对单片机在电子技术中的应用和技术开发分析

文亚辉

摘要：单片机具有高精度、小体积和高稳定性的优势，在工业制造和自动化设备中得到广泛应用。基于此，本文先分析了单片机应用优势，研究了电子技术中单片机的具体应用，并进一步分析了技术开发方向。

关键词：电子技术;单片机;低噪稳定;技术开发

中图分类号：TP368 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2019）11-0059-02

1 单片机的应用优势

首先单片机使用寿命长，应用单片机的设备产品具有几十年工作周期，同时和微处理设备相比有着较长使用寿命，目前半导体技术发展速度很快，推动MPI快速更新，逐渐成为更加先进的CPU技术，在I/O模块的支持下，具有较长的生存周期。其次由于单片机抗干扰逐渐加强，运行噪音更低，通过改变内部时序，不断提高时钟频率，提高运算速度。最后，单片机得到广泛应用主要是由于其强大的稳定性，随着应用范围不断扩展，提高单片机可靠性是一种有效手段。目前设计单片机时使用了各种技术，显著提高了单片机可靠性，但也增加了干扰问题。

2 单片机在电子技术中的应用

2.1 在通讯系统中的应用

在通讯系统中使用单片机用于手机语音，智能手机快速发展，语音功能越来越强大。手机语音满足通讯功能，便于识别手机语音信息，语音可以转化为文字，正确率高达70%，语音识别技术和单片机存在密切关联。嵌入式语音识别先要采集用户语音信号，同时利用控制模块输入语音信号，经过A/D模块转化语音信息，转化后在控制器中经过一系列算法建立标准语音库，在电路中存储语音信息[1]。

2.1.1 硬件设施

在语音识别系统中，硬件设施包含声音采集元件、微控制器、带通滤波器等单元，在系统中微控制器是系统控制中心，负责存储信号并对信号预算处理，将结果转换输出。采集声音模块负责将声音信号转换成电信号进行处理。单片机的容量有限，因此存储语音信号需要由外部存储器提供存储空间。而输入语音信号掺杂的杂音会影响信号识别，要利用带通滤波器过滤语音信号，使识别语音信号的效率得到提高。键盘控制模块负责录入语音信号以及识别控制。显示模块将识别结果显示出来，以便于用户进一步操作。

2.1.2 软件设计

语音识别系统进入主程序后，调用子程序模板训练并识别语音模板。运行过程中，按下按键代表程序执行指令，根据指令执行。训练模块依据训练算法操作，程序下方识别指令对应着执行语音识别程序。

2.2 在工业控制领域中的应用

2.2.1 硬件设计

单片机通过接口对设备软件进行直接控制，让控制软件和硬件设施同时运行。如门禁系统中，软件程序设置开门程序、关门程序以及延时程序三部分，由于程序相对简单，系统设计了输入信号通道、输出信号通道以及人机对话通道。信号输入通道负责采集信号，对信号不同输入形式进行转换。单片机I/O模块可以经过输入线采集数据，若信号采集要求无法达到，可以在外部设置连接线路[2]。输出信号通道汇集信息传递给控制中心，对设备实现自动化控制。整个输出过程都能实现自动化过滤和转换。人机对话通道由用户向系统传达指令，系统自动对比标准语音库，按照程序设定回答对应信息。在工业控制领域中，广泛使用单片机，在设备内部保存顺序控制、逻辑运算以及定时操作的指令，经过I/O模块完成对设备的管理控制。系统具有强大的通信、控制和运算能力，有效提高了工业生产领域的可靠性和安全性。

2.2.2 软件设计

系统软件程序包含开关、关门以及延时三个部分程序，按照系统要求，子程序设计要满足快速开关的需要，开门不同阶段对应不同速度。系统感应设备感应到有人时，会缓慢开门，人离开一会将快速关门。人们陆续进入时，系统可保持长时间开门状态，待所有人进门后，大门关闭。子程序开门的同时能够检测到探测信号，后面如果有人经过大门，则大门保持持续打开的状态，若没检测到信号，大门会自动关闭。长时间开门状态，可使用软件计时的方法，将延时程序模块关闭后，可以对关门步数进行记录，方便于随时启动开门程序。本系统采用实时控制程序，程序相对简单，要利用传感器进行探测，结合定时程序，能够满足控制功能。

2.2.3 應用案例

单片机常应用于家用智能电器中，如洗衣机系统中自动设置了洗衣时间和强度等级，单片机可满足人们的个性化应用，完成衣物自动清洁。智能冰箱也能根据冰箱储存量调整冰箱温度，用户可以操作系统输入保存在冰箱中的蔬菜种类，单片机根据程序设定调整温度，并在显示屏上提示保质期限。智能电器在用户家中和网络连接，用户可使用语音控制，对电器下发指令。如“空调调至20℃”，智能空调识别语音指令，可实现自动调节，满足人们多元化需求。

3 单片机的技术开发分析

3.1 CPU开发

在诸多单片机技术中，最关键的技术就是CPU内核，由于CPU会直接影响数据，对于单片机位数及宽度产生直接影响。从当前情况下分析，半导体技术的发展，让CPU投入显著增加，单片机的内存容量得到显著扩充，单片机寿命得到进一步提高，也让电子产品功能更加完善。因此一方面要增加CPU总线宽度，从8位增加至32位、48位，CPU总线宽度的改进，可有效提高CPU数据处理功能，提高系统运行速度。另一方面要完善CPU结构形式，单片机建立在一个CPU基础上，可以更改结构，转变为2个、3个CPU，进而保证单片机运行速度。

3.2 降低耗能

CPU技术的更新为MUP技术带来了全新变革，MUP技术推动了单片机的发展，让单片机运转速度更快，提高短时间内振幅频率。一般情况下单片机转速加快，会耗费更多能耗，能耗不仅造成单片机使用寿命问题，还会造成噪音问题。因此单片机技术研发还需要在保证转速的同时，控制能耗，并降低噪音。通过改变单片机内部顺序，借助于单片机整体频率加快单片机运行速度，最大程度上节约部分能耗，延长单片机寿命，让单片机运行速度得到提升[3]。对于电子技术未来发展而言，不管哪种先进机器，使用期间都会产生噪音问题，需要经过高速运转，才能满足使用需要。目前对于单片机运转进行检验，发现噪音问题主要来源于集成电路。电源撞击电子芯片出现噪音问题，明确原因后可以改变电源位置，避免电子芯片受到撞击，减少噪音。

3.3 消除单片机干扰

单片机稳定运行可以提供均衡的运转速度。在市场中应用单片机范围越来越广泛，由于使用EFT高新技术，可显著改善单片机稳定性，使用过程中单片机会受到电磁波干扰，能够自动调节，减少单片机受到的负面影响。

4 结语

综上所述，单片机具有使用寿命长、运算速度快、低噪稳定的优势。单片机在电子技术中主要应用于通讯系统和工业控制领域。未来单片机的技术开发方向在于CPU数据更新、降低耗能、消除单片机干扰。以期通过单片机技术的不断发展，加快运行速度，并降低噪声，完善控制功能。

参考文献

[1] 樊建勋，王新鑫，武建伟，等.单片机在电子技术发展趋势下的应用前景[J].湖北农机化，2019（14）：106-107.

[2] 李向玉.分析单片机在电子技术中的应用和技术开发[J].电子测试，2019（Z1）：41-42.

[3] 姜秀玲.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J].科学技术创新，2018（15）：177-178.