单片机技术在智能家居中的应用与发展

刘萍 王江明

摘  要：社会的发展离不开科技，科技不断地改变着人类的生活，人类在物质生活已达到满足的同时就会对生活的品质有更高的追求，智能化已遍布不同领域，所以家具智能化更是与人们生活紧密相关的，人们高品质生活迫切需求的。单片机又称单片微控制器，属于集成电路芯片，可以构成微型计算机系统，体积小而轻，在智能家具的设计上很有应用前景。

关键词：单片机;技术;智能家具

中图分类号：TP368.1       文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）25-0183-02

Abstract： The development of society is inseparable from science and technology， which is constantly changing human life. When human beings have reached the satisfaction of material life， they will have a higher pursuit of the quality of life， and intelligence has spread all over different fields. Therefore， intelligent furniture is closely related to people's life， and people's high-quality life is urgently needed. Single-chip microcomputer， also known as single-chip microcomputer， belongs to integrated circuit chips， which can form a microcomputer system， which is small and light， so it has a good application prospect in the design of intelligent furniture.

Keywords： single chip microcomputer; technology; intelligent furniture

从单片机的首次问世至今，其发展已经历经30年之久。回顾这30年单片机发展历程，能够看到在大规模集成电路技术的指引下，单片机技术已经得到快速发展且渗入到各个领域。目前，单片机技术已经在智能家具中被广泛应用，同时其潜力发挥巨大。单片机在不同领域发展的同时也在不断变化和完善。伴随着单片机技术的不断完善，单片机逐渐走向体积小、容量大、功耗低、性能高的趋势，满足人们舒适且智能的生活需求。单片机运用到智能家具中的目的不仅是让家具更舒适、环保和安全，也是通过家具的智能化展现出人类正在逐步走向智能化时代，代表人类的生活正发生着巨大的改变。

从最初的单片机技术问世到今天，单片机技术已经经历了大约30年的发展历程。通过对单片机30年的发展历程的回顾，我们可以看到在以微处理器技术和超大规模集成电路技术为核心引导下的单片机技术迅速的发展成熟并延伸到了其他的各个行业之中。近些年，单片机在智能家具这一领域得到了极其广泛的运用，表现出非常巨大的应用潜力。

1 智能家居具备的特点

智能家居理念起源是很早的，1984年美国将建筑设备逐渐信息化，第一座智能化建筑诞生了，建筑中运用计算机、通信、图像显示、控制技术的集中使用使建筑设备智能化。给人们生活提供舒适、高效和经济的环境。在此之后智能建筑流行于世界建筑界，发达国家智能建筑得以积极发展，在此之后智能建筑真正掀起智能家居的热潮。

外国人称智能家居为数字家庭。家居智能化就是将家中的电器和安保装置进行技术连接，形成智能化系统，且保证设施和环境的协调性。智能家具是智能家居的重要一部分，也正在快速发展中，智能家具具有计算机技术、机械技术以及制造技术等，计算机技术是将單片机技术运用到家具里，让部分家具具有智能功能，这已经成为未来家具发展的必然趋势。通过在家具硬件中嵌入软件程序，让家具具备人工智能，通过加入人工智能让家具根据人的行为习惯进行人性化程序行动，给人类提供舒适方便的生活环境。

单片机在各个行业之中快速发展的同时，自身也经历了不断变化的过程。随着技术的不断进步，单片机逐步的向低功耗，小体积，大容量，外围电路内装化，高性能的方向发展。在智能家具之中运用单片机的目的不仅仅是使家具变得更加的安全，并且舒适和绿色是家具从传统的机电产品走向智能化产品的重要一步。毫不夸张的说，单片机在智能家具之中的运用代表这一个全新时代的开启，代表着人类的生活方式将再一次产生巨大的变化。

在国际上智能家具归于概念家具，也就是新颖、前卫并且有发展的。但是在目前不具备大批量生存的能力。伴随技术的不断发展，新技术普遍存在于人们的生活之中。单片机技术给智能家具奠定了坚实的基础。目前分三种：工作型、特殊型和民用型。除了在生产中具有传统生产工艺还包含计算机技术、传感器和数字通讯等技术。

2 单片机发展过程

1970年人类成功研制了微处理器。一年后美国英特尔公司通过此技术研制出首款单片机。并命名为4004，随后又研制出8位的，8008雏形。在1976年英特尔公司真正意义上研制出第一台单片机。在此台单片机问世后历经十几年的发展经历了数次更新。运算的速度逐步提升，功能也在一代一番新。单片机的快速发展让很多科学家不可思议，使用的广泛性也让科学界感叹不已。单片机的用途广泛使其掀起了一股热潮。

单片机的发展历程主要经历了SCM、MCU、SoC时代。芯片设计阶段通过整合、集成的设计，而每个模块并不是完整的器件，是需要借助芯片资源来完善自身的功能，这种集成芯片还可以降低开发成本，缩短研发周期，以此来提升产品竞争力以及开发者的效益。单片机问世这短短30年间被得到广泛应用，因为它具有实现被计算机控制等优点。

3 单片机的应用领域

单片机的运用已经渗入到工业各个板块，单片机也是工业自动化的核心技术。

仪表领域：单片机的特点与仪表特点有着密不可分的关系，单片机低功耗、小体积、可靠且扩展性强，这些特点非常适用于仪表这种有限空间安装，单片机能够与不同类型的传感器相结合，实现物理量检测功能，使仪表的智能化。

电器领域：在人类生活中的大部分电器都采用了单片机技术，从最为基础的遥控器、冰箱、洗衣机都运用了不同型号的单片机。单片机的运用在极大程度上方便了生活。甚至在医疗器械上也运用了单片机技术，例如监护仪和呼吸机等等。

通讯领域：目前单片机上具备的通讯接口满足着人们对数据交换的需求。伴随网络和通讯技术的迅猛发展，人们使用的路由器和移动电话都存在单片机设备。

交通领域：目前我国交通工具得到长远的发展，为了给人们更优越的旅途体验，交通工具也走向智能化发展方向。例如在飞机上安装自动驾驶系统，动车高铁上安装智能感应器，以上都是单片机带来的智能体验。

智能家居：伴随人们生活水平的提升，人们对居住的要求也在不断提高。家中无人发生的盗窃、燃气泄露导致的火灾都会带来巨大的损失，所以家庭装修上也就需要智能化来满足人们的需求了，装修中可以安装室内温度和气体的检测，对入室盗窃进行监控报警。这种智能环境系统得到所有人的欢迎，单片机技术在现代家居中的运用是再合适不过的了，智能家居为单片机的发展也带来美好的发展前景。

工业自动化：工业生产中同样需要监控，这些控制监测系统都需要机电一体化来协助。除了很少一部分是工控机，其余大部分机电控制都是单片机组成的，例如工业机器人的中央处理器，感觉以及行走等系统。

4 智能家具中如何运用单片机技术实现智能运用

智能家具通过利用声控光控以及信号传输的形式实现智能控制调整功能。控制功能包含手动设备控制，智能信号收集到环境中信号发生的变化，然后汇总到系统中，发射信号。通过微处理器进行整体控制，无线通信设备信号进行设备间的连接，完成整体智能串联。

在整个应用系统内，语言控制是其中最为重要的一部分，需要单片机正确识别出语音信号然后将其转换成数字信号，芯片对数字信号进行分析识别然后发出控制指令，启动家具智能反应。单片机根据汉字或拼音进行数据检测建立识别列表，然后存储于不同的存储器之中，保证智能家具收到命令实现智能家具的语音操控，这也是目前研究重点。

无限传输通过双向连接模式进行传输，终端设备接收数据之后形成应答信号，来确保发送确认数据是否丢失。如果出现失误，需要重新连接数据传输。单片机需要运用稳定的信号传输器，检测到信号后要进行回传应答。单片机这项技术可以在智能家具中实现发布无线信号命令，精准对家具进行相应指令。

智能家具还可以根据环境的变化进行智能操作。例如，空调可以根据周围温度以及湿度的改变运行，保证室内环境的稳定，给人们带来舒适的生活环境。智能窗帘能够依据阳光强度调整遮盖程度，确保室内良好的采光。想要通过单片机对家具进行智能化调节需要微型信号处理器对环境采集并分析，然后发出调节信号，实现环境调控。

5 单片机在智能家具中的发展形势

单片机不仅自身功耗低还可以对功耗进行控制，在控制功耗的状态下还可以使家具满足节能环保的需求。关于容量大是说随着家具的用途和功能增多随之对存储器的容量也提出更高的要求，人们不断采用新工艺对大容量存储器进行不断改进来满足人们的运用。利用RISC结构功能和流水线技术完善CPU功能，加快运算速度以及系统的可靠性。使家具高性能和多功能的需求都得以满足。单片机发展趋势是将外围电路进行内装化。一些驱动器、定时等外围器件逐渐装于單片机的内部，这不仅简化了结构还提高了单片机的集成度，也能够让家具体积减小，扩大家居空间，同时也便于家具的造型设计。此外，智能家具还应通过传感器功能调节家具的倾斜度或者变形让其看起来更加稳定，这就需要对思维设计进行进一步研究，通过以上的改善不断提高单片机的功能来满足未来家具发展趋势。

科学技术正在迅猛发展，尤其是单片机技术正在快速发展，让智能家具走进每一个家庭，智能家具给人们的生活带来了便捷性、舒适性。虽然现阶段我国智能家具的开发制造处于探索阶段，且暂时无法与国外的一些产品竞争，但是无可厚非的是，智能家具已经被各个国家重视。解决这种国际差异就需要我们对技术和产品不断创新研究。从世界角度看，智能化家具已经成为无法阻挡的一个趋势，单片机技术的改进和逐步完善正在不断满足着人们生活的需求。所以智能家具中运用单片机技术定将更加广泛。

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