智能化电子产品中单片机技术的运用

2022-12-05焦作师范高等专科学校安洋李慧元倩倩

数字技术与应用 2022年11期

焦作师范高等专科学校安洋李慧元倩倩

单片机技术对于现代电子产品而言具有不可替代的重要作用，通过将其与智能化应用目标、方案相结合，能够进一步发挥其部署优势，有利于强化电子产品适用性，为未来社会发展提供重要发展支持。本文主要针对智能电子产品应用单片机技术进行深入研究，通过结合实际应用案例进行分析，能够明确单片机在智能化电子产品方面的应用方向，有利于为进一步推广提供重要参考。

1 单片机技术简析

单片机内部结构独立性较强，在实践部署中，单片机首先需要结合指令信息进行信号处理，通过CPU 对内部组件协调，使复杂化任务能够分解为较为单一的指令，并完成基础分配[1]。运行结束时，即可将相关信息存放至单片机内部，并按照既定流程传送基础指令，实现外在任务目标的接收与处理。单片机属于易部署、可拓展性强的应用方案，其具有多种基础特征，能够在多个领域发挥重要支持作用。

2 智能化单片机应用特征探索

2.1 拓展特征

单片机本身具有完备的基础功能结构，其能够充分利用拓展性编写方式，在多个目标场景下有效执行相关任务，同时整合数据内容进行存储或上传。可以有效提高相关系统拓展性，实现高效率、高质量的操作计算目标。除此之外，单片机结合智能化需求，对内部模块运作方式进行针对性配置，实现多样化功能目标，具有重要的经济性意义。

2.2 集成特征

单片机与其他系统架构相对比，属于高度集成化功能框架。通过智能化设计能够有效提高设备工作效率，有利于解决实践应用中存在的集成化任务需求，建立完整的智能化体系。除此之外，单片机允许将子系统整合至智能化架构内，能够在一定程度上节约成本，并增强系统稳定性，为后续维护环节高效率展开提供重要支持[2]。

2.3 适用特征

单片机结构较为简单，同时基础功耗低，能够以集中化架构实现复杂性功能。在智能化框架中，通过部署单片机方案，能够显著提高设备适用性，使其在诸多恶劣条件下进行应用，如高温、高湿度、强振动环境等。通过科学部署单片机方案，智能化电子产品的基础适用性能够得到充分增强，进而在社会层面得到广泛应用，实现理想发展目标。

3 单片机在智能电子产品中的应用策略研究

3.1 家用条件智能化电器

单片机智能化方案针对特定场景应用具有良好部署优势，如家用大型电子设备等。在实践设计过程中，结合模块化框架，应用单片机进行功能设计，使电子设备能够摆脱传统限制，相对于传统设计方式，单片机家用电器能够缩小应用体系，简化内部电路，使复杂设计功能可以在集中电路内完成相关操作，进一步降低电器损坏可能性，实现理想应用目标。除此之外，单片机智能化架构也可以为后续维护流程预留便捷条件，如快速更换组件、升级内部功能等[3]。

3.2 车载环境智能化设备

汽车载具在现代社会中具有重要应用意义，为进一步强化智能化部署适用性，应当明确单片机智能电子设备在汽车载具中的应用方向。通过采用单片机设计汽车智能化设备，能够提供多样化基础功能，包括全球定位导航、低级别辅助驾驶、主动安全监测等。单片机可以利用车载传感器装置，收集周边信息情况，并将其汇总至ECU 车载电脑或内部CPU[4]。与传统设计方案相对比，单片机对于恶劣环境条件的适应能力较强，同时可以在低功耗条件下维持完整运行功能，因此其在汽车智能化应用方面具有显著优势。

3.3 医疗场景智能化配置

单片机所具有的高稳定性与可拓展性能够在多种智能化方案中应用，如医疗电子设备方面等。医疗设备需要保证部署阶段具有良好的运行稳定性，因此设计应用中，应当将单片机技术与设备部署目标相结合，按照功能需求进行程序编写。例如，医疗智能化消毒与生命体征设备检测等，单片机方案需要结合环境条件，设计相关电路与程序功能，确保运行任务能够正常完成，实现理想部署目标。通过科学设计相关智能化应用，能够充分利用单片机所具有的稳定拓展特性，实现理想部署目标。

3.4 通信网络智能化管理

现代通信网络在智能化部署方面仍然存在一定程度的缺陷，为尽可能提高适用性与可靠性，科学融合两者设备架构，通过智能化设计，实时监测内部组件情况，并变更通信应对方式，有效提高信息传输效率与质量，同时降低了维护难度，具有良好的经济部署意义。单片机智能化设计可以与通信网络相结合，使通信设备能够积极利用传感器，监测环境与内部条件情况，有效提高运行稳定性[5]。同时，单片机还能够整合部分信号传输子系统，在一定程度上分担通信设备压力，提高系统运行可靠性，甚至在紧急情况下作为后备系统启用，实现应急通信效果。

3.5 语音识别智能化操作

智能化应用场景中，语音控制属于较为常见的发展趋势之一。通过采用语音部署，能够有效节省手动操作所需时间，同时提高设备运转效率，为智能化场景构建提供重要支持，同时还可以提高响应速率，仅需付出部分可拓展性代价即可。因此，在基础功能需求较为简易的场景下，应用单片机进行智能化语音部署，能够有效节约资金并提高设备响应效率，实现理想设计目标。单片机能够利用波形编码等基础方案，实现采集语音、整合信息、识别内容等多个基础目标[6]。内部设备在接收相关信号后，会自动进行压缩与固化处理，随后根据预先编制的程序代码完成组合操作，调用不同的功能接口实现任务目标。在这一过程中，单片机功耗级别较低，同时集成化程度高，因此可以有效减少设备芯片数量，并应用中断等技术措施减少信息调用，实现最佳部署效果，有效提高智能化语音识别场景的应用价值。

4 智能化电子产品单片机设计实践案例分析

4.1 案例概述

智能化电子产品设计具有多种应用场景与基础功能，本次案例选择室内灯光智能控制框架设计作为主题，采用单片机方案完成相关体系部署，确保其整体应用效果能够达到理想标准。在设计过程中，需要首先明确基础系统架构，随后探索硬件设计方式并明确软件部署策略，综合分析应用部署效果，以证明单片机方案在智能化电子产品中的设计价值。

4.2 系统架构

本次智能化电子产品架构主要包括单片机、传感检测模块与其他基础模块，基础框架如图1所示，在设计过程中应当注重其基础关联性与设备可执行性。例如，设备正常运行阶段需要根据相应传感标志执行开关动作，各个标志信息应当与场景内的光照产品或其他类型模块相关联。单片机核心在读取基础标志数据后，通过内部软件编写信息制定后续动作，实现继电器自动化开关与其他操作目标，有效完成智能场景动作任务。本次电子设备选择面向大学自习室等内部场景进行设计，其需要根据人员分布情况或经过情况进行自动开关，并利用热释电人体探测模块检查室内是否存在自习人员。数据经过单片机BISS 芯片处理后返回相应模块进行识别与判断，完成时通过光敏电阻转换开展信息比较，实现智能综合处理目标[7]。除此之外，单片机还需要负责读取室内光照强度状态，避免在白昼开启不必要的灯光，导致电力无端浪费情况出现。

图1 系统框架示意Fig.1 Schematic diagram of the system framework

4.3 硬件设计

4.3.1 热释电人体探测

在本次案例中，人体探测相关硬件实现主要建立在热释电模块基础上。通过采用单片机处理器BISS 系列，结合热释电RE200B 应用传感器，能够显著提高检测效率并降低误识别可能性。RE200B 属于被动传感类型，其能够在单片机处理支持下实现智能运动检测目标[8]。在实际应用中，应当通过软件编程方式提高元件基础灵敏度，使其能够在大学自习室环境下得以充分应用，积极探测学生头部、手部动作。单片机处理器应当针对负载切换干扰展开抑制处理，并将采集信号传输至热释电传感器。通过输出人体检测数值，实现理想工作目标，有效提高基础硬件稳定性。

4.3.2 光照强度检测

光照强度检测属于本次智能化电子设备的重要功能之一，在单片机电路中，光敏电阻白日约为2K2、夜间约为2M2。在光照强度由明亮过渡至阴暗的过程中，光敏电阻会随着基础强度变化而产生信号改变，同时两端电压也会在0 ～5V 之间波动。因此，在硬件设计阶段应当采用增益强度较高、频率补偿运算稳定的放大模块，使其能够在电压跟随条件下运行，减少负载波动带来的负面影响，实现智能化光电转换目标。通过将光照强度转变为基础电压数据，传输至单片机输入端口进行采样，即可获得当前环境光照预设电压信息。

4.3.3 温度检测

大学自习室环境相对于传统场景而言，对智能化功能提出了多样化需求。为满足学生自习标准，本次设备在环境灯光检测基础上进一步追加了温度智能化控制功能，使自习条件能够得到有效控制。硬件层面，单片机与温度检测模块的连接通常采用两种方式，即VCC 外部电源GND 接地、I/O 直接与单片机I/O 连接，另一种为寄生电源供电、I/O 连接上拉电阻[9]。本次案例主要应用外部电源方案，单片机CPU 需要首先进行初始化操作，随后进行ROM 调用与处理命令。完成后，应当针对存储器进行直接访问，使相关信息能够得到有效整合与分析。

4.4 软件层面设计

本次案例的软件设计目标为强化智能特性，充分发挥单片机的应用价值。实践过程中，需要将自习室划分为多个基础区域，同时在区域内安装光照与温度控制设备。由于自习室环境的温度与光照强度一致性通常较为良好，因此可以在软件编写过程中将其视为相同状态，使温度与光照检测能够集中在单片机系统层面。软件设计体系中，应当保证灯光标志变量与风扇标志变量得到充分明确，同时按照相应区域的信息变动情况，决定是否开关灯光、风扇设备[10]。在软件智能化模式下，单片机应当定期针对区域内人员情况进行检查。如果人员数量为0，则自动切断灯光与温度控制设备。如果检测到人员活动，则根据光照与温度情况接通相应设备，实现智能化管理目标。

4.5 设计应用效果

通过实践设计与部署，能够证明该单片机智能化电子设备具有检测人员活动与光照情况的功能，同时可以根据实际条件，对设备进行高效率控制，有利于节约能耗投入，提高自习室环境舒适性。同时，本系统将相关模块与单片机进行高度集中设计，仅预留继电器开关接口，安装便捷程度高、制作投入成本低，具有良好的部署经济性，能够在大学自习室等类似场景下进行应用。通过此类实践设计方式能够证明，单片机在智能化电子设备中具有良好部署价值，能够实现优秀的拓展性与稳定性，有利于相关功能顺利实现。