嵌入式微控制器的應(yīng)用探究

黃家睿

摘要：隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，在社會的各個領(lǐng)域嵌入式技術(shù)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。而嵌入式系統(tǒng)當(dāng)中，核心是嵌入式處理器，其中嵌入式微控制器（單片機(jī)）已經(jīng)成為代表性的嵌入式處理器，目前各種類型單片機(jī)不斷升級，也逐漸完善了相關(guān)開發(fā)技術(shù)，使其有著更加多元化的功能和類型，推動其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：嵌入式單片機(jī);電子技術(shù);應(yīng)用案例;

引言

本文闡述利用嵌入式單片機(jī)技術(shù)能夠促進(jìn)應(yīng)用的發(fā)展和創(chuàng)新，分析單片機(jī)的基本構(gòu)造和應(yīng)用優(yōu)勢，單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用案例。

1單片機(jī)的基本構(gòu)造與特點(diǎn)

單片機(jī)的基本構(gòu)造。單片機(jī)是集成性的一種電路芯片，同時它也是一個小型的計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)利用較大規(guī)模的集成電路技術(shù)，來集成只讀存儲器、轉(zhuǎn)換器、中央處理器、隨機(jī)存儲器等各種處理器，將這些集中于一個很小的硅片上。隨著單片機(jī)不斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域，其已經(jīng)在我國生活生產(chǎn)的各方面得到滲透，無論何種行業(yè)，都開始離不開單片機(jī)，在這其中典型的有傳遞計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、飛機(jī)上管控的各類儀表、工業(yè)生產(chǎn)自動化中的數(shù)據(jù)分析和處理等，此外，在平時生活當(dāng)中，經(jīng)常使用的IC卡也運(yùn)用了單片機(jī)[1]。單片機(jī)已經(jīng)從最初的8位，發(fā)展到現(xiàn)在的600MHz的高速單片機(jī)，其構(gòu)成了一個小而完善的微型計算機(jī)系統(tǒng)。多樣化數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)能夠讓單片機(jī)完成各項復(fù)雜的運(yùn)算。單片機(jī)從整體構(gòu)造來說，一部分是存儲器，另一部分是運(yùn)算器，還有一部分是控制器。對于存儲器來說，其是單片機(jī)組成當(dāng)中十分重要的一部分，存儲器單元的每一個地址都是不同的。對于運(yùn)算器來說，負(fù)責(zé)邏輯運(yùn)算的ALU是核心的部分，但其不是最高工作頻率的部位，實(shí)際當(dāng)中累加器ACC是使用頻率最高的部位。對于控制器來說，其在單片機(jī)的CPU中，主要起到神經(jīng)中樞的作用。在控制器構(gòu)成當(dāng)中，程序計數(shù)器PC的實(shí)際操作，需要依據(jù)中央處理器所指定的地址，在寄存器中需要將對應(yīng)的指令字節(jié)進(jìn)行存放，然后利用寄存器的功能，翻譯指令代碼為相應(yīng)的控制信號，這樣使得在相應(yīng)的時間能夠?qū)⒈粩y帶的信號與時鐘脈沖進(jìn)行結(jié)合，從而產(chǎn)生控制信息，其能夠在中央控制器內(nèi)起到控制協(xié)調(diào)的作用。單片機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢。在產(chǎn)品構(gòu)建中運(yùn)用單片機(jī)，往往有著較長的使用時間。對于使用產(chǎn)品的人員來說，能夠有效降低對產(chǎn)品的頻繁更換，減少成本的投入。通常微處理器都具有較長的使用壽命。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的快速發(fā)展，不斷加快了單片機(jī)中央處理器的更換速度，這樣用戶在對產(chǎn)品進(jìn)行選擇的時候，會有更多的選擇余地，在當(dāng)下多種類型單片機(jī)的一起使用是電子技術(shù)運(yùn)用的趨勢，當(dāng)前像手機(jī)上的嵌入式單片機(jī)，對于有需要的部件，只需要升級該部分就可以了。單片機(jī)的運(yùn)行速度不僅很快，還十分的可靠，有著十分靈活的運(yùn)用方式，使得單片機(jī)得到了非常廣泛的應(yīng)用。在電子技術(shù)中，為了增強(qiáng)單片機(jī)的競爭性，擴(kuò)大其運(yùn)用范圍，需要相關(guān)工作者加強(qiáng)研究。例如，對單片機(jī)的時序列表進(jìn)行優(yōu)化，使運(yùn)算速度得到提高。對單片機(jī)的抗干擾能力得到有效增強(qiáng)，使其更加的安全可靠。

2單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用案例

2.1在智能儀表領(lǐng)域中的應(yīng)用

經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展使得生產(chǎn)技術(shù)有了明顯的提高，能夠依據(jù)人們的個性化需求，來為人們準(zhǔn)確地提供產(chǎn)品，使生產(chǎn)更加的智能化。單片機(jī)的高度集成化，使其能夠加快智能儀表的更新。利用數(shù)字化管理平臺，能夠使設(shè)備有著更強(qiáng)的主動分析能力和處理能力。由于單片機(jī)有著較高的集成度和可靠性，在航空航天領(lǐng)域當(dāng)中得到了應(yīng)用，能夠使這一領(lǐng)域的儀器儀表有著更強(qiáng)的處理能力和控制能力，從而推動智能化發(fā)展，減少事故發(fā)生。

2.2在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

在早期單片機(jī)的應(yīng)用主要在無線通信、圖像處理等領(lǐng)域當(dāng)中，這是由于早期的單片機(jī)有著高昂的成本，通常只能用于比較高端的領(lǐng)域，也因?yàn)檫@個時候的單片機(jī)還缺乏完善的研究制作和開發(fā)技術(shù)，隨著單片機(jī)不斷加強(qiáng)功能化、專業(yè)化發(fā)展，單片機(jī)逐漸進(jìn)入軍事、工業(yè)控制領(lǐng)域。單片機(jī)憑借著較高的性價比、優(yōu)秀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其在工業(yè)控制領(lǐng)域當(dāng)中快速取代了數(shù)字門電路的壟斷地位。DSP系列單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域有著最為廣泛的應(yīng)用，其信號處理技術(shù)優(yōu)異，數(shù)據(jù)傳輸能力較強(qiáng)，推動了工業(yè)控制的新發(fā)展。在一些易對人體產(chǎn)生危害的項目中，單片機(jī)有著巨大的用途，例如，在核工業(yè)中，單片機(jī)能夠代替人員對很多復(fù)雜的操作進(jìn)行完成，且與人工操作相比，準(zhǔn)確率有著很大的提升。單片機(jī)數(shù)據(jù)采集能力及控制力的優(yōu)異，使得其在自動化生產(chǎn)中也有著顯著的優(yōu)勢，特別是在自動組裝流水線生產(chǎn)當(dāng)中，單片機(jī)發(fā)揮了巨大的作用。

2.3在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用

隨著人們生活質(zhì)量的不斷上升，更多的人開始關(guān)注自身的健康，一旦感覺不舒服，就會及時去醫(yī)院，這樣會增加醫(yī)院的客流量，但同時也對醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)有了越來越高的要求。但是從整體來看，我國的醫(yī)療衛(wèi)生體系還不夠完善。例如，在覆蓋面上還不夠全面，一些偏遠(yuǎn)地區(qū)有著較低的醫(yī)療技術(shù)水平，較差的住院設(shè)施等，這嚴(yán)重影響了居民的就醫(yī)效果，同時也制約了國民身體素質(zhì)的提高。隨著經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，很多醫(yī)院將單片機(jī)引入進(jìn)來，來對醫(yī)療設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，提高醫(yī)療條件和醫(yī)療水平，通過利用單片機(jī)的優(yōu)勢，醫(yī)生能夠?qū)Σ∪说木C合情況進(jìn)行更全方位的分析和了解，能夠更方便、更準(zhǔn)確地尋找病因，同時還能依據(jù)病情，為患者提供更科學(xué)有效的治療方案，大大提升了醫(yī)療水平，促進(jìn)了醫(yī)療事業(yè)的健康發(fā)展。

2.4在智能家居中的應(yīng)用

人們生活品質(zhì)的提高，使得人們對居住環(huán)境有了越來越高的要求。隨著人們對智能家居產(chǎn)業(yè)需求的增加，使得其有著快速的發(fā)展，當(dāng)前在國內(nèi)發(fā)展比較快比較好的智能家居公司，其中就有米家智能產(chǎn)業(yè)鏈，對這些智能家居產(chǎn)品進(jìn)行細(xì)致的觀察，就會發(fā)現(xiàn)在這其中，單片機(jī)發(fā)揮了較大的作用，從比較小的智能臺燈，到比較大的自動窗簾機(jī)，從中都有單片機(jī)的應(yīng)用。單片機(jī)使家用電器的性能得到了有效的提升，使家用電器有著更好的采集、處理信息的能力，還能對遠(yuǎn)程操作進(jìn)行有效的響應(yīng)。例如，在智能家居體系構(gòu)建當(dāng)中運(yùn)用單片機(jī)，能夠做到自動開啟空調(diào)設(shè)備，通過語音可以對家用電器直接進(jìn)行控制，且利用單片機(jī)構(gòu)建的智能門窗感應(yīng)系統(tǒng)，能夠?qū)﹂T窗的開關(guān)次數(shù)進(jìn)行記錄，且能夠設(shè)定時間進(jìn)行警報，使家居的安全性得到大大的提高。另外，將單片機(jī)安裝在家用電器中，能夠?qū)矣秒娖髟镜墓ぷ餍实玫接行У奶嵘?。單片機(jī)能夠?qū)译姷臋C(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行替代，對某些信息進(jìn)行處理。如當(dāng)前一些洗衣機(jī)能夠?qū)σ挛锏呐K污程度進(jìn)行識別，并以此為依據(jù)來對洗滌時間以及劑量進(jìn)行判斷，不僅為使用者提供方便，還對資源進(jìn)行了節(jié)約。在智能家電領(lǐng)域，將單片機(jī)與和家電原本職責(zé)進(jìn)行統(tǒng)一，有著很好的效果。

3結(jié)語

在科學(xué)技術(shù)革新下，單片機(jī)有著更加廣泛的應(yīng)用，有著更加明顯的應(yīng)用效果，單片機(jī)有著較低的能耗、方便攜帶、安全可靠等優(yōu)勢，當(dāng)前單片機(jī)主要在工業(yè)控制、家用電器等領(lǐng)域應(yīng)用，其有著越來越強(qiáng)大的功能。為了進(jìn)一步擴(kuò)大了單片機(jī)應(yīng)用的領(lǐng)域，相關(guān)專家也更加注重單片機(jī)的開發(fā)，從而促進(jìn)了單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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