對(duì)單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用和技術(shù)開發(fā)分析

文亞輝

摘要：?jiǎn)纹瑱C(jī)具有高精度、小體積和高穩(wěn)定性的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)制造和自動(dòng)化設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。基于此，本文先分析了單片機(jī)應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，研究了電子技術(shù)中單片機(jī)的具體應(yīng)用，并進(jìn)一步分析了技術(shù)開發(fā)方向。

關(guān)鍵詞：電子技術(shù);單片機(jī);低噪穩(wěn)定;技術(shù)開發(fā)

中圖分類號(hào)：TP368 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2019）11-0059-02

1 單片機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

首先單片機(jī)使用壽命長(zhǎng)，應(yīng)用單片機(jī)的設(shè)備產(chǎn)品具有幾十年工作周期，同時(shí)和微處理設(shè)備相比有著較長(zhǎng)使用壽命，目前半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展速度很快，推動(dòng)MPI快速更新，逐漸成為更加先進(jìn)的CPU技術(shù)，在I/O模塊的支持下，具有較長(zhǎng)的生存周期。其次由于單片機(jī)抗干擾逐漸加強(qiáng)，運(yùn)行噪音更低，通過改變內(nèi)部時(shí)序，不斷提高時(shí)鐘頻率，提高運(yùn)算速度。最后，單片機(jī)得到廣泛應(yīng)用主要是由于其強(qiáng)大的穩(wěn)定性，隨著應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展，提高單片機(jī)可靠性是一種有效手段。目前設(shè)計(jì)單片機(jī)時(shí)使用了各種技術(shù)，顯著提高了單片機(jī)可靠性，但也增加了干擾問題。

2 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用

2.1 在通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用

在通訊系統(tǒng)中使用單片機(jī)用于手機(jī)語(yǔ)音，智能手機(jī)快速發(fā)展，語(yǔ)音功能越來越強(qiáng)大。手機(jī)語(yǔ)音滿足通訊功能，便于識(shí)別手機(jī)語(yǔ)音信息，語(yǔ)音可以轉(zhuǎn)化為文字，正確率高達(dá)70%，語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)和單片機(jī)存在密切關(guān)聯(lián)。嵌入式語(yǔ)音識(shí)別先要采集用戶語(yǔ)音信號(hào)，同時(shí)利用控制模塊輸入語(yǔ)音信號(hào)，經(jīng)過A/D模塊轉(zhuǎn)化語(yǔ)音信息，轉(zhuǎn)化后在控制器中經(jīng)過一系列算法建立標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音庫(kù)，在電路中存儲(chǔ)語(yǔ)音信息[1]。

2.1.1 硬件設(shè)施

在語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)中，硬件設(shè)施包含聲音采集元件、微控制器、帶通濾波器等單元，在系統(tǒng)中微控制器是系統(tǒng)控制中心，負(fù)責(zé)存儲(chǔ)信號(hào)并對(duì)信號(hào)預(yù)算處理，將結(jié)果轉(zhuǎn)換輸出。采集聲音模塊負(fù)責(zé)將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)進(jìn)行處理。單片機(jī)的容量有限，因此存儲(chǔ)語(yǔ)音信號(hào)需要由外部存儲(chǔ)器提供存儲(chǔ)空間。而輸入語(yǔ)音信號(hào)摻雜的雜音會(huì)影響信號(hào)識(shí)別，要利用帶通濾波器過濾語(yǔ)音信號(hào)，使識(shí)別語(yǔ)音信號(hào)的效率得到提高。鍵盤控制模塊負(fù)責(zé)錄入語(yǔ)音信號(hào)以及識(shí)別控制。顯示模塊將識(shí)別結(jié)果顯示出來，以便于用戶進(jìn)一步操作。

2.1.2 軟件設(shè)計(jì)

語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)入主程序后，調(diào)用子程序模板訓(xùn)練并識(shí)別語(yǔ)音模板。運(yùn)行過程中，按下按鍵代表程序執(zhí)行指令，根據(jù)指令執(zhí)行。訓(xùn)練模塊依據(jù)訓(xùn)練算法操作，程序下方識(shí)別指令對(duì)應(yīng)著執(zhí)行語(yǔ)音識(shí)別程序。

2.2 在工業(yè)控制領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.2.1 硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)通過接口對(duì)設(shè)備軟件進(jìn)行直接控制，讓控制軟件和硬件設(shè)施同時(shí)運(yùn)行。如門禁系統(tǒng)中，軟件程序設(shè)置開門程序、關(guān)門程序以及延時(shí)程序三部分，由于程序相對(duì)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了輸入信號(hào)通道、輸出信號(hào)通道以及人機(jī)對(duì)話通道。信號(hào)輸入通道負(fù)責(zé)采集信號(hào)，對(duì)信號(hào)不同輸入形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。單片機(jī)I/O模塊可以經(jīng)過輸入線采集數(shù)據(jù)，若信號(hào)采集要求無法達(dá)到，可以在外部設(shè)置連接線路[2]。輸出信號(hào)通道匯集信息傳遞給控制中心，對(duì)設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。整個(gè)輸出過程都能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化過濾和轉(zhuǎn)換。人機(jī)對(duì)話通道由用戶向系統(tǒng)傳達(dá)指令，系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)比標(biāo)準(zhǔn)語(yǔ)音庫(kù)，按照程序設(shè)定回答對(duì)應(yīng)信息。在工業(yè)控制領(lǐng)域中，廣泛使用單片機(jī)，在設(shè)備內(nèi)部保存順序控制、邏輯運(yùn)算以及定時(shí)操作的指令，經(jīng)過I/O模塊完成對(duì)設(shè)備的管理控制。系統(tǒng)具有強(qiáng)大的通信、控制和運(yùn)算能力，有效提高了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的可靠性和安全性。

2.2.2 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件程序包含開關(guān)、關(guān)門以及延時(shí)三個(gè)部分程序，按照系統(tǒng)要求，子程序設(shè)計(jì)要滿足快速開關(guān)的需要，開門不同階段對(duì)應(yīng)不同速度。系統(tǒng)感應(yīng)設(shè)備感應(yīng)到有人時(shí)，會(huì)緩慢開門，人離開一會(huì)將快速關(guān)門。人們陸續(xù)進(jìn)入時(shí)，系統(tǒng)可保持長(zhǎng)時(shí)間開門狀態(tài)，待所有人進(jìn)門后，大門關(guān)閉。子程序開門的同時(shí)能夠檢測(cè)到探測(cè)信號(hào)，后面如果有人經(jīng)過大門，則大門保持持續(xù)打開的狀態(tài)，若沒檢測(cè)到信號(hào)，大門會(huì)自動(dòng)關(guān)閉。長(zhǎng)時(shí)間開門狀態(tài)，可使用軟件計(jì)時(shí)的方法，將延時(shí)程序模塊關(guān)閉后，可以對(duì)關(guān)門步數(shù)進(jìn)行記錄，方便于隨時(shí)啟動(dòng)開門程序。本系統(tǒng)采用實(shí)時(shí)控制程序，程序相對(duì)簡(jiǎn)單，要利用傳感器進(jìn)行探測(cè)，結(jié)合定時(shí)程序，能夠滿足控制功能。

2.2.3 應(yīng)用案例

單片機(jī)常應(yīng)用于家用智能電器中，如洗衣機(jī)系統(tǒng)中自動(dòng)設(shè)置了洗衣時(shí)間和強(qiáng)度等級(jí)，單片機(jī)可滿足人們的個(gè)性化應(yīng)用，完成衣物自動(dòng)清潔。智能冰箱也能根據(jù)冰箱儲(chǔ)存量調(diào)整冰箱溫度，用戶可以操作系統(tǒng)輸入保存在冰箱中的蔬菜種類，單片機(jī)根據(jù)程序設(shè)定調(diào)整溫度，并在顯示屏上提示保質(zhì)期限。智能電器在用戶家中和網(wǎng)絡(luò)連接，用戶可使用語(yǔ)音控制，對(duì)電器下發(fā)指令。如“空調(diào)調(diào)至20℃”，智能空調(diào)識(shí)別語(yǔ)音指令，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)，滿足人們多元化需求。

3 單片機(jī)的技術(shù)開發(fā)分析

3.1 CPU開發(fā)

在諸多單片機(jī)技術(shù)中，最關(guān)鍵的技術(shù)就是CPU內(nèi)核，由于CPU會(huì)直接影響數(shù)據(jù)，對(duì)于單片機(jī)位數(shù)及寬度產(chǎn)生直接影響。從當(dāng)前情況下分析，半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，讓CPU投入顯著增加，單片機(jī)的內(nèi)存容量得到顯著擴(kuò)充，單片機(jī)壽命得到進(jìn)一步提高，也讓電子產(chǎn)品功能更加完善。因此一方面要增加CPU總線寬度，從8位增加至32位、48位，CPU總線寬度的改進(jìn)，可有效提高CPU數(shù)據(jù)處理功能，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。另一方面要完善CPU結(jié)構(gòu)形式，單片機(jī)建立在一個(gè)CPU基礎(chǔ)上，可以更改結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)?個(gè)、3個(gè)CPU，進(jìn)而保證單片機(jī)運(yùn)行速度。

3.2 降低耗能

CPU技術(shù)的更新為MUP技術(shù)帶來了全新變革，MUP技術(shù)推動(dòng)了單片機(jī)的發(fā)展，讓單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度更快，提高短時(shí)間內(nèi)振幅頻率。一般情況下單片機(jī)轉(zhuǎn)速加快，會(huì)耗費(fèi)更多能耗，能耗不僅造成單片機(jī)使用壽命問題，還會(huì)造成噪音問題。因此單片機(jī)技術(shù)研發(fā)還需要在保證轉(zhuǎn)速的同時(shí)，控制能耗，并降低噪音。通過改變單片機(jī)內(nèi)部順序，借助于單片機(jī)整體頻率加快單片機(jī)運(yùn)行速度，最大程度上節(jié)約部分能耗，延長(zhǎng)單片機(jī)壽命，讓單片機(jī)運(yùn)行速度得到提升[3]。對(duì)于電子技術(shù)未來發(fā)展而言，不管哪種先進(jìn)機(jī)器，使用期間都會(huì)產(chǎn)生噪音問題，需要經(jīng)過高速運(yùn)轉(zhuǎn)，才能滿足使用需要。目前對(duì)于單片機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)噪音問題主要來源于集成電路。電源撞擊電子芯片出現(xiàn)噪音問題，明確原因后可以改變電源位置，避免電子芯片受到撞擊，減少噪音。

3.3 消除單片機(jī)干擾

單片機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行可以提供均衡的運(yùn)轉(zhuǎn)速度。在市場(chǎng)中應(yīng)用單片機(jī)范圍越來越廣泛，由于使用EFT高新技術(shù)，可顯著改善單片機(jī)穩(wěn)定性，使用過程中單片機(jī)會(huì)受到電磁波干擾，能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)，減少單片機(jī)受到的負(fù)面影響。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，單片機(jī)具有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)算速度快、低噪穩(wěn)定的優(yōu)勢(shì)。單片機(jī)在電子技術(shù)中主要應(yīng)用于通訊系統(tǒng)和工業(yè)控制領(lǐng)域。未來單片機(jī)的技術(shù)開發(fā)方向在于CPU數(shù)據(jù)更新、降低耗能、消除單片機(jī)干擾。以期通過單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，加快運(yùn)行速度，并降低噪聲，完善控制功能。

參考文獻(xiàn)

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