单片机在电子信息技术中的应用研究

林 丽

(沈阳开放大学，辽宁 沈阳 110003)

1 单片机工艺与硬件结构的发展趋势

1.1 中央处理器

在集成技术蓬勃发展的过程中，单片机内的中央处理器也取得了显著的发展，呈现出低功耗化、微型化、集成化的发展特征。譬如现有的单片机芯片内，主要集成有程序存储、中央处理、终端系统、通信接口等硬件结构，而部分单片机内还集成了看门狗、转换器、调制电路等结构，使单片机在HMOS、CHMOS等工艺背景下，科学地控制功耗，提升数据处理的质量与效率。

1.2 程序存储器

现阶段我国主流的程序存储器通常包括阻变存储器、磁存储器、相变存储器、电荷存储器等类型，主要是通过器件电阻来储存数据信息的。而在存储器微型化、集约化发展的过程中，低成本、低功耗、大容量、高性能、高带宽逐渐成为存储器封装与阻态的主要发展趋势。此外，在3DXphint技术的支持下，存储器技术得到了革命性的发展和进步，能够从刷新皱起、层次架构及储存质量等层面得到革新与发展，能够有效地解决存储器在数据信息存储、记录中所存在的读取问题，被广泛地应用在高度集成的程序、资源、数据储存的过程中。

1.3 半导体技术

在信息科技快速发展的过程中，8位或4位单片机逐渐成为智能设备运作中的基本控制模块。能够通过数字逻辑控制电路系统，提高对计数器/定时器、中断器、处理器的控制质量与效率，而采用精简指令与流水线技术的单片机，能够在控制速度与效率上高于传统单片机，提高数据控制的质量与效率。此外，该单片机能够在STOP或WARR等模式下正常运作，极大地扩宽适用电压、电流的范围，提高单片机的实效性。此外，内装化“外围电路”是其半导体应用技术发展的基本趋势和方向，尤其在引入IC和SPI后，半导体系统逐渐呈现出集约化、精简化及高效化的发展特征和特点，可以更好地切合现代电子信息产品功能实现与设备生产的实际需求。

2 单片机在智能家居系统中的应用

2.1 智能家居中单片机模块的设计

首先是模块选型。STM32F芯片主要集成了计数器/定时器，闪存控制器、存储器及处理器等硬件结构，能够与WiFi、语言识别、通讯模块建立联系。其中处理器采用了32位CORTEX内核，寄存器、控制器、存储器及数据路径的接口也以32位为主，能够切实保障指令获取、数据方位的传输质量与效率。而程序存储与ROM数据主要以64k为主，能够通过间接寻址、直接寻址的形式，提高在编程的有效性和实效性。除此之外，该芯片还包括SPI、IIS接口，能够快速提高指令控制的反馈速度及质量。其次是语音识别模块的设计。在智能家居系统中应用单片机技术，需要明确智能家居各大模块的基本功能和价值，使单片机技术能够充分地发挥出应用的作用和效用。而语音识别是智能家居系统的基本模块和重要系统，在应用单片机技术时，需要明确语音模块的类型和特质。通常来讲，语音模块通常采用麦克风阵列，实现对语音位置、方向进行定位、处理及响应等，可以切实地抑制外部噪音对语音播放、合成及识别的影响，拥有较强的降噪和定位功能。而在通讯衔接层面上，该模块主要采用串口数据线及双音频线来为用户提供识别与训练服务，可以更好地提高语音训练的质量和效率。最后是WiFi模块与通讯模块的设计，在应用单片机技术的过程中，需要采用蕴含LoraWAN网关的WiFi模块，该模块包含音频板、摄像头、lot板等硬件结构，能够在数据接收与发射的过程中，完成带宽、编码率及扩频因子的有效应用。而在通讯模块的选择与设计的过程中，需要选择SX1301处理芯片，来提高通讯模块的应用质量和效率。

2.2 智能家居中单片机模块的应用原理

电子控制系统通常包括WiFi通讯、电源控制、语音识别及主控芯片等单片机模块，各类模块在用户衔接、数据处理、语音识别、网络通信上发挥着难以替代的功能和作用，其中STM32f芯片是信息控制系统的基本单元与中枢架构，能够通过串口数据、导线等结构与其它模块实现衔接与互动，进而提升特定指令、服务功能的传输与执行质量。在实际运作中，主控模块能够通过通信网络，快速接受客户端发来的指令及从语言模块获取的控制信息，对特定的指令、命令进行处理与解析，使其通过控制模块与检测模块，发送到特定的家居设备中，以此完成对各电器终端的有效控制。在这个过程中，语音模块能够与WiFi模块有效地衔接起来，使数据传输、处理及响应的速度得到大幅度地提升。而在西方国家，单片机技术能够将语言识别、WiFi及互联网数据等模块进行深度衔接与融合，使主控芯片在数据解析与处理的过程中获得高响应率、准确率。

2.3 单片机在电气自动化中的应用

电器自动化是我国技术发展与经济建设的主要发展趋势和方向，能够更好地提高工业制造、产业生产的智能化与自动化水平。而在自动化系统运作与运行的过程中，需要通过单片机内部电路与外围电路的有效配合，提高自身的运行质量和效率。其中I/O接口、计数器/定时器、存储器、处理器等主控单元的有效应用，能够为电器设备运行过程中的信息存储、传输及功能实现提供支持和帮助。通常来讲，电器自动化系统主要包括按钮开关、继电器、传感器等操作装置，而将单片机技术应用在电气自动化系统中，能够结合不同命令，提高控制面板、驱动电路及系统速度的管控精度。但在实际的应用过程中，需要结合实际的操作环境或情况，明确单片机的硬件组成及应用方向。

2.4 硬件组成及运作损耗

在电气自动化系统设计中，单片机技术拥有着难以替代的功能和作用，能够切实提高电气设备的安全性与可靠性，拥有操作方便、节能、工作量小等优势。其硬件系统具体包括电源模块、闭锁模块、存储器模块及通讯模块等内容。其中，电源模块与闭锁模块是单片机系统的基本组成部分，存储器与通讯模块是单片机系统的核心要素，能够通过查询算法，提高故障信息查询、设备运作情况的把控质量与效率。然而在实际的设计中，还需要设计人员通过加速按键的点击，来确定电机的工作状况，使电机下限与上限速度维持在可控的范围内，以此帮助工作人员更好地分析电子运作中的磁极对数、电源频率等信息的状况，明确电机在不同启动状态下的运转损耗。并根据自动化电路的总体方案，确定硬件电路与驱动电路的基本组成部分。其中硬件电路主要包括集成芯片、自举电容器等。驱动电路具体包括整流二极管、芯片驱动器等设备。而在功耗确认的过程中，还应将电源电压维持在5～20V之间，以此提高电机运作的实效性和有效性。

2.5 单片机信号发生器

在电气设备控制系统中，单片机主要是通过集成存储器、处理器及通讯模块的方式，提高设备的保护与监控成效。其工作原理主要包括信号放大、信号传送及信号闭锁等内容。其中，信号放大是将检测信号转变为电压信号，进而通过变送器传送给cup。而信号传送则指将经过放大的电压信号转变为数字信号，通过处理和计算后，呈现在人际交互设备中，至于信号闭锁，主要指数据保护手段，能够切实提高信号传送的稳定性。在这个过程中信号发生器发挥着难以替代的功能和作用，可以切实实现电气自动化中的模数转换、信号传输等功能，通过信号频率、波形的输出或输入操作，实现与显示模块的有效衔接。在实际应用中，信号发生器通常包括键触开关、键数组、寄存器、锁存器及控制电路等基本设备，集成芯片通常以8位DAC0832为主，能够在交流与直流信号中进行模数与滤波转换，产生合适的方波、三角波及正弦波等信号数据，使电器设备在传输数字信号的过程中，更好地提升自身的有效性与持续性。此外，在信号发生器的实际运作过程中，还需要利用C51编程语言对其进行调试，通过确定输入数据的函数值，使信号频率、信号波形有效地呈现在人际交互设备中。而在数字现实模块、按键模块及控制模块的协同运作下，单片机技术能够切实地融入到电器自动化的运作过程中，提高各类设备的作业质量和效率。

3 结语

单片机技术在我国电子信息技术领域中拥有着举足轻重的功能和作用，能够切实提高电器设备、智能设备的应用质量与效率，使智能化、信息化、数字化逐渐成为我国社会经济发展的主流趋势。然而在单片机技术的实际应用中，还需要明确不同电子信息技术的特征和特点，把控单片机技术的应用方向，唯有如此，才能切实地发挥单片机应有的优势和作用。