单片机在电子技术中的应用

2020-11-26涂洪麒

电子技术与软件工程 2020年4期

涂洪麒

(云南工业技师学院云南省曲靖市 655000)

单片机作为集成性电路芯片，可代替传统电子线路构建完善的控制系统，提升系统运行性能，实现实时监督和控制。将单片机应用到电子技术中，对于增强其智能化有着显著意义。为此，应加大对单片机的研究和开发力度，结合现有技术，优化单片机的性能，推动相关领域的快速发展。

1 概念

单片机又被称之为嵌入式微控制器，是嵌入计算机电路上的一种集成芯片，具有数据处理和随机存储的功能。单片机的结构较为简单，其中最为主要的部分为存储器和中央处理器，二者的搭配使用对于优化设备自身功能，提高数据处理效率有着显著效果。现阶段，单片机已经在办公自动化设备中、机电一体化设备中、家用电器、仪器仪表设备中得到广泛应用，涉及领域众多，是目前计算机发展中较为重要的技术。单片机的广泛应用，为自动化、智能化水平的提高奠定了基础，加强数据处理机存管的准确性。

2 单片机的构成及其工作原理

在研究单片机在电子技术中的应用与开发前，要先对单片机的构成及其工作原理进行详细掌握，这样才能更好的规划单片机，改善在电子技术中的应用水平。单片机的构成分为存储器、中央处理器、运算器和控制器这几部分。其中存储器顾名思义是实行数据存储的重要场所，单片机中的存储器中含有256个单元，每个单元均有不同的存储地址，保证存储质量及后期运算准确性。控制器作为单片机的中枢神经系统，是由指令寄存器、控制逻辑电路、程序计数器、地址指针、堆栈指针这几部分构成的，目的是对单片机运行过程中各项信息数据予以科学管控，并及时接收和传输指令。

单片机的工作原理其实很简单，即按照接收到的指令开展相关操作。设计人员需先编写指令，并将其传输到单片机中，每个指令都有对应的地址信息，单片机在接受到指令后，会找寻相应的地址信息，按照地址信息顺序开展相关操作。单片机运行过程中，设计人员可实时对地址信息的运行情况予以跟踪与了解，并结合其处理结果进行后续指令的增加或减少，完成整个系统的操作运转。

3 单片机在电子技术中的应用优势

3.1 提升系统稳定性

单片机在电子技术领域中的科学应用能够有效增强系统稳定性。系统在长时间运行过程中会受到诸多因素的影响而改变输入和输出产量、降低系统分辨率和灵敏度，这些问题的产生会导致系统稳定性不断降低，威胁系统安全的运行。而将单片机应用其中，可很好的避免上述问题的产生，并对存在问题的传感设备进行修复，改变非线性系统的相关参数，以此促进各项工作的有效开展，提高系统的稳定性。

3.2 增强系统抗干扰能力

单片机在电子领域中应用时可有效完善系统运行中的抗干扰性能。具体体现在：一是提升抗确定干扰的能力。系统在日常运行中会受到外界与系统内部自身的影响而出现一些干扰性问题，单片机的应用可有效解决这些问题，防止危险的产生。二是增强抗随机干扰的能力。系统运行所处的环境存在复杂性特征，常会出现随机波动的问题，进而对信噪比带来不同程度的影响，削弱信号传输及系统运行的稳定性。所以需要利用单片机对这些干扰问题予以有效处理和优化，提高系统运行效率。

3.3 促进相关产业的快速发展

随着电子技术的快速发展，各系统设备也得到了一定程度的完善，其性能得到显著优化，而单片机在系统中的科学应用，不仅改善了系统性能，还很好地保证了系统运行的稳定性，并能够根据系统运行要求实行功能上的调整和优化，解决运行过程中存在的各种问题，进而强化系统及设备的运行效果，这无疑提升了产业生产运行整体水平，为行业的快速发展奠定坚实基础。

4 单片机在电子技术中的应用

单片机是在嵌入式技术的基础上发展的一种新型数据计算技术，并具有操作简单，成本低等优势。在家电及工业控制领域应用广泛。随着技术水平的提高，计算机技术应用范围的扩展，单片机也得到了较为广泛的发展，在新能源及风力发电上起到显著效果。同时单片机在城市智能化建设中也发挥显著优势，对城市规划及环境治理奠定坚实基础，更好的推动了城市经济及生态环境的可持续发展，为我国综合实力的增强提供保障。下面就对单片机在电子技术中的具体应用进行分析概括。

4.1 家用电器中的应用

家用电器在目前人们生活中发挥着重要功效，再加上其使用范围广，覆盖面积大等特征优势，成为城市建设及环境稳定发展的重要元素。单片机在家用电器中的应用可改善家用电器的智能化水平，推动城市经济的快速发展，加强城市总体经济实力。同时，单片机在家用电器中的应用可加强电器使用过程的安全性与稳定性，减少安全事故的产生，有利于能源及资源的节约，这对于我国可持续发展目标的实现具有显著的推动作用。

此外，单片机在家用电器中的应用，对于优化电器性能，提高电器实用性具有积极意义，这使得家用电器的应用范围得到了扩展，保证城市建筑空间功能系统的完善性，为智能化时代的到来提供动力，极大的满足现今社会发展需求。在数据分析和转换基于单片机提供的智能条件，使现代智能电视在功能使用方面同传统电视相比，具有更多的功能，单片机的应用，如微波炉、电饭煲、空调等，其可以根据单芯片条件提供的参数进行时间设置和温度选择，使功能更加强大。

4.2 工业控制中的应用

单片机在工业控制中的合理应用最为明显的特征就是加大象风力发电的控制力度。通过对象风机及操作室的连接控制，提高风力控制系统的运行效率，工作人员不需要深入现场也可完成相关设备的操作和指导，达到远程控制目标，推动工业控制向着自动化、智能化的方向迈进，进而优化控制水平，减少风险问题的产生。

单片机技术的应用，能够加强数据处理的准确性，保证工业生产效率及安全性，而且在此基础上提供了先进的经济规划平台，确定了当前城市经济发展中工业环境的优势。另外，单片机在象风机中的应用，建立了完善的自动火灾报警系统，可结合设备所在区域的环境变化特征，利用智能化的协调平台，更好的进行象风机设备的管控，降低不良因素的影响，加强系统设备运行的安全性。且单片机的应用加快了系统内部数据处理速度及平台运算速度，准确预测和感知存在的风险隐患，且及时通知相关部门做好预防和控制作业，以此强化系统整体运行效果，营造安全的工业生产环境。

4.3 在医疗器械领域中的应用

完善的医疗体系对于城市功能的优化及良好生存环境的营造有着积极作用，同时这也为我国医疗治理方案的进步提供科学保障。单片机在医疗器械领域中的应用，为医疗数据的存管、审核及分析提供了动力，加快数据处理速度，便于及时掌握现有的医疗水平，做出合理救治及提升方案，促进城市的进步。再者，单片机的应用能够更好的为医院的数字档案管理带来方便。如在超声仪器、X光照射等测试过程中，可以根据条件来确定不同患者的身体状况，创造适宜的观察环境，改进整体医疗质量。

4.4 通讯设备中的应用

通讯设备研发中应用单片机技术，可提升其智能化发展水平。在社会发展新形势下，通讯技术为人们沟通提供了便利，人们信息传播的渠道不断增多，如视频通话、语音通话等，便于人与人之间更好的完成信息的互传，提高交流效率。不过传统技术中对于音质的处理还不是十分完善，语音输入中经常会存在杂音或中断的现象。应用单片机后，可改善传统通讯中存在的弊端，提高信息传输效率。除此之外，单片机还能够实现电话录音。电话在录音时，需要借助单片机的功能完成录音，用户下达指令后，单片机就会立刻反馈这一指令，完成录音。

4.5 仪器仪表中的应用

仪表系统多用于电力控制中，目的是获取较为精准的电力信息数据，并通过科学分析，做出相应的调整方案，改进电力供应质量，推动行业健康发展。将单片机技术应用其中，数据分析及协调效率得到显著提升，从而营造实时监控环境，加强仪表系统运行的智能化程度。

将单片机应用在风机塔筒内部的仪表环境中，可对整个仪表的运行状态及稳定性实行控制，同时降低外界不良因素对仪表系统的影响，避免故障的产生，改进风机塔筒内部电子系统的运行质量，实现创新发展。

另外，在半导体技术快速发展的当下，MPU技术的更新速度也在加快，这在一定程度上推动了单片机技术的创新发展。再加上新型CPU的应用，为单片机技术的优化奠定了坚实基础，与此同时，其所需的信息传输平台也将逐渐完善，为电子技术的完善及应用范围的扩展提供支持保障。

5 单片机的开发技术

单片机的应用为各领域的发展创新提供了更多机遇，不过单片机技术在目前的推广应用中仍存在一些问题有待解决，所以应加大对单片机技术的研究和开发力度，改善单片机技术水平，为各产业发展创造更多空间。

5.1 更新CPU数据

CPU作为单片机技术中较为重要的内容，涵盖的数据内容对于单片机位数宽度有着直接影响。所以在未来单片机的研究中，应加大对CPU的重视力度，扩大CPU数据存储容量，为单片机性能的发挥提供保障。另外，CPU运行寿命也是需要关注的重点内容，以往CPU的使用寿命相对较短，最多不超过20年，这使得单片机的应用频率逐渐降低，造成了较多的浪费现象。

在现今及未来研究中，延长CPU使用寿命成为提高单片机应用效率，创造更大经济效益的基础。尤其是在半导体和MUP快速发展的今天，对CPU研发力度的加大，能够有效提升单片机技术水平，加强市场竞争力。同时在半导体及MUP技术快速更新的引导下，单片机的应用范围也得到了一定扩展，不仅在工业控制领域中发挥了显著功效，在日常生活中也起到更为显著的作用。

5.2 降低能耗，提升运转速度

MUP技术在单片机中的应用为单片机运转速度的加快带来了保证，不过运转速度的加快会直接增加单片机的振幅及运动频率，这在一定程度上会导致单片机运行中消耗过多的能源，同时缩短单片机的运行寿命，出现资源浪费问题。再者，以往单片机在使用中，运行速率的增加还会造成噪音污染的产生，对周边环境及人群带来较大影响。所以在对单片机进行研发时，工作人员并未将运转速率过多提升，希望能够降低能耗及污染的产生，不过在日后研究中，研究人员发现通过改变单片机内部顺序的方式来解决因运转速度过快而引发的问题，这不仅可以提高单片机的运行效率，满足各种不同系统作业的需求，也能够规避能耗及污染的产生，将单片机技术的发展推向新的高度，进而为我国科技水平及竞争实力的增强提供有效保障。

5.3 减燥处理技术

单片机因其自身优势特征在目前很多行业中得到了广泛应用，再加上该技术稳定性和抵抗能力较强，将其应用到各领域系统运行中，可加强系统运行的稳定性和安全性，延长使用寿命，为行业发展提供更多支持。目前单片机技术已经不单纯的局限于工业控制领域，日常生活也得到了较大推广，并深受人们喜爱。随着单片机技术的改善，人们对其研究力度也在不断加大，其中EFT技术在单片机中的应用就是最为明显的例子。该技术的融入一方面提升了单片机运行的稳定性。另一方面也降低了电磁波带来的不利干扰，加强系统运行的可靠性，进而为单片机使用市场的扩展提供保障。

不过单片机在系统设备中的应用中会产生一些噪音，虽然研究人员通过降低单片机运转速度的方式解决噪音污染问题，但随着技术水平的提高，单片机运转效率的降低势必会影响其应用效率，阻碍行业发展。所以如何高效解决单片机运转中的噪音问题成为未来研究的主流方向。通过不断研究发现，单片机噪音问题大多集中在集成电路上，是由电源噪音装机电子芯片导致的，为解决这一问题，可通过改变原有电源位置，或在电源与芯片间设置遮挡物等方式，来降低噪音污染，增强单片机的使用效果。