智能化電子產品中單片機技術的運用

焦作師范高等專科學校 安洋 李慧 元倩倩

單片機技術對于現代電子產品而言具有不可替代的重要作用，通過將其與智能化應用目標、方案相結合，能夠進一步發(fā)揮其部署優(yōu)勢，有利于強化電子產品適用性，為未來社會發(fā)展提供重要發(fā)展支持。本文主要針對智能電子產品應用單片機技術進行深入研究，通過結合實際應用案例進行分析，能夠明確單片機在智能化電子產品方面的應用方向，有利于為進一步推廣提供重要參考。

1 單片機技術簡析

單片機內部結構獨立性較強，在實踐部署中，單片機首先需要結合指令信息進行信號處理，通過CPU 對內部組件協調，使復雜化任務能夠分解為較為單一的指令，并完成基礎分配[1]。運行結束時，即可將相關信息存放至單片機內部，并按照既定流程傳送基礎指令，實現外在任務目標的接收與處理。單片機屬于易部署、可拓展性強的應用方案，其具有多種基礎特征，能夠在多個領域發(fā)揮重要支持作用。

2 智能化單片機應用特征探索

2.1 拓展特征

單片機本身具有完備的基礎功能結構，其能夠充分利用拓展性編寫方式，在多個目標場景下有效執(zhí)行相關任務，同時整合數據內容進行存儲或上傳?？梢杂行岣呦嚓P系統(tǒng)拓展性，實現高效率、高質量的操作計算目標。除此之外，單片機結合智能化需求，對內部模塊運作方式進行針對性配置，實現多樣化功能目標，具有重要的經濟性意義。

2.2 集成特征

單片機與其他系統(tǒng)架構相對比，屬于高度集成化功能框架。通過智能化設計能夠有效提高設備工作效率，有利于解決實踐應用中存在的集成化任務需求，建立完整的智能化體系。除此之外，單片機允許將子系統(tǒng)整合至智能化架構內，能夠在一定程度上節(jié)約成本，并增強系統(tǒng)穩(wěn)定性，為后續(xù)維護環(huán)節(jié)高效率展開提供重要支持[2]。

2.3 適用特征

單片機結構較為簡單，同時基礎功耗低，能夠以集中化架構實現復雜性功能。在智能化框架中，通過部署單片機方案，能夠顯著提高設備適用性，使其在諸多惡劣條件下進行應用，如高溫、高濕度、強振動環(huán)境等。通過科學部署單片機方案，智能化電子產品的基礎適用性能夠得到充分增強，進而在社會層面得到廣泛應用，實現理想發(fā)展目標。

3 單片機在智能電子產品中的應用策略研究

3.1 家用條件智能化電器

單片機智能化方案針對特定場景應用具有良好部署優(yōu)勢，如家用大型電子設備等。在實踐設計過程中，結合模塊化框架，應用單片機進行功能設計，使電子設備能夠擺脫傳統(tǒng)限制，相對于傳統(tǒng)設計方式，單片機家用電器能夠縮小應用體系，簡化內部電路，使復雜設計功能可以在集中電路內完成相關操作，進一步降低電器損壞可能性，實現理想應用目標。除此之外，單片機智能化架構也可以為后續(xù)維護流程預留便捷條件，如快速更換組件、升級內部功能等[3]。

3.2 車載環(huán)境智能化設備

汽車載具在現代社會中具有重要應用意義，為進一步強化智能化部署適用性，應當明確單片機智能電子設備在汽車載具中的應用方向。通過采用單片機設計汽車智能化設備，能夠提供多樣化基礎功能，包括全球定位導航、低級別輔助駕駛、主動安全監(jiān)測等。單片機可以利用車載傳感器裝置，收集周邊信息情況，并將其匯總至ECU 車載電腦或內部CPU[4]。與傳統(tǒng)設計方案相對比，單片機對于惡劣環(huán)境條件的適應能力較強，同時可以在低功耗條件下維持完整運行功能，因此其在汽車智能化應用方面具有顯著優(yōu)勢。

3.3 醫(yī)療場景智能化配置

單片機所具有的高穩(wěn)定性與可拓展性能夠在多種智能化方案中應用，如醫(yī)療電子設備方面等。醫(yī)療設備需要保證部署階段具有良好的運行穩(wěn)定性，因此設計應用中，應當將單片機技術與設備部署目標相結合，按照功能需求進行程序編寫。例如，醫(yī)療智能化消毒與生命體征設備檢測等，單片機方案需要結合環(huán)境條件，設計相關電路與程序功能，確保運行任務能夠正常完成，實現理想部署目標。通過科學設計相關智能化應用，能夠充分利用單片機所具有的穩(wěn)定拓展特性，實現理想部署目標。

3.4 通信網絡智能化管理

現代通信網絡在智能化部署方面仍然存在一定程度的缺陷，為盡可能提高適用性與可靠性，科學融合兩者設備架構，通過智能化設計，實時監(jiān)測內部組件情況，并變更通信應對方式，有效提高信息傳輸效率與質量，同時降低了維護難度，具有良好的經濟部署意義。單片機智能化設計可以與通信網絡相結合，使通信設備能夠積極利用傳感器，監(jiān)測環(huán)境與內部條件情況，有效提高運行穩(wěn)定性[5]。同時，單片機還能夠整合部分信號傳輸子系統(tǒng)，在一定程度上分擔通信設備壓力，提高系統(tǒng)運行可靠性，甚至在緊急情況下作為后備系統(tǒng)啟用，實現應急通信效果。

3.5 語音識別智能化操作

智能化應用場景中，語音控制屬于較為常見的發(fā)展趨勢之一。通過采用語音部署，能夠有效節(jié)省手動操作所需時間，同時提高設備運轉效率，為智能化場景構建提供重要支持，同時還可以提高響應速率，僅需付出部分可拓展性代價即可。因此，在基礎功能需求較為簡易的場景下，應用單片機進行智能化語音部署，能夠有效節(jié)約資金并提高設備響應效率，實現理想設計目標。單片機能夠利用波形編碼等基礎方案，實現采集語音、整合信息、識別內容等多個基礎目標[6]。內部設備在接收相關信號后，會自動進行壓縮與固化處理，隨后根據預先編制的程序代碼完成組合操作，調用不同的功能接口實現任務目標。在這一過程中，單片機功耗級別較低，同時集成化程度高，因此可以有效減少設備芯片數量，并應用中斷等技術措施減少信息調用，實現最佳部署效果，有效提高智能化語音識別場景的應用價值。

4 智能化電子產品單片機設計實踐案例分析

4.1 案例概述

智能化電子產品設計具有多種應用場景與基礎功能，本次案例選擇室內燈光智能控制框架設計作為主題，采用單片機方案完成相關體系部署，確保其整體應用效果能夠達到理想標準。在設計過程中，需要首先明確基礎系統(tǒng)架構，隨后探索硬件設計方式并明確軟件部署策略，綜合分析應用部署效果，以證明單片機方案在智能化電子產品中的設計價值。

4.2 系統(tǒng)架構

本次智能化電子產品架構主要包括單片機、傳感檢測模塊與其他基礎模塊，基礎框架如圖1所示，在設計過程中應當注重其基礎關聯性與設備可執(zhí)行性。例如，設備正常運行階段需要根據相應傳感標志執(zhí)行開關動作，各個標志信息應當與場景內的光照產品或其他類型模塊相關聯。單片機核心在讀取基礎標志數據后，通過內部軟件編寫信息制定后續(xù)動作，實現繼電器自動化開關與其他操作目標，有效完成智能場景動作任務。本次電子設備選擇面向大學自習室等內部場景進行設計，其需要根據人員分布情況或經過情況進行自動開關，并利用熱釋電人體探測模塊檢查室內是否存在自習人員。數據經過單片機BISS 芯片處理后返回相應模塊進行識別與判斷，完成時通過光敏電阻轉換開展信息比較，實現智能綜合處理目標[7]。除此之外，單片機還需要負責讀取室內光照強度狀態(tài)，避免在白晝開啟不必要的燈光，導致電力無端浪費情況出現。

圖1 系統(tǒng)框架示意Fig.1 Schematic diagram of the system framework

4.3 硬件設計

4.3.1 熱釋電人體探測

在本次案例中，人體探測相關硬件實現主要建立在熱釋電模塊基礎上。通過采用單片機處理器BISS 系列，結合熱釋電RE200B 應用傳感器，能夠顯著提高檢測效率并降低誤識別可能性。RE200B 屬于被動傳感類型，其能夠在單片機處理支持下實現智能運動檢測目標[8]。在實際應用中，應當通過軟件編程方式提高元件基礎靈敏度，使其能夠在大學自習室環(huán)境下得以充分應用，積極探測學生頭部、手部動作。單片機處理器應當針對負載切換干擾展開抑制處理，并將采集信號傳輸至熱釋電傳感器。通過輸出人體檢測數值，實現理想工作目標，有效提高基礎硬件穩(wěn)定性。

4.3.2 光照強度檢測

光照強度檢測屬于本次智能化電子設備的重要功能之一，在單片機電路中，光敏電阻白日約為2K2、夜間約為2M2。在光照強度由明亮過渡至陰暗的過程中，光敏電阻會隨著基礎強度變化而產生信號改變，同時兩端電壓也會在0 ～5V 之間波動。因此，在硬件設計階段應當采用增益強度較高、頻率補償運算穩(wěn)定的放大模塊，使其能夠在電壓跟隨條件下運行，減少負載波動帶來的負面影響，實現智能化光電轉換目標。通過將光照強度轉變?yōu)榛A電壓數據，傳輸至單片機輸入端口進行采樣，即可獲得當前環(huán)境光照預設電壓信息。

4.3.3 溫度檢測

大學自習室環(huán)境相對于傳統(tǒng)場景而言，對智能化功能提出了多樣化需求。為滿足學生自習標準，本次設備在環(huán)境燈光檢測基礎上進一步追加了溫度智能化控制功能，使自習條件能夠得到有效控制。硬件層面，單片機與溫度檢測模塊的連接通常采用兩種方式，即VCC 外部電源GND 接地、I/O 直接與單片機I/O 連接，另一種為寄生電源供電、I/O 連接上拉電阻[9]。本次案例主要應用外部電源方案，單片機CPU 需要首先進行初始化操作，隨后進行ROM 調用與處理命令。完成后，應當針對存儲器進行直接訪問，使相關信息能夠得到有效整合與分析。

4.4 軟件層面設計

本次案例的軟件設計目標為強化智能特性，充分發(fā)揮單片機的應用價值。實踐過程中，需要將自習室劃分為多個基礎區(qū)域，同時在區(qū)域內安裝光照與溫度控制設備。由于自習室環(huán)境的溫度與光照強度一致性通常較為良好，因此可以在軟件編寫過程中將其視為相同狀態(tài)，使溫度與光照檢測能夠集中在單片機系統(tǒng)層面。軟件設計體系中，應當保證燈光標志變量與風扇標志變量得到充分明確，同時按照相應區(qū)域的信息變動情況，決定是否開關燈光、風扇設備[10]。在軟件智能化模式下，單片機應當定期針對區(qū)域內人員情況進行檢查。如果人員數量為0，則自動切斷燈光與溫度控制設備。如果檢測到人員活動，則根據光照與溫度情況接通相應設備，實現智能化管理目標。

4.5 設計應用效果

通過實踐設計與部署，能夠證明該單片機智能化電子設備具有檢測人員活動與光照情況的功能，同時可以根據實際條件，對設備進行高效率控制，有利于節(jié)約能耗投入，提高自習室環(huán)境舒適性。同時，本系統(tǒng)將相關模塊與單片機進行高度集中設計，僅預留繼電器開關接口，安裝便捷程度高、制作投入成本低，具有良好的部署經濟性，能夠在大學自習室等類似場景下進行應用。通過此類實踐設計方式能夠證明，單片機在智能化電子設備中具有良好部署價值，能夠實現優(yōu)秀的拓展性與穩(wěn)定性，有利于相關功能順利實現。

5 結論

綜上所述，通過將單片機技術方案應用至智能化電子產品中，能夠充分發(fā)揮其應用特性，使電子產品基礎穩(wěn)定性、適用性得到顯著提升。同時，單片機技術還可以根據實際應用條件，設置針對功能電路，具有完善智能化框架、提高電子產品經濟性的重要作用，應當進行應用與推廣。