單片機在電子技術中的應用探究

石 靜

（重慶四聯(lián)測控技術有限公司，重慶 401120）

隨著我國經(jīng)濟、科技的迅速發(fā)展，電子技術不斷地進行著革新。在此背景下，以單片機為代表的電子學技術正朝著更廣泛、更成熟的方向發(fā)展。

1 單片機的概念

單片機又稱單片微控制器，是將整個計算機系統(tǒng)的全部功能集中在一個芯片上，相當于一個微型的計算機，具有體積小、重量輕、不占空間的特點，為其應用和發(fā)展帶來了諸多方便[1]。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，微處理器逐漸成為其中一個重要的分支。該微處理器易于攜帶，集成度高，價格低廉，能為數(shù)據(jù)處理提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)分析環(huán)境，確保數(shù)據(jù)系統(tǒng)的正常工作[2]。

2 單片機的運行原理

單片機的操作流程主要由獲取指令、分析指令及執(zhí)行指令三部分組成。獲取指令指程序計數(shù)器從存儲的命令中讀出并將其傳遞至命令寄存器。分析指令就是解碼指令，并對其屬性進行分析。執(zhí)行指令指對指令進行分析后，逐項執(zhí)行，表明出現(xiàn)了一個錯誤或等待一個錯誤，最后完成了控制[3]。

3 單片機在電子技術中的應用優(yōu)勢

隨著電子技術的飛速發(fā)展，各種類型的電子設備也隨之進入了人們的視線。由于采用了單片機，因此，人們對電子技術的可靠性、安全性給予了極大的關注。EFT 技術是以單片機為核心的電子技術的雙重保障。EFT 技術不僅能有效地抑制噪音，還能提高單片機的工作可靠性。一旦出現(xiàn)什么問題，立刻就會被抹去，以保證電子技術的安全性。各類家用電器是人類生活中不可或缺的一部分，其種類、作用都在與時俱進。將單片機用于家用器具，可以使其智能化。各種家電都有其自身的特性，運用微機對其特性進行高效的編程，可以使其在功能上得到加強，在功能上也更加突出?，F(xiàn)在，智能家居越來越受到人們的重視，它也不斷增加了人們的生活。采用單片機對家電進行智能控制，使其更具穩(wěn)定性，更適用于家庭生活。采用微型計算機，既能確保家電產(chǎn)品的功能多樣化，又能拓展辦公場所，為家電產(chǎn)品的應用創(chuàng)造更好的平臺。由于微型計算機的耗電量很小，所以很多設計者把它和家用產(chǎn)品結(jié)合起來。例如，通過使用單片機，能夠在一定的時間內(nèi)對洗滌機進行控制，并且能夠在一定的時限內(nèi)完成清洗。通過按下按鈕，單片機會根據(jù)指令進行計時。同時，利用微波爐的特點，對微波加熱的時間、溫度進行控制。

（1）運算速度越來越快。MUP 所展示的高速操作使得時鐘頻率不斷提高，這是MUP 技術發(fā)展的一個重要特點。而單片機則不一樣，它可以在不犧牲計算速度的前提下，減少時鐘頻率，以改善單片機的抗干擾性和降噪性能。通過對單片機內(nèi)部的時序列表進行修改，提高了計算速度，而不會對其內(nèi)部的時鐘頻率產(chǎn)生任何影響。在電子技術方面，單片微處理器的優(yōu)勢是顯而易見的。

（2）在沒有電腦技術支持的情況下，單片機的顯示功能是不可或缺的。而在半導體技術的支持下，CPU 的性能也得到了極大的提高。微處理器具有多種功能，可供使用者選擇最適合自己的單片機。將此產(chǎn)品與單片機相結(jié)合，可以極大地提高設備的使用壽命，減少運行費用[4]。在研制微處理器和電子技術產(chǎn)品的過程中，可根據(jù)不同的需要選擇相應類型的微處理器，從而提高其使用壽命。

（3）采用微處理器可以保證電子技術在實際應用中的穩(wěn)定、可靠。為了提高單片機在電子技術上的應用效果，很多單片機制造商都在嘗試將EFT 技術引入到單片機中，從而大大提高了單片機在實際應用中的抗干擾性。此外，為保證整個插接技術的穩(wěn)定性，還必須采用正弦波信號。EFT 振蕩電路在工作時，如果正弦波信號受外部環(huán)境等因素的影響，會發(fā)生波形的改變，因此，必須根據(jù)脈沖信號的提示，對干擾信號進行快速、高效的處理，保證了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。

（4）在電子技術中，單片微處理器可以改善系統(tǒng)的抗干擾性，其特點是：一是抗干擾，在日常工作中，會對外界和內(nèi)部結(jié)構造成一定的干擾，但使用單片機就可以有效地解決這一問題，比如，渦流系統(tǒng)因為材質(zhì)和磁性目標的不同，會造成測量誤差，因為材質(zhì)的差異，會使被測物體的實際承中軸發(fā)生變化，而且不均勻的軸面會影響測量的準確性，而用單片機固定承中軸的旋轉(zhuǎn)位移，從而保證測量的準確性。首先，為克服隨機干擾，在生產(chǎn)過程中，由于電子產(chǎn)品的工作環(huán)境越來越復雜、越來越惡劣，產(chǎn)生噪聲的可能性也越來越大，所以采用單片機進行控制，既能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定，又能防止干擾[5]。

（5）單片式機體活性較低。微處理器的控制器、運算器、存儲器等都是由一塊微型晶片構成的。該芯片可以用于各種電氣系統(tǒng)，不管是安裝位置還是外部造型，都能滿足用戶的需求，大大降低了占地面積，降低了相關電氣設備的重量。

（6）采用單片機控制功耗低。單晶硅是單晶硅的主要部件，其體積小，功耗高，不會對相關的器件造成很大的壓力。

（7）可靠性優(yōu)異。該系統(tǒng)采用了總線結(jié)構，減少了晶片與晶片間的耦合，并有效地抑制了磁場對晶片造成的干擾。

（8）性價比優(yōu)秀。微處理器已被廣泛地應用于各個行業(yè)。目前，我國已有相當成熟的單片機應用。由于采用了微處理器，因此可以實現(xiàn)大規(guī)模的生產(chǎn)。

4 單片機在電子技術中的應用

4.1 在通訊設備中的應用

現(xiàn)在的通信方式以電話和手機為主，在生活中起著至關重要的作用。在通信系統(tǒng)中，微處理器的功能是不可忽略的。采用單片機實現(xiàn)了手機的語音功能，提高了系統(tǒng)的語音質(zhì)量。采用單片機進行語音識別，通過單片機對語音進行有效的識別，并將其輸入到下一步。作為手機的核心部件，單片機的語音功能越來越成熟。語音識別系統(tǒng)中的語音功能主要是由單片機完成，在語音識別和處理過程中，采用單片機完成。單片機的功能是識別輸入的語音，并把它傳遞到下一步。這在電話記錄中也扮演了很大的角色。手機在錄制過程中，需要通過微處理器的功能來進行記錄，當使用者發(fā)出命令時，由單片機立即進行反饋，從而達到錄制的目的。現(xiàn)在手機和手機都可以記錄。本發(fā)明的記錄功能是通過單片機的媒體記錄，當使用者點擊指令時，單片機會收到指令，并將其發(fā)出，最終完成錄制。

4.2 在家電中的應用

由于單片機體積小、功耗低等特點，在家電產(chǎn)品的設計與生產(chǎn)中得到了廣泛的應用。通過設計者的設計，把微處理器放置在家用電器中，可以使微處理器的優(yōu)點得到最大程度的發(fā)揮，從而達到集成、智能化的目的。集成化和智能化，不但使家電的使用更加方便，同時也使其性能得到很大的改善。比如，家用洗衣機能在一定的時間內(nèi)完成洗衣，而這一工作則主要是靠微處理器，使用者按下按鈕，單片機接收命令，然后單片機對時間進行控制，最后完成訂單，從而實現(xiàn)預定。微波爐內(nèi)的微波加熱溫度由單片機控制。在冰箱中，主要是為了滿足食物的特性而作出合理的選擇，這樣才能讓冰箱更好的保存食物[6]。

4.3 在儀器儀表中的應用

隨著科學技術的進步，人民的生活水平也在不斷地提高，人們對產(chǎn)品精度的要求也會越來越高。很多工業(yè)都在發(fā)展和完善工具的使用標準。比如，在航空行業(yè)，精確地了解目標的方位和方位是保證駕駛員和乘客安全的關鍵。這就需要高精度的儀器設備。航空飛行的安全性要求高精密的儀器設備。由于單片機具有高度集成、高可靠性等特點，因此，在航空工業(yè)生產(chǎn)中，必須加強對儀器的處理與控制，以提升智能程度，減少安全事故的發(fā)生。

在電力工業(yè)中，儀器設備的質(zhì)量好壞，將影響整個工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。該儀器具有實時采集、處理數(shù)據(jù)的能力，擴展了儀器系統(tǒng)的功能。同時，利用可靠的數(shù)據(jù)，可以實現(xiàn)儀器的一體化和協(xié)同。隨著微處理器技術的不斷發(fā)展，將會使監(jiān)測環(huán)境更加完善，使儀器設備更加智能化。例如，采用單片機對風機塔筒內(nèi)的儀器進行控制，可以有效地改善其穩(wěn)定性，確保測試結(jié)果的準確性。采用EFT 技術，可以有效地改善系統(tǒng)的抗干擾性，確保系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，減少事故的發(fā)生。隨著半導體技術的進步，微控制器也在不斷更新，微控制器的技術水平也在不斷提高。隨著CPU 種類的日益增多，微處理器的性能也將進一步提高，達到8位，16位，32位[6]。

4.4 在工業(yè)控制領域的應用

將微處理器用于工業(yè)控制，既能改善產(chǎn)品的質(zhì)量，又能保證產(chǎn)品的生產(chǎn)效率。利用微處理器技術實現(xiàn)安全文明生產(chǎn)，為城市經(jīng)濟的快速發(fā)展提供了良好的經(jīng)濟計劃平臺。以風電為例，將單片機引入到風電系統(tǒng)的控制中，實現(xiàn)了對風機的智能、遙控，確保了系統(tǒng)的運行精度。在風機內(nèi)部，單片機是消防自動報警系統(tǒng)中的重要組成部分，它的功能是對各類數(shù)據(jù)進行分析、處理，并通過智能協(xié)同平臺實現(xiàn)。在風電機組中采用單片機，不僅可以提高計算效率，而且還可以保證風電機組的運行。在一些危險行業(yè)，為了使裝置的自動化，必須使用微機。采用單片機技術，使生產(chǎn)成為可能，通過對高校的信息采集與控制，使儀器達到智能化、自動化的目的。在核電等高風險行業(yè)，單片機的應用前景是非常廣闊的。

4.5 在醫(yī)療器械及儀表領域的應用

在工業(yè)自動化領域，尤其是在核工業(yè)、電力、高壓工業(yè)等特定環(huán)境下，這些特殊的工作環(huán)境對人類的健康和生命安全具有重要的意義。通過采用單片機實現(xiàn)對報警、管路操作系統(tǒng)等科學的控制。在醫(yī)療設備行業(yè)，由于醫(yī)療條件、技術水平的不斷提高，對檢測手段的要求也越來越高。在醫(yī)學儀器中，利用單片機對各種病癥進行實時的分析，幫助醫(yī)師做出正確的判斷，從而提高診斷的精確度、及時性，并為患者提供全面的診療方案。采用單片機對醫(yī)學數(shù)據(jù)進行嚴密審核，確保了數(shù)據(jù)的準確性，減少了差錯[7]。同時，應用單片機對醫(yī)院的檔案管理和數(shù)字化檔案的建設也有很大的幫助。在X 光檢查等方面，利用單片機對病人的病情進行快速的診斷，提高了醫(yī)療質(zhì)量。此外，將微處理器用于醫(yī)療設備，能檢測出多種疾病，提高藥物使用的精確度，并能使儀器結(jié)構更合理，通常包括超聲波檢測、分析儀器、呼吸系統(tǒng)等。因此，儀器的品質(zhì)將直接關系到一個國家的生產(chǎn)水平，而隨著微處理器和儀器的數(shù)字化發(fā)展，其可靠性、準確性和故障率都將大幅提高。

5 結(jié)束語

隨著科學技術的飛速發(fā)展，電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在不斷地向前發(fā)展。單片機是嵌入式系統(tǒng)的典型代表，在各行各業(yè)中得到了廣泛的應用。今后這種單片劑的應用將會更加廣泛，而且通過一系列的方法和手段來強化單片劑的研制，對于整個人類都是一項非常有意義的工作。