時以上。

2.2 單片機在智能語音設(shè)備中的應(yīng)用

為了更好地提高智能電子設(shè)備的智能性，可以允許人類通過簡單的語言進行控制，實現(xiàn)語音人機交互的目的。目前，語音處理芯片已經(jīng)開發(fā)完成，并開始運用到智能電子設(shè)備中。單片機在智能語音設(shè)備中的應(yīng)用，主要分為以下兩個部分：第一，軟件設(shè)置方面，由于單片機可以通過編程的方式，處理一些業(yè)務(wù)邏輯，因此就能夠?qū)χ悄苷Z音處理過程進行操作。例如：在導(dǎo)航智能電子設(shè)備中，可以將其中的一些道路名稱、距離等進行提取，然后進行播報;同時，還可以選擇不同的名人口吻進行播報，真正實現(xiàn)智能化的定制操作，更好地滿足用戶的需求;第二，硬件設(shè)計方面，由于智能語音設(shè)備對資源的消耗比較大，因此為了更好地延長產(chǎn)品的待機時間，會使用單片機技術(shù)動態(tài)控制產(chǎn)品的功率，進一步降低對電量的消耗。同時，還可以通過單片機技術(shù)，提高硬件的響應(yīng)時間，進一步提高用戶的體驗。

2.3 單片機在報警控制中的應(yīng)用

對于部分電子設(shè)備來講，會擁有自動報警的設(shè)置，報警控制也是單片機技術(shù)經(jīng)常使用的領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，對于一些自動報警裝置來講，例如：家里經(jīng)常使用的火災(zāi)報警器，就是在外界環(huán)境達到一定條件下開啟智能報警的設(shè)備，如果室內(nèi)的煙霧濃度到達某種水平，或者是收集外界的數(shù)據(jù)達到某種狀態(tài)時，就會自動觸發(fā)報警設(shè)置，從而實現(xiàn)智能報警的功能;第二，對于一些智能電子設(shè)備來講，如果外在環(huán)境超過設(shè)備的工作環(huán)境范圍時，或者是設(shè)備存在一些異常情況時，就會觸發(fā)自身的報警機制，讓用戶能夠及時了解設(shè)備的運作詳情，并且根據(jù)報警信息提供解決方案。例如：在一些工廠中，經(jīng)常會安裝一些設(shè)備，對工廠的生產(chǎn)環(huán)境進行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)某些異常數(shù)據(jù)時，就會發(fā)生報警，為確保設(shè)備的正常運作，設(shè)備維護人員需要及時進行處理，避免產(chǎn)生較大的故障。

2.4 單片機在醫(yī)療設(shè)備中的運用

隨著醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的不斷提升，單片機開始在醫(yī)療設(shè)備中進行廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在：第一，對病人的身體特征數(shù)據(jù)進行智能監(jiān)控，可以將一些醫(yī)療設(shè)備安裝在病人身上，并對其身體的數(shù)據(jù)進行收集，然后與后臺的控制系統(tǒng)進行交互，如果發(fā)現(xiàn)病人的身體特征異常時，會及時產(chǎn)生報警。例如：部分醫(yī)療設(shè)備可以針對病人的心跳、脈搏、血壓等進行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)異常會及時呼叫醫(yī)生進行處理;第二，在手術(shù)過程中，也會使用一些智能電子設(shè)備，例如：部分手術(shù)需要進入病人的體內(nèi)進行，在避免開刀的情況下，可以通過控制智能設(shè)備完成手術(shù)的過程，進一步降低病人的痛苦，提高病人身體恢復(fù)的速度;第三，智能體檢數(shù)據(jù)分析設(shè)備，可以將用戶的體檢數(shù)據(jù)錄入進去，然后輸入到分析設(shè)備后，通過與正常數(shù)據(jù)的對比，及時對用戶的身體疾病進行預(yù)測和診斷。隨著我國醫(yī)療技術(shù)水平的不斷提高，單片機技術(shù)的應(yīng)用變得越來越廣泛，提高了醫(yī)療技術(shù)水平，更好地維護病人的健康。

3 單片機技術(shù)在智能電子設(shè)備中的未來應(yīng)用方向

3.1 單片機的可編程功能不斷提高

單片機中可以集合特定的編程功能，能夠完成智能電子設(shè)備中的簡單邏輯處理，隨著單片機技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程功能也會進行不斷地提高，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一，可以實現(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯，單片機的優(yōu)勢集中在邏輯簡單、能耗低、體積小等多個方面，隨著硬件技術(shù)的不斷提高，單片機的體積會變得更小，但是其存儲容量會變得更大，所以為可編程功能的提高奠定了基礎(chǔ);第二，在過去，單片機的硬件成本比較高，而且實現(xiàn)一些基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)邏輯不需要較大的存儲空間;但是，隨著人們對智能電子設(shè)備個性化需求的不斷變化，就需要設(shè)備實現(xiàn)更多的選擇，滿足不同用戶的不同需求。因此其可編程的功能會不斷提高，同時編程邏輯和復(fù)雜度都在不斷提高，對單片機的功耗也會產(chǎn)生一定的影響。

3.2 在更多的智能電子設(shè)備中獲得應(yīng)用

目前，智能電子設(shè)備的種類較少，隨著個人用戶需求的不斷增加，會獲得更加廣闊的發(fā)展空間，單片機技術(shù)就會在更多的智能電子設(shè)備中得到應(yīng)用。首先，智能電子設(shè)備的種類會不斷增加，像現(xiàn)在的智能音響，以及正在發(fā)展中的智能家居等等，都是單片機技術(shù)未來的應(yīng)用方向，隨著人們對生活質(zhì)量要求的不斷提高，智能電子設(shè)備在滿足用戶需求的同時，也能夠進一步解放人類的勞動，更好地實現(xiàn)對生活環(huán)境的控制;其次，同一種智能電子設(shè)備的種類也會不斷增加，為了滿足不同年齡段、不同性別的用戶需求，同一種智能電子設(shè)備也會產(chǎn)生多種不同的種類，滿足不同用戶的需求，使得產(chǎn)品向著更加垂直化的方向發(fā)展，在外觀、功能等多個方面體現(xiàn)不同用戶的特征;最后，單片機技術(shù)會在不同領(lǐng)域的智能電子設(shè)備中得到更加廣泛的使用，目前單片機主要是在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、智能家居等多個方面獲得了應(yīng)用，但是在未來隨著單片機技術(shù)的不斷成熟，會在更多的領(lǐng)域進行發(fā)展，例如：可以在自動化駕駛領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域等多個領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用。

3.3 硬件標(biāo)準(zhǔn)和軟件標(biāo)準(zhǔn)會逐漸生成

隨著單片機技術(shù)的不斷發(fā)展，在軟件方面和硬件方面都需要制定一系列標(biāo)準(zhǔn)，從而使得不同產(chǎn)品之間可以更好地交互。單片機技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的未來發(fā)展方向主要體現(xiàn)在：第一，軟件標(biāo)準(zhǔn)的生成，主要是在可編程方面變得更加容易，例如：標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)庫的逐漸形成及發(fā)展，其中包含了單片機編程中經(jīng)常使用的函數(shù)、算法、模板等等，開發(fā)人員使用引入標(biāo)準(zhǔn)庫后，可以直接使用庫函數(shù)進行編程，在降低編程難度的同時，也可以提高軟件的易讀性和易維護的特點，方便后續(xù)對智能電子設(shè)備進行升級換代;第二，硬件標(biāo)準(zhǔn)的形成，可以使得智能電子設(shè)備在生產(chǎn)過程中，拆分為不同的硬件，硬件之間遵循標(biāo)準(zhǔn)的接口協(xié)議，更好地實現(xiàn)兼容性;硬件拆分后，可以使得智能電子設(shè)備的各個零件實現(xiàn)并行化生產(chǎn)，進一步縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，使其能夠快速投入市場;第三，在軟件和硬件標(biāo)準(zhǔn)不斷完善的基礎(chǔ)上，單片機技術(shù)可以得到更加廣泛的應(yīng)用，甚至可以出現(xiàn)跨領(lǐng)域應(yīng)用的情況，為智能電子設(shè)備未來的發(fā)展提供無限可能，更好地聯(lián)通不同的設(shè)備。例如：智能家居設(shè)備可以通過智能音響進行統(tǒng)一控制，而智能手機可以對智能家居設(shè)備進行遠(yuǎn)程控制等等，使得他們可以形成統(tǒng)一的整體，實現(xiàn)智能家居整個生態(tài)系統(tǒng)的升級換代。

3.4 更好地體現(xiàn)用戶的個性化需求

單片機應(yīng)用在智能電子設(shè)備中，主要是為了滿足用戶的個性化需求。在過去，智能電子設(shè)備主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，需要滿足生產(chǎn)的需求;在醫(yī)療領(lǐng)域，需要以醫(yī)療技術(shù)發(fā)展的需求為導(dǎo)向。但是，隨著智能電子設(shè)備的不斷發(fā)展，個人用戶群體的數(shù)量在不斷增加，個性化需求會變得非常重要，所以單片機在智能電子設(shè)備中的應(yīng)用，可以更好的實現(xiàn)用戶的個性化需求，主要體現(xiàn)在：第一，會以用戶需求為導(dǎo)向，改變智能電子設(shè)備的發(fā)展方向，不同的用戶對于設(shè)備的需求是不同的，所以生產(chǎn)廠家可以注意收集用戶的個性化需求，并生產(chǎn)出多種不同功能的產(chǎn)品，為用戶提供更多的選擇;第二，單片機技術(shù)可以與人工智能技術(shù)進行結(jié)合，更好地根據(jù)用戶的行為數(shù)據(jù)進行分析及上報，從而實現(xiàn)一些智能分析功能。例如：可以根據(jù)用戶的身體數(shù)據(jù)，為用戶推薦健身項目，并實時反饋用戶的身體數(shù)據(jù);根據(jù)用戶的購物瀏覽歷史，可以為用戶推薦性價比較高的產(chǎn)品，并收集用戶最終的購買行為，從而使得智能分析形成一個有效的閉環(huán)系統(tǒng)。

4 小結(jié)

總之，通過上述研究，我們對于單片機技術(shù)的概念、含義等都有了一個相對全面的了解。也看到了目前單片機技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的運用情況。在今后的工作中，我們要本著科技創(chuàng)新發(fā)展的心態(tài)，繼續(xù)加強對單片機技術(shù)的研究力度，結(jié)合智能電子產(chǎn)品的開發(fā)需求，對單片機相應(yīng)的功能進行充分開發(fā)，以此來確保智能電子產(chǎn)品可以在單片機技術(shù)的作用下實現(xiàn)功能的創(chuàng)新，滿足用戶多元化的需求。

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作者簡介：霍海波（1977-），男，河南陜縣人，碩士，講師，研究方向：電子電氣、控制理論及應(yīng)用。