智能化电子产品中单片机技术的运用研究

2022-03-01郭嘉晨

数字通信世界 2022年11期

郭嘉晨

（商洛学院，陕西商洛 326000）

1 单片机技术概述

1.1 单片机的构成

单片机主要由三个部分组成，不同部分具有不同的功能和特点。第一个部分是存储器，主要负责存放工作指令。存储器可以进一步划分为存储地址和存储内容，二者具有不同的功能。存储内容主要是指存储器中的指令，可以通过十六进制数表达二进制的信息。在存储单元中存放信息，可以直接存储于相应的地址中，且每个信息都是唯一的。第二个部分为运算器。运算器在单片机中发挥着重要的作用，在实际运算中可以利用累加器缓存相关数据，同时可以有效保存运算结果，随后利用寄存器计算信息。第三个部分为控制器。控制器负责控制协调系统，可以把控不同的工作环节[1]。

1.2 单片机的应用原理

单片机是一种集成电路，可以利用单片机进行编程。单片机电路中的部件在实际运行过程中不会相互干扰，但是可以相互配合完成工作任务。单片机在实际运行过程中，首先接收特定的工作指令，根据指令选择针对性的措施完成工作任务，随后传递部件信息，最后完成任务终极处理。在这一阶段一些零部件无法运行，需要分解任务为不同的指令，再向相应的部件分配工作指令，不同的部件相互合作完成工作任务。单片机可以利用储存器存储程序。在任务执行阶段，系统可以根据工作程序在存储单元中存储工作指令，向程序计数器输送指令，并且有序执行工作指令，通过系统配合顺利完成工作任务[2]。

1.3 单片机的应用特点

（1）功能完备：单片机是一种微型化的计算机操作系统。利用单片机技术，可以测试电子产品，也可以发挥出清零控制作用，此外还可以提高逻辑运算和智能操作水平[3]。

（2）集成性高：单片机的核心为集成电路，其通过高度集成自动化系统和计算机系统，可以在微型芯片中集成不同的功能模块和子系统，合理压缩系统载体，提高系统运行的稳定性，保障整体工作效率。

（3）适用性：单片机技术具有广泛性特征，可以在各个行业中运用，获得良好的使用效果。

2 智能化电子产品中单片机技术的运用策略

2.1 在节能控制中利用单片机技术

近年来我国不断更新换代智能化电子产品，同时不断完善参数和性能等，但是却没有切实解决电子产品耗能方面的问题，增加整体电能损耗，不利于构建节约型社会。在电子产品的研发过程中发挥单片机技术的作用，可以降低产品运行过程中的能耗，延长产品使用寿命。调整智能化电子产品的工作模式，会增加产品运行负荷，而在这一阶段运用单片机技术，可以全面分析和采集产品数据和耗能信息等，结合智能化电子产品运行原理分析实际运行中存在的问题。如果电子产品具有较低的电压，需要利用单片机技术控制电压输出效果。因为在传输和共享智能化电子产品的过程中将会消耗较多的电能，利用单片机技术可以控制信息传输频率，有利于提高智能化电子产品运行的稳定性，有效控制整体的能耗损失[4]。

2.2 在语言交互中利用单片机技术

人们要求智能化电子产品具备多元化的产品功能。利用单片机技术可以高效理解、执行使用人员的工作指令。将语音芯片安装在智能化电子产品中，播放和存储语音数据。利用单片机技术还可以构架逻辑运算系统，负责实时运算和执行使用者传达的指令。利用语言数据编码功能，发挥出单片机压缩固化作用，自由组合多元化应用场景和环境，提取变压要素固化之后的语音信号，开展解码处理工作。可以向单片机口中传输数据，并且实施数据转换，在这一环节可以利用平滑滤波技术，对语音指令进行还原处理，提高后续工作的便利性。在语音控制过程中，电能损耗量将会由此增加，而且会延长待机时间，需要利用单片机技术解决这一问题。例如，利用单片机技术控制智能化电子产品的动态功率，有利于延长整体使用寿命[5]。

2.3 在语音识别系统中利用单片机技术

当前，在智能手机和导航设备中已广泛利用语音识别系统。在语音识别系统中可以利用DSP芯片，但是DSP非常复杂，会增加整体系统结构的复杂性。为了处理上述问题，选择的单片机要具备DSP功能，同时需要内置声音A/D转换器，简化整体系统。只有降低整体工作成本，才能在各种低端产品中推广利用。

2.4 在智能监控中利用单片机技术

在制造和使用智能化电子产品的过程中，需要在电子产品中配置实施监测模块，在实际工作中充分发挥出智能化电子产品的功能和价值。例如，利用汽车电子设备可以监测汽车三维位置，通过利用车辆实时监测信息有效指导车辆停车，进一步完善城市智能停车系统，提高整体停车效率。完善警报监控系统的过程中，需要应用电子产品智能化报警模块和实时监督功能模块。例如，可以利用烟雾报警电子产品监控室内外烟雾含量，如果烟雾含量超过规定值，那么可以利用单片机技术触发智能化电子产品的报警装置，提高整体预警水平[6]。

2.5 在家电设备中利用单片机技术

在家用电器中利用单片机技术，可以智能化地控制和识别智能家居，同时可以发挥出家居设备的一体化控制功能和集约化控制功能等。充分融合单片机技术和家居设备，可以自动化分析用户习惯，提供个性化服务，发挥出自动化控制功能。通过分析和识别用户习惯，可以通过单片机技术分析和预测各种智能家居设备的运行情况和运行频率等，为用户提供优质的服务。此外，用户利用单片机技术还可以远程启闭电子设备，避免因为忘记关闭电子设备而增加用电量，有效节省电力资源。用户还可以利用单片机技术监测运行中的家电设备，及时发现设备故障问题，在第一时间关闭，避免产生安全故障[7]。

2.6 在自动报警中利用单片机技术

当前自动报警装置在各个行业中广泛推广应用，其有利于精确性地控制设备。例如，针对火灾的自动报警系统，利用单片机技术可以自动化探测火灾，在发生火灾的初期即可发出报警，有效控制火灾损失。在火灾探测器中利用单片机技术，可以通过串行口输入和输出信号，同时利用二总线传输信息。如果发生火灾，可以及时传输火灾信号，精确性地定位火灾地点和信号源。触发火灾报警信号之后，将会随之启动相应的消防设施，及时扑灭火灾。此外在火灾信息传输过程中利用单片机技术，还可以降低外界干扰，有利于提高火灾报警的准确性[8]。

2.7 在医疗器械中利用单片机技术

医疗行业中也开始发挥单片机技术的作用。综合医疗器械和单片机技术，有利于精确性地分析患者疾病，帮助医疗人员确定病人疾病发展情况，同时可以精确性地诊断后续疾病发展。在监护设备中利用单片机技术，可以确定疾病症状和治疗情况等，综合分析患者信息，及时向医护人员传达监控数据。

2.8 在通信中利用单片机技术

通信中已广泛利用智能化电子产品，通过传输和接收电子产品间的通信数据，发挥出数据交互作用。分析当前智能化电子产品通信数据传输情况，需要进一步提高传输速率和通信稳定性。利用单片机技术可以提高大数据处理能力，有利于高效存储数据，保障通信过程的可靠性。而且在单片机结构中，数据和程序存储具有独立性优势，因此在智能化电子产品设计中广泛应用。

2.9 在仪表测量中利用单片机技术

单片机具有良好的控制效果，同时具有较高的集成度和便捷性，在测试电子产品仪表的过程中利用单片机技术，有利于优化控制仪表测量产品，可以进行精密性地测量，提前预防设备运行中的问题。例如，在航空仪表中利用单片机技术，有利于提高整体航空系统运行的精确性，降低安全事故的发生率。而且利用单片机技术可以智能化地校对误差，保障仪器仪表运行的精确性[9]。

3 单片机技术应用案例

3.1 智能花盆

智能花盆的外部设计主要负责检测光照度和振动。在智能花盘中安装各种传感器，有利于实时检测温湿度和光照等，同时可以利用移动电源向单片机运行提供稳定的电能。智能花盘运行过程中，GSM/GPRS模块负责数据传输工作，单片机接收信号，此外还有显示模块和环境监测模块等。

智能花盆在处理数据的过程中，可以利用温湿度传感器输出信号，同时可以计算光感度值。首先在变换湿度的过程中，技术人员可以根据湿度传感器系数落实非线性温度补偿。其次在温度测量阶段，可以转化温度数字为具体温度值。在流程设计过程中，可以利用软件控制方式设计工作程序。利用C语言编写和调试单片机程序，主要是发挥出启动和初始化以及远程通信报警等功能。完成硬件连接之后，设计人员可以全面调试系统运行情况，并且可以通过显示屏将调试解决直观地展示出来。此外在使用智能花盆的过程中，还可以利用屏幕显示出土壤湿度值和环境湿度值等，方便工作人员结合具体情况落实具体的调整工作，同时发挥出单片机技术的作用，优化智能花盆使用性能。

3.2 火灾报警系统

（1）系统架构。在火灾报警系统中利用单片机技术，有利于全面监测火灾发生时的温度和颗粒浓度等，完成数据信号转化之后即可向报警控制器中传输具体信息，方便相关工作人员精确性地判断火灾实际情况，采取针对性的处理措施，有效控制火灾，充分发挥出火灾报警系统的作用。例如，在火灾报警系统的探测模块中利用单片机技术，通过单片机判断和融合相关数据信息，并且利用智能算法形成误判信号和报警信号，随后向报警控制器中传输信息，同时结合实际情况向用户手机和监控设备等联动设备中传输信息。

（2）单片机运行。利用A/D转换类单片机，可以进一步提高探测模块的智能化。在控制系统中利用，有利于发挥出抗干扰性和高复位性等优势。这一单片机主要包括定时器、中央处理器以及存储器等，同时配置了控制模块和探测模块等，优化了报警系统的功能。在实际工作中，需要结合电子产品功能等调试和优化单片机的存储器和中央处理器，更好地适应工作环境[10]。

（3）系统实现。为实现报警系统的工作目标，需要利用模块化方式优化设计系统框架，并同时发挥出单片机技术的优势，实现探测模块和控制模块的通信。在传输数据的过程中需要联系电源模块和报警系统以及存储电路等，发挥出人机交互功能和报警联动功能等，更加稳定地通信。利用单片机技术可以设置系统和程序等，方便技术人员更加便利地查看数据。在报警模块中配置语音报警模块和GSM模块，一方面可以及时传输信息，另一方面可以及时报警，确保相关工作人员能及时获取报警信息，根据信息制定针对性的工作方案，充分发挥出报警装置的作用，有效控制火灾的发展。