单片机在电子技术中的应用探究

2023-12-11石静

今日自动化 2023年7期

石静

（重庆四联测控技术有限公司，重庆 401120）

随着我国经济、科技的迅速发展，电子技术不断地进行着革新。在此背景下，以单片机为代表的电子学技术正朝着更广泛、更成熟的方向发展。

1 单片机的概念

单片机又称单片微控制器，是将整个计算机系统的全部功能集中在一个芯片上，相当于一个微型的计算机，具有体积小、重量轻、不占空间的特点，为其应用和发展带来了诸多方便[1]。随着计算机技术的飞速发展，微处理器逐渐成为其中一个重要的分支。该微处理器易于携带，集成度高，价格低廉，能为数据处理提供稳定的数据分析环境，确保数据系统的正常工作[2]。

2 单片机的运行原理

单片机的操作流程主要由获取指令、分析指令及执行指令三部分组成。获取指令指程序计数器从存储的命令中读出并将其传递至命令寄存器。分析指令就是解码指令，并对其属性进行分析。执行指令指对指令进行分析后，逐项执行，表明出现了一个错误或等待一个错误，最后完成了控制[3]。

3 单片机在电子技术中的应用优势

随着电子技术的飞速发展，各种类型的电子设备也随之进入了人们的视线。由于采用了单片机，因此，人们对电子技术的可靠性、安全性给予了极大的关注。EFT 技术是以单片机为核心的电子技术的双重保障。EFT 技术不仅能有效地抑制噪音，还能提高单片机的工作可靠性。一旦出现什么问题，立刻就会被抹去，以保证电子技术的安全性。各类家用电器是人类生活中不可或缺的一部分，其种类、作用都在与时俱进。将单片机用于家用器具，可以使其智能化。各种家电都有其自身的特性，运用微机对其特性进行高效的编程，可以使其在功能上得到加强，在功能上也更加突出。现在，智能家居越来越受到人们的重视，它也不断增加了人们的生活。采用单片机对家电进行智能控制，使其更具稳定性，更适用于家庭生活。采用微型计算机，既能确保家电产品的功能多样化，又能拓展办公场所，为家电产品的应用创造更好的平台。由于微型计算机的耗电量很小，所以很多设计者把它和家用产品结合起来。例如，通过使用单片机，能够在一定的时间内对洗涤机进行控制，并且能够在一定的时限内完成清洗。通过按下按钮，单片机会根据指令进行计时。同时，利用微波炉的特点，对微波加热的时间、温度进行控制。

（1）运算速度越来越快。MUP 所展示的高速操作使得时钟频率不断提高，这是MUP 技术发展的一个重要特点。而单片机则不一样，它可以在不牺牲计算速度的前提下，减少时钟频率，以改善单片机的抗干扰性和降噪性能。通过对单片机内部的时序列表进行修改，提高了计算速度，而不会对其内部的时钟频率产生任何影响。在电子技术方面，单片微处理器的优势是显而易见的。

（2）在没有电脑技术支持的情况下，单片机的显示功能是不可或缺的。而在半导体技术的支持下，CPU 的性能也得到了极大的提高。微处理器具有多种功能，可供使用者选择最适合自己的单片机。将此产品与单片机相结合，可以极大地提高设备的使用寿命，减少运行费用[4]。在研制微处理器和电子技术产品的过程中，可根据不同的需要选择相应类型的微处理器，从而提高其使用寿命。

（3）采用微处理器可以保证电子技术在实际应用中的稳定、可靠。为了提高单片机在电子技术上的应用效果，很多单片机制造商都在尝试将EFT 技术引入到单片机中，从而大大提高了单片机在实际应用中的抗干扰性。此外，为保证整个插接技术的稳定性，还必须采用正弦波信号。EFT 振荡电路在工作时，如果正弦波信号受外部环境等因素的影响，会发生波形的改变，因此，必须根据脉冲信号的提示，对干扰信号进行快速、高效的处理，保证了系统工作的稳定性。

（4）在电子技术中，单片微处理器可以改善系统的抗干扰性，其特点是：一是抗干扰，在日常工作中，会对外界和内部结构造成一定的干扰，但使用单片机就可以有效地解决这一问题，比如，涡流系统因为材质和磁性目标的不同，会造成测量误差，因为材质的差异，会使被测物体的实际承中轴发生变化，而且不均匀的轴面会影响测量的准确性，而用单片机固定承中轴的旋转位移，从而保证测量的准确性。首先，为克服随机干扰，在生产过程中，由于电子产品的工作环境越来越复杂、越来越恶劣，产生噪声的可能性也越来越大，所以采用单片机进行控制，既能保证系统的稳定，又能防止干扰[5]。

（5）单片式机体活性较低。微处理器的控制器、运算器、存储器等都是由一块微型晶片构成的。该芯片可以用于各种电气系统，不管是安装位置还是外部造型，都能满足用户的需求，大大降低了占地面积，降低了相关电气设备的重量。

（6）采用单片机控制功耗低。单晶硅是单晶硅的主要部件，其体积小，功耗高，不会对相关的器件造成很大的压力。

（7）可靠性优异。该系统采用了总线结构，减少了晶片与晶片间的耦合，并有效地抑制了磁场对晶片造成的干扰。

（8）性价比优秀。微处理器已被广泛地应用于各个行业。目前，我国已有相当成熟的单片机应用。由于采用了微处理器，因此可以实现大规模的生产。

4 单片机在电子技术中的应用

4.1 在通讯设备中的应用

现在的通信方式以电话和手机为主，在生活中起着至关重要的作用。在通信系统中，微处理器的功能是不可忽略的。采用单片机实现了手机的语音功能，提高了系统的语音质量。采用单片机进行语音识别，通过单片机对语音进行有效的识别，并将其输入到下一步。作为手机的核心部件，单片机的语音功能越来越成熟。语音识别系统中的语音功能主要是由单片机完成，在语音识别和处理过程中，采用单片机完成。单片机的功能是识别输入的语音，并把它传递到下一步。这在电话记录中也扮演了很大的角色。手机在录制过程中，需要通过微处理器的功能来进行记录，当使用者发出命令时，由单片机立即进行反馈，从而达到录制的目的。现在手机和手机都可以记录。本发明的记录功能是通过单片机的媒体记录，当使用者点击指令时，单片机会收到指令，并将其发出，最终完成录制。

4.2 在家电中的应用

由于单片机体积小、功耗低等特点，在家电产品的设计与生产中得到了广泛的应用。通过设计者的设计，把微处理器放置在家用电器中，可以使微处理器的优点得到最大程度的发挥，从而达到集成、智能化的目的。集成化和智能化，不但使家电的使用更加方便，同时也使其性能得到很大的改善。比如，家用洗衣机能在一定的时间内完成洗衣，而这一工作则主要是靠微处理器，使用者按下按钮，单片机接收命令，然后单片机对时间进行控制，最后完成订单，从而实现预定。微波炉内的微波加热温度由单片机控制。在冰箱中，主要是为了满足食物的特性而作出合理的选择，这样才能让冰箱更好的保存食物[6]。

4.3 在仪器仪表中的应用

随着科学技术的进步，人民的生活水平也在不断地提高，人们对产品精度的要求也会越来越高。很多工业都在发展和完善工具的使用标准。比如，在航空行业，精确地了解目标的方位和方位是保证驾驶员和乘客安全的关键。这就需要高精度的仪器设备。航空飞行的安全性要求高精密的仪器设备。由于单片机具有高度集成、高可靠性等特点，因此，在航空工业生产中，必须加强对仪器的处理与控制，以提升智能程度，减少安全事故的发生。

在电力工业中，仪器设备的质量好坏，将影响整个工业的可持续发展。该仪器具有实时采集、处理数据的能力，扩展了仪器系统的功能。同时，利用可靠的数据，可以实现仪器的一体化和协同。随着微处理器技术的不断发展，将会使监测环境更加完善，使仪器设备更加智能化。例如，采用单片机对风机塔筒内的仪器进行控制，可以有效地改善其稳定性，确保测试结果的准确性。采用EFT 技术，可以有效地改善系统的抗干扰性，确保系统的工作稳定性，减少事故的发生。随着半导体技术的进步，微控制器也在不断更新，微控制器的技术水平也在不断提高。随着CPU 种类的日益增多，微处理器的性能也将进一步提高，达到8位，16位，32位[6]。

4.4 在工业控制领域的应用

将微处理器用于工业控制，既能改善产品的质量，又能保证产品的生产效率。利用微处理器技术实现安全文明生产，为城市经济的快速发展提供了良好的经济计划平台。以风电为例，将单片机引入到风电系统的控制中，实现了对风机的智能、遥控，确保了系统的运行精度。在风机内部，单片机是消防自动报警系统中的重要组成部分，它的功能是对各类数据进行分析、处理，并通过智能协同平台实现。在风电机组中采用单片机，不仅可以提高计算效率，而且还可以保证风电机组的运行。在一些危险行业，为了使装置的自动化，必须使用微机。采用单片机技术，使生产成为可能，通过对高校的信息采集与控制，使仪器达到智能化、自动化的目的。在核电等高风险行业，单片机的应用前景是非常广阔的。

4.5 在医疗器械及仪表领域的应用

在工业自动化领域，尤其是在核工业、电力、高压工业等特定环境下，这些特殊的工作环境对人类的健康和生命安全具有重要的意义。通过采用单片机实现对报警、管路操作系统等科学的控制。在医疗设备行业，由于医疗条件、技术水平的不断提高，对检测手段的要求也越来越高。在医学仪器中，利用单片机对各种病症进行实时的分析，帮助医师做出正确的判断，从而提高诊断的精确度、及时性，并为患者提供全面的诊疗方案。采用单片机对医学数据进行严密审核，确保了数据的准确性，减少了差错[7]。同时，应用单片机对医院的档案管理和数字化档案的建设也有很大的帮助。在X 光检查等方面，利用单片机对病人的病情进行快速的诊断，提高了医疗质量。此外，将微处理器用于医疗设备，能检测出多种疾病，提高药物使用的精确度，并能使仪器结构更合理，通常包括超声波检测、分析仪器、呼吸系统等。因此，仪器的品质将直接关系到一个国家的生产水平，而随着微处理器和仪器的数字化发展，其可靠性、准确性和故障率都将大幅提高。