电子工程技术中单片机的应用研究

宁剑

摘 要 随着科技的发展，计算机从过去几万元一台的“奢侈品”变得越来越便宜，体积也越来越小，功能越来越强，甚至演变成了手持计算机，简称手机，走进了千家万户，人手一台。而各式各样的台式机、笔记本电脑，不仅在工作中用于生产，生活中也用于游戏和娱乐，与人们的社会活动也越来越密不可分。但今天要说的是计算机演变过程中的另一种形态：微型计算机，也叫单片机。它有着“麻雀虽小，五脏俱全”的美誉，广泛用于工业生产和生活中的各種电气化设备的控制。要知道，我国的电子工程技术发展起步较晚，基础薄弱，对于单片机的广泛学习和应用，加速了我国电子工程技术的发展。

关键词 电子工程;单片机;应用

引言

当今世界早已步入了现代化的社会，要评价一个地方的生产生活水平是否足够先进和现代化，要看其电子工程技术的发展水平如何。电子工程技术学科是一个涉及诸多科学领域的学科，融合了电子技术、信息工程、芯片设计与制造等方面的内容，是各门学科的集大成者。由于历史原因，我国并没有赶上这一学科发展的黄金时期，起步较晚，部分高级芯片和电子元器件没有自主生产能力，仍需从国外进口。因此，大力发展电子工程技术成为我国科技发展的重中之重。

1电子工程技术概述

电子工程技术诞生于第三次工业革命，即计算机及信息技术革命（前两次工业革命分别为蒸汽技术革命和电力技术革命）。根据百度百科中的定义，电子工程技术又称“信息技术”或“弱电技术”，是面向电子领域的工程学，是电气工程学科下的子类，应用形式涵盖了运用了测量技术、控制技术、调整技术、信息技术，乃至计算机技术的各种电动开关以及电动设备，其主要研究领域为电路系统、通信、电磁场与微波技术以及数字信号处理等。上述定义对于普通大众来说，似乎有点“晦涩难懂”和“不食人间烟火”。但其实电子工程技术发展至今，它的产物充斥着我们的生活，比如路由器、电视、电脑、手机、相机、无人机等一系列电子设备。这些事物的诞生将“古代”和“现代”进行了一个民俗意识上的划分，与电子工程技术的发展是密不可分的。我们都知道，工程是科学的某种应用，通过这一应用，使自然界的物质和能源能够通过各种结构、机器、产品、系统和过程，以最短的时间和最少的人力、物力做出高效、可靠且对人类有用的东西。而在这一过程中，采用电力能源，以电子为驱动的工程，便是电子工程。在此基础上发展出一门学科，即电子工程技术[1]。

2单片机概述

单片机其实就是微控制器，也可以将它理解为微型计算机。什么是计算机？显示器、键盘是计算机吗？不是，它们只是计算机的输入输出设备。硬盘、内存条是计算机吗？也不是，它们只是计算机的运行存储设备。电脑主板是计算机吗？更不是，它只不过将各类设备的输入输出接口，统一在了一起，方便我们进行集中管理。同样，单独的cpu也不能称之为计算机，因为它的内部只包含了控制器和运算器。一般而言，将运算器、控制器、存储器、输入输出设备组合在一起，就构成了基本的计算机。如果将它们封装在一块芯片上，那就构成了一块微型计算机，也被称为单片机。学习入门时，现在大家最常用的是51单片机，工作中，最常用的单片机如果是8位机的话，一般是51单片机、AVR、PIC，32位机一般用STM32较多[2]。

3单片机在电子工程技术中的应用

3.1 应用至家用电器

空调、冰箱、洗衣机甚至智能门锁上都可以找到单片机的身影。这些家用电器设备有个共同特点，那就是不需要强大的运算能力，只是需要根据人发出的指令或传感器收到的信号做出相应简单的运算并对其他元器件发出控制指令即可。单片机的成本低廉，往往只需要几块钱。这是传统计算机所不具备的特点。同时，单片机的功耗极低。比如现在流行的智能手环，可以通过传感器检测到人的心率、体温、血压等信息，之后由单片机进行运算处理并上报等等。极低的功耗使手环的待机时间长达七十二小时以上。

3.2 应用至工业自动化生产

工业生产由于自身特点往往采用流水线型设计体系，而在该体系中，需要人员与机器的精确配合才能保障流水线的顺利运行。由于人的行为特性远没有机器准确，而机器也不能做到像人一样智能判断，为了解决这一问题，就需要大量的单片机去控制生产过程中每一道工序的具体操作和当前进度，再与计算机联网构成二级控制系统，从而对整条流水线进行精确控制。比如高科技新能源汽车企业特斯拉的超级汽车工厂，强大的自动化流水线使得汽车经过焊接、冲压、涂装、动力总成等一系列步骤后，平均每天便可以生产出超过一千辆的Model 3。

3.3 应用至医疗设备

医疗设备中单片机的广泛应用，使得近些年来医疗设备技术的发展日新月异。相较于传统的设备，依靠病人主动感知身体状态的变化，并且需要值班护士24小时的病房陪护，一些新型医疗设备可以实时收集病人的身体数据，对病人的血压、脉搏、心跳等进行监控，一旦发现身体异常的信号，便可自动启动报警系统，通知医生和护士前来会诊。再比如医院的大型CT设备中，单片机控制着照射源均匀的照射人体某些部位，再由传感器接收到剩余的X线束后，转变成电信号和数字信号，由预先内置的程序处理成不同的灰阶并生成相应人体组织、器官的CT图像，把肉眼不可见的病变展示出来。这些技术可以提高疾病的诊断准确率甚至是治愈率，帮助医生快速了解疾病的源头和发展过程，更好地维护病人的身体健康[3]。

4结束语

本文结合当前单片机在电子工程技术中的应用和我国目前电子工程技术的发展现状并展开探讨，目的在于普及大众对于单片机的认识与了解，并加强自身的科研观念。要意识到我国电子工程技术发展的不足，仍然存在大量依靠手工制造的行业，其产品与国外竞品相比具有较大差距。单片机的广泛应用以及未来“中国制造2025”计划将会不断缩减我国和发达国家在电子工程技术领域的差距，完成从传统制造到创新制造、智能制造的转变。

参考文献

[1] 赵青.电子工程技术在单片机中的技术应用分析[J].中国科技投资，2017（15）：305.

[2] 武文娟.电子工程技术在单片机中的技术应用浅析[J].现代职业教育，2018（20）：242.

[3] 刘帅，张志永，周英，等.基于单片机和人体红外线传感器自动关门锁门的装置[J].物理通报，2019，38（11）：107-108.