單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)研究

董雪峰，杜剛，高山

（1.鄭州電力高等專(zhuān)科學(xué)校，河南鄭州，450000；2.鄭州市電力能效智能管理工程技術(shù)研究中心，河南鄭州，450000）

1 單片機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介

單片機(jī)主要是由控制器，運(yùn)算設(shè)備，數(shù)據(jù)輸入和輸出設(shè)備以及存儲(chǔ)器組成的一種嵌入系統(tǒng)。如今，作為一種相對(duì)常用的控制系統(tǒng)，單片機(jī)已廣泛用于社會(huì)生產(chǎn)和生活的各個(gè)領(lǐng)域，例如工業(yè)自動(dòng)化制造，儀表規(guī)模配置，電子通信，汽車(chē)工業(yè)行業(yè)有較為廣泛的應(yīng)用。與其他類(lèi)似的嵌入式系統(tǒng)相比，單片機(jī)擁有眾多優(yōu)勢(shì)，體積小重量輕，方便攜帶。在系統(tǒng)的集成度上相對(duì)于其他嵌入系統(tǒng)要更高，對(duì)于能源的損耗較少。從實(shí)際應(yīng)用上來(lái)看，單片機(jī)作為一種微型的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，具有越來(lái)越強(qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和指令發(fā)布功能。隨著電子設(shè)計(jì)技術(shù)的不斷改進(jìn)，單片機(jī)在獲得了廣泛的社會(huì)支持的基礎(chǔ)上，也實(shí)現(xiàn)了較為豐富的發(fā)展。為了能夠?qū)纹瑱C(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值最大的發(fā)揮出來(lái)，最重要的就是完成指令發(fā)出的任務(wù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)指定操作，才能夠?qū)纹瑱C(jī)在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值廣泛發(fā)揮出來(lái)。如圖1所示AT89S52單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。

圖1 AT89S52 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 單片機(jī)應(yīng)用電子技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

2.1 提升系統(tǒng)穩(wěn)定性

單片機(jī)處理數(shù)據(jù)的工作流程，首先是將數(shù)據(jù)收集整理存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中，在經(jīng)過(guò)不同指令的下達(dá)之后，進(jìn)入相應(yīng)的工作模式，完成數(shù)據(jù)的處理工作。在單片機(jī)工作期間，數(shù)據(jù)庫(kù)的主要作用在于為存儲(chǔ)器輸送相關(guān)信息參數(shù)，完成數(shù)據(jù)的備份工作，在收到相應(yīng)指令之后，單片機(jī)系統(tǒng)會(huì)接收指令，告知相關(guān)系統(tǒng)，聯(lián)合存儲(chǔ)器以及控制器開(kāi)展工作，獲取指令代碼，完成指定任務(wù)。單片機(jī)在電子技術(shù)領(lǐng)域的工作實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制，尤其在指令的下達(dá)過(guò)程中需要對(duì)指令的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)的了解，對(duì)一些指令需要進(jìn)行編輯，以便于保證單片機(jī)可以準(zhǔn)確的識(shí)別指令信息，完成技術(shù)工作。單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，使得整個(gè)工作的流程更加具有準(zhǔn)確性，在一定程度上使電子技術(shù)的可靠性得以提升。

2.2 強(qiáng)化系統(tǒng)抗干擾能力

將單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用到電子技術(shù)當(dāng)中，與傳統(tǒng)的電子技術(shù)相比，增加了許多新的性能，一方面可以改變系統(tǒng)的非線(xiàn)性行為，提高穩(wěn)定性；除此之外，也提高了系統(tǒng)的工作效率，而且大大降低了外界的干擾影響。電子技術(shù)的影響因素要有內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外部環(huán)境對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響，通常都是通過(guò)這兩方面來(lái)發(fā)揮作用的，而這兩個(gè)因素最終通過(guò)的途徑都是歷經(jīng)干擾系統(tǒng)，因此，將單片機(jī)應(yīng)用到電子技術(shù)當(dāng)中，大大降低了干擾因素帶來(lái)的影響，提高了工作的效率。

3 單片機(jī)技術(shù)與電子信息技術(shù)的關(guān)系及應(yīng)用

3.1 工業(yè)控制領(lǐng)域中的硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)的操控比較簡(jiǎn)單，一般可以直接通過(guò)接口來(lái)操控后面的設(shè)備，而且效率十分高，可以同時(shí)控制軟件和硬件設(shè)施，大大節(jié)約了操縱的時(shí)間，目前單片機(jī)的應(yīng)用也非常高效，大部分都是通過(guò)自動(dòng)化操作來(lái)進(jìn)行，比如目前常用的門(mén)禁系統(tǒng)只需要設(shè)置簡(jiǎn)單的程序，就可以讓計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，來(lái)實(shí)施開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)的操作，這大大提高了工作的效率，而且節(jié)省了大量的時(shí)間和人力。其工作原理如下：先由信號(hào)輸入通道來(lái)進(jìn)行信號(hào)的采集，然后將信號(hào)通過(guò)不同的渠道傳輸出去，最終到達(dá)指令部實(shí)施指令。單片機(jī)I/O模塊可以經(jīng)過(guò)輸入線(xiàn)采集數(shù)據(jù)，如果在運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有收集到信號(hào)，則會(huì)通過(guò)外部的線(xiàn)路連接來(lái)進(jìn)行信號(hào)的傳輸。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，廣泛使用單片機(jī)，在設(shè)備內(nèi)部保存順序控制、邏輯運(yùn)算以及定時(shí)操作的指令，經(jīng)過(guò)I/O模塊完成對(duì)設(shè)備的管理控制。整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行的過(guò)程中有著較高的可靠性和安全性，因此，對(duì)于工業(yè)領(lǐng)域的提升有著明顯的促進(jìn)作用。如圖2所示一種高壓試驗(yàn)控制箱原理圖。

圖2 一種高壓試驗(yàn)控制箱原理圖

3.2 工業(yè)生產(chǎn)智能化設(shè)備

工業(yè)領(lǐng)域逐漸引入更多的智能化設(shè)備，這些智能化設(shè)備在于自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合的作用下，使得工業(yè)領(lǐng)域的各項(xiàng)工作效率得以提升。越來(lái)越多的公共服務(wù)系統(tǒng)以及工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備開(kāi)始將信息技術(shù)納入到產(chǎn)業(yè)發(fā)展的行列中，為了能夠更加準(zhǔn)確地輸出數(shù)據(jù)，采用自動(dòng)化的智能設(shè)備，對(duì)于工業(yè)發(fā)展有著十分重要的影響。除此之外，工業(yè)生產(chǎn)所使用的智能設(shè)備安裝了報(bào)警系統(tǒng)和雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)，這些功能也被廣泛地應(yīng)用在單片機(jī)中，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)就可以查看到各設(shè)備的運(yùn)行情況，便于單片機(jī)對(duì)集中領(lǐng)域的控制，尤其是在發(fā)生運(yùn)行異常時(shí)能夠及時(shí)的報(bào)警，提供故障信號(hào)。在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，由于所涉及到的功能較多，在設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，不能夠在短時(shí)間內(nèi)做好故障的排查工作，一方面會(huì)浪費(fèi)大量的時(shí)間精力去排查故障，另一方面也不利于工作效率的提升，然而將智能化設(shè)備引入到單片機(jī)中，就可以提高系統(tǒng)的集成能力，在設(shè)備發(fā)生運(yùn)行故障時(shí)，通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)能夠?qū)⑾嚓P(guān)信號(hào)傳遞到系統(tǒng)中，便于找到故障所發(fā)生的具體位置，及時(shí)排除安全隱患，這對(duì)一工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行而言是十分重要的。如圖3為試驗(yàn)變壓器內(nèi)部模擬原理圖。

圖3 一種試驗(yàn)變壓器內(nèi)部模擬原理圖

3.3 程序開(kāi)發(fā)

隨著信息化社會(huì)的快速發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的程序開(kāi)發(fā)工作在電子技術(shù)領(lǐng)域也扮演著重要角色。由于單片機(jī)在電子技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展較為迅速，為了能夠提升單片機(jī)在電子領(lǐng)域的工作效率，還需要對(duì)單片機(jī)程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)全方位的控制和操作，讓單片機(jī)在接收工作指令之后，能夠在短時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的指定工作。對(duì)于單片機(jī)而言，讀取參數(shù)信息是十分重要的，有利于提高電子系統(tǒng)設(shè)備的集成能力，保證設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行功能趨于穩(wěn)定，在精確的數(shù)據(jù)操作下，能夠完成各項(xiàng)程序工作。當(dāng)前我國(guó)的智能設(shè)備最主要使用的系統(tǒng)為WINDOWS系統(tǒng)，由于單片機(jī)比該系統(tǒng)擁有更快的數(shù)據(jù)傳輸能力，將其應(yīng)用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后會(huì)擁有比WINDOWS系統(tǒng)更高的優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化的操作，以便于維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

4 結(jié)語(yǔ)

在工業(yè)化快速發(fā)展的社會(huì)，電子技術(shù)的發(fā)展逐漸占領(lǐng)我國(guó)的各大工業(yè)領(lǐng)域，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用更借助互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)領(lǐng)域效率的提升，推動(dòng)了工業(yè)領(lǐng)域的硬件建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)技術(shù)的自動(dòng)化發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)的單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)可以應(yīng)用于各大公共服務(wù)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制功能，這樣的革新發(fā)展，不僅是我國(guó)的智能化設(shè)備實(shí)現(xiàn)了更新?lián)Q代，更是提高了智能化設(shè)備控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在未來(lái)單片機(jī)技術(shù)仍然會(huì)在信息工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮著重大作用。信息工業(yè)化的發(fā)展讓越來(lái)越多的智能設(shè)備開(kāi)始在各個(gè)行業(yè)發(fā)揮關(guān)鍵作用，也提升了各行業(yè)發(fā)展的效率。單片機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，與電子技術(shù)的結(jié)合實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，與此同時(shí)，單片機(jī)技術(shù)在電子技術(shù)中的發(fā)展也將在未來(lái)的產(chǎn)業(yè)發(fā)展中扮演著更為重要的角色。