电子技术中单片机的应用及开发研究

杨友根

（江苏航空职业技术学院，江苏 镇江 212134）

电子技术中单片机的应用及开发研究

杨友根

（江苏航空职业技术学院，江苏 镇江 212134）

随着我国科学技术水平的显著提升，以及国民经济的快速崛起，电子技术也取得了突飞猛进的发展，在这一过程中，离不开嵌入式系统的开发及应用所发挥的关键作用。单片机作为嵌入式系统的典型代表，已经被广泛地应用于社会生产、居民生活的方方面面，极大地满足了人们多元化的社会需求，推动着我国科学技术水平的进一步提升。文章就单片机的含义、特点进行了简要分析，重点就单片机在现代化电子技术中的应用及开发进行分析和探讨，希望能够为相关技术人员或有关部门提供一点帮助。

单片机；电子技术；存储器

作为一种典型的嵌入式系统，单片机近年来在社会各领域的应用范围越来越广，汽车电子、仪表、家电、自动化设备等领域都广泛地应用了单片机。与其他的嵌入式系统不同，单片机有着更加小巧的体积、更高的集成性和可靠性，并且功耗相对来说更低、控制能力极强、扩展容易，为便携式产品的制造创造了诸多有利条件。运算器、控制器和存储器共同组成了单片机，作为一种微型的计算机系统，单片机有着极其强大的存储功能，在电子领域发挥着重要作用。单片机主要是依据设计人员发出的指令完成运行，当设计人员将指令编入系统后，单片机便会对应相应的指令进行操作，完成相应的工作内容。

1 单片机的运行

目前，单片机这种嵌入式系统的技术已经比较成熟，在电子技术中的应用十分普遍，这主要得益于单片机十分强大的存储功能，并且只能通过a累加器与随机存取（random access memory，RAM）外存储器发生联系。所有想要传递给RAM外存储器的数据，都需要经过a累加器的帮助才能有效完成，同样，读入RAM外存储器的数据也要经由a累加器。这一点完全不同于内部RAM，内部RAM无需通过a累加器，便能实现数据的传输与读入[1]。

2 单片机在电子技术中的应用

2.1 仪器仪表

信息时代的到来，使得社会生产与生活的智能化水平越来越高，而在仪表仪器领域，对于智能化的应用也更加普遍，单片机作为一种智能化极高的微型计算机系统，具有体积小、集成性高等特点，这些强大的优势使其在仪表仪器领域发挥了巨大的作用，推动着仪表仪器行业的飞速发展。将单片机应用于仪表仪器，其强大的集成性能，不但使得设备的智能化水平和数字化水平得到了极大的提高，也在很大程度上使仪表仪器设备的测试功能、控制功能和处理功能显著提升。例如，将单片机技术应用于飞机等航空设备的仪表仪器中，能够保证仪器具有更高的集成性和准确性，最大限度避免事故发生，大大提高了航空设备中电子系统的智能化水平，确保信息能够更加准确、可靠、高效地传递[2]。

2.2 家电领域

事实上，单片机刚刚出现的时候，更多的是应用于高精尖科研领域，但随着科技水平的不断提升，其应用领域越来越广，如今已普遍存在于日常生活中，例如微波炉、电视机等家用电器的控制系统和显示系统中，都有单片机技术的应用。以电视机为例，使用单片机技术后，用户无需出门，甚至无需走到电视机前，便可以进行电视频道的选择，或是进行智能游戏；而将其应用于洗衣机后，洗衣机的各项功能变得更加智能、自动，洗衣机可以通过单片机技术的控制，根据衣物的材质、洁净程度等，进行洗涤强度、时间的自动选择；微波炉亦可在单片机的强大功能帮助下，根据用户放进去的食物类型，自动选择加热温度和时间。

2.3 医疗器械

当今时代，人们对于自身健康的关注程度，随着认知程度和生活水平的进步而有了巨大的提升，尽管在社会进步与时代发展的助推下，我国卫生医疗水平也得以显著提升，但在医疗方法、检测手段等方面依然存在一些需要改进之处，而这些弊端也给治疗质量带来了一定的负面影响。单片机技术的广泛应用，则使得这一影响有了很大的改善，实现了更多疾病的有效诊治，加强了医疗设备疾病监测的准确性和可靠性，为维护人们的身体健康提供了更大的保障。此外，各类医疗设备的结构也随着单片机的普遍使用，变得更加智能、合理。

2.4 工业控制领域

近些年来，随着科技的发展，工业自动化水平不断提升，特别是在核工业这类对人体健康损害较大且比较危险的特殊工业环境中，都广泛地应用了自动化操作，以减少负面影响。而这一类工业操作都离不开单片机的应用。单片机技术能够很好地进行数据采集并且实现过程控制，良好地完成工业化的控制管理，确保管理的高效性，进而推进整个行业的飞速发展，比如自动喷漆系统、报警系统等。

3 单片机在电子技术中的开发

3.1 CPU开发

中央处理机（Central Processing Unit，CPU）的优化与改进是目前对于单片机实际开发的重要体现，而具体的改进主要从两方面呈现：（1）开发改进单片机中CPU的总线宽度。CPU的地址总线宽度决定了寻址范围，数据总线决定了单次能取出的数据的长度。起初，CPU的地址总线宽度仅为8位，随着实际需求的增长和科技的发展，需要将其扩展为32位或者是48位，甚至更高，这样便可以有效改进过去单片机的信息梳理功能相对缓慢的问题，提升信息梳理速度。（2）开发改进CPU的实际结构。过去，单片机功能的发挥是建立在一个CPU运行基础上的，而经过开发，应将其改进为2—3个CPU同时运行，以此提高单片机的性能[3]。

3.2 存储器开发

存储功能是单片机最为强大也是最为实用的功能之一，因此，对于单片机的开发应当将存储器视为重点部分。具体的改进开发需要在过去存储器读写功能的基础上，加强对闪速型存储器的研究，而这种新型的存储器，不但可以实现静态读写，还能够很好地完成动态读写，极大地提高存储性能，避免单片机突然掉电时造成信息丢失，使得单片机的有效性和便捷性不断提高。

3.3 程序开发

如今，嵌入式操作系统的应用愈加全面和广泛，对于单片机的开发也已经不单单局限于裸机环境。从某种意义来讲，单片机的程序操作已经可以实现各种指令的自动执行。如今，由于单片机在数据处理、数据存储和数据传递方面的强大功能，可以确保计算机在任何环境下都可以实现良好的运行，十分快速并且准确地进行外部参数的采集，具有极强的高效性，除此之外，还能够更加高效地完成数据处理和逻辑分析，在很大程度上增强单片机的应用效率。

3.4 C语言程序的优化开发

若要确保单片机在更加复杂的计算环境和控制环境中，仍能够良好地实现正常运行，就必须提高对于C语言的优化和改进，大力开发单片机，使其具备更加广泛、全面的应用范围，在电子技术中发挥更大的作用。

3.5 基于计算机的开发

当今，任何一个单片机都具备通信接口，通过通信接口可以实现单片机与计算机之间的数据连接，与此同时，可以提供准确有效的数据信息，为计算机网络和通信设备的应用提供强大的支持。因而，若要加强对于单片机的优化和开发，加大力度进行计算机系统的分析和应用是必备手段，通过通信数据的连接，实现数据传递。

3.6 单片机的开发方向

（1）使用寿命长。这里所说的使用寿命长主要包括两方面的内容，首先，使用单片机开发的产品使用寿命比较长，甚至达到二十年，并且运行更加稳定可靠；其次，相较于微处理器，单片机的寿命更长。近年来半导体技术日益成熟，微处理器（Microprocessor Unit，MPU）也在不断地更新，由此可见，新上市的CPU类型也会愈加丰富，生存周期更长，给予用户更加多元化的选择。（2）运行速度快。MPU越来越快速的标志是时钟频率，但单片机却并非如此，为了使单片机具备更强的抗干扰能力、减小噪音，在不影响运算速度的前提下有小降低时钟频率，是单片机开发的重要方向。（3）可靠性是单片机实现良好应用的关键，而提高其可靠性也是拓展单片机应用范围的有效手段。生产厂家也因此做了很多努力，将电快速瞬变脉冲群（Electrical Fast Transient，EFT）等抗干扰技术应用于单片机设计，以提高其可靠性，未来，也将开发出更多新技术用于单片机的开发和优化。

4 结语

综上所述，随着科学技术的进步，电子技术的应用和发展也日趋成熟，而嵌入式计算机系统是电子技术中最为关键、重要的核心技术，单片机作为嵌入式计算机系统中的重要代表，其开发和应用受到了来自业界越来越多的关注和重视。相关技术人员加强对单片机应用与开发的研究，不仅能够加强单片机的控制管理效率，提高电子技术的可靠性与准确性，还能够极大地提高仪表仪器、工业控制等领域电子技术的智能化、数字化和自动化水平。

[1]李联军.电子技术中单片机的应用和开发技术探讨[J].大观周刊，2012（13）：100.

[2]申小明.单片机在电子技术中的应用和开发[J].工业b，2015（5）：210.

[3]苏娜.单片机在电子技术中的应用和开发[J].中国新通信，2016（16）：37.

Research on application and development of single chip microcomputer in electronic technology

Yang Yougen
(Jiangsu Aviation Technical College, Zhenjiang 212134, China)

With the increase of the scientific and technological level in China and the rapid rise of the national economy, electronic technology also develops rapidly, this process can not be separated from the key role played by the development and application of embedded systems. single chip microcomputer as a typical embedded system, has been widely used in production, residential life in all aspects, great to meet the diverse needs of society people, promote further enhance the level of China’s science and technology. This paper gives a brief analysis on the meaning and characteristics of single chip microcomputer, mainly analyzes and discusses the application and development of single chip microcomputer in modern electronic technology, hoping to provide a little help for the relevant technical personnel or departments.

single chip microcomputer; electronic technology; memory

杨友根（1966— ），男，江苏句容人，助理讲师，学士；研究方向：应用电子。