單片機技術在智能家居中的應用與發(fā)展

劉萍 王江明

摘 ?要：社會的發(fā)展離不開科技，科技不斷地改變著人類的生活，人類在物質(zhì)生活已達到滿足的同時就會對生活的品質(zhì)有更高的追求，智能化已遍布不同領域，所以家具智能化更是與人們生活緊密相關的，人們高品質(zhì)生活迫切需求的。單片機又稱單片微控制器，屬于集成電路芯片，可以構成微型計算機系統(tǒng)，體積小而輕，在智能家具的設計上很有應用前景。

關鍵詞：單片機;技術;智能家具

中圖分類號：TP368.1 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2020）25-0183-02

Abstract： The development of society is inseparable from science and technology， which is constantly changing human life. When human beings have reached the satisfaction of material life， they will have a higher pursuit of the quality of life， and intelligence has spread all over different fields. Therefore， intelligent furniture is closely related to people's life， and people's high-quality life is urgently needed. Single-chip microcomputer， also known as single-chip microcomputer， belongs to integrated circuit chips， which can form a microcomputer system， which is small and light， so it has a good application prospect in the design of intelligent furniture.

Keywords： single chip microcomputer; technology; intelligent furniture

從單片機的首次問世至今，其發(fā)展已經(jīng)歷經(jīng)30年之久?；仡欉@30年單片機發(fā)展歷程，能夠看到在大規(guī)模集成電路技術的指引下，單片機技術已經(jīng)得到快速發(fā)展且滲入到各個領域。目前，單片機技術已經(jīng)在智能家具中被廣泛應用，同時其潛力發(fā)揮巨大。單片機在不同領域發(fā)展的同時也在不斷變化和完善。伴隨著單片機技術的不斷完善，單片機逐漸走向體積小、容量大、功耗低、性能高的趨勢，滿足人們舒適且智能的生活需求。單片機運用到智能家具中的目的不僅是讓家具更舒適、環(huán)保和安全，也是通過家具的智能化展現(xiàn)出人類正在逐步走向智能化時代，代表人類的生活正發(fā)生著巨大的改變。

從最初的單片機技術問世到今天，單片機技術已經(jīng)經(jīng)歷了大約30年的發(fā)展歷程。通過對單片機30年的發(fā)展歷程的回顧，我們可以看到在以微處理器技術和超大規(guī)模集成電路技術為核心引導下的單片機技術迅速的發(fā)展成熟并延伸到了其他的各個行業(yè)之中。近些年，單片機在智能家具這一領域得到了極其廣泛的運用，表現(xiàn)出非常巨大的應用潛力。

1 智能家居具備的特點

智能家居理念起源是很早的，1984年美國將建筑設備逐漸信息化，第一座智能化建筑誕生了，建筑中運用計算機、通信、圖像顯示、控制技術的集中使用使建筑設備智能化。給人們生活提供舒適、高效和經(jīng)濟的環(huán)境。在此之后智能建筑流行于世界建筑界，發(fā)達國家智能建筑得以積極發(fā)展，在此之后智能建筑真正掀起智能家居的熱潮。

外國人稱智能家居為數(shù)字家庭。家居智能化就是將家中的電器和安保裝置進行技術連接，形成智能化系統(tǒng)，且保證設施和環(huán)境的協(xié)調(diào)性。智能家具是智能家居的重要一部分，也正在快速發(fā)展中，智能家具具有計算機技術、機械技術以及制造技術等，計算機技術是將單片機技術運用到家具里，讓部分家具具有智能功能，這已經(jīng)成為未來家具發(fā)展的必然趨勢。通過在家具硬件中嵌入軟件程序，讓家具具備人工智能，通過加入人工智能讓家具根據(jù)人的行為習慣進行人性化程序行動，給人類提供舒適方便的生活環(huán)境。

單片機在各個行業(yè)之中快速發(fā)展的同時，自身也經(jīng)歷了不斷變化的過程。隨著技術的不斷進步，單片機逐步的向低功耗，小體積，大容量，外圍電路內(nèi)裝化，高性能的方向發(fā)展。在智能家具之中運用單片機的目的不僅僅是使家具變得更加的安全，并且舒適和綠色是家具從傳統(tǒng)的機電產(chǎn)品走向智能化產(chǎn)品的重要一步。毫不夸張的說，單片機在智能家具之中的運用代表這一個全新時代的開啟，代表著人類的生活方式將再一次產(chǎn)生巨大的變化。

在國際上智能家具歸于概念家具，也就是新穎、前衛(wèi)并且有發(fā)展的。但是在目前不具備大批量生存的能力。伴隨技術的不斷發(fā)展，新技術普遍存在于人們的生活之中。單片機技術給智能家具奠定了堅實的基礎。目前分三種：工作型、特殊型和民用型。除了在生產(chǎn)中具有傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝還包含計算機技術、傳感器和數(shù)字通訊等技術。

2 單片機發(fā)展過程

1970年人類成功研制了微處理器。一年后美國英特爾公司通過此技術研制出首款單片機。并命名為4004，隨后又研制出8位的，8008雛形。在1976年英特爾公司真正意義上研制出第一臺單片機。在此臺單片機問世后歷經(jīng)十幾年的發(fā)展經(jīng)歷了數(shù)次更新。運算的速度逐步提升，功能也在一代一番新。單片機的快速發(fā)展讓很多科學家不可思議，使用的廣泛性也讓科學界感嘆不已。單片機的用途廣泛使其掀起了一股熱潮。

單片機的發(fā)展歷程主要經(jīng)歷了SCM、MCU、SoC時代。芯片設計階段通過整合、集成的設計，而每個模塊并不是完整的器件，是需要借助芯片資源來完善自身的功能，這種集成芯片還可以降低開發(fā)成本，縮短研發(fā)周期，以此來提升產(chǎn)品競爭力以及開發(fā)者的效益。單片機問世這短短30年間被得到廣泛應用，因為它具有實現(xiàn)被計算機控制等優(yōu)點。

3 單片機的應用領域

單片機的運用已經(jīng)滲入到工業(yè)各個板塊，單片機也是工業(yè)自動化的核心技術。

儀表領域：單片機的特點與儀表特點有著密不可分的關系，單片機低功耗、小體積、可靠且擴展性強，這些特點非常適用于儀表這種有限空間安裝，單片機能夠與不同類型的傳感器相結(jié)合，實現(xiàn)物理量檢測功能，使儀表的智能化。

電器領域：在人類生活中的大部分電器都采用了單片機技術，從最為基礎的遙控器、冰箱、洗衣機都運用了不同型號的單片機。單片機的運用在極大程度上方便了生活。甚至在醫(yī)療器械上也運用了單片機技術，例如監(jiān)護儀和呼吸機等等。

通訊領域：目前單片機上具備的通訊接口滿足著人們對數(shù)據(jù)交換的需求。伴隨網(wǎng)絡和通訊技術的迅猛發(fā)展，人們使用的路由器和移動電話都存在單片機設備。

交通領域：目前我國交通工具得到長遠的發(fā)展，為了給人們更優(yōu)越的旅途體驗，交通工具也走向智能化發(fā)展方向。例如在飛機上安裝自動駕駛系統(tǒng)，動車高鐵上安裝智能感應器，以上都是單片機帶來的智能體驗。

智能家居：伴隨人們生活水平的提升，人們對居住的要求也在不斷提高。家中無人發(fā)生的盜竊、燃氣泄露導致的火災都會帶來巨大的損失，所以家庭裝修上也就需要智能化來滿足人們的需求了，裝修中可以安裝室內(nèi)溫度和氣體的檢測，對入室盜竊進行監(jiān)控報警。這種智能環(huán)境系統(tǒng)得到所有人的歡迎，單片機技術在現(xiàn)代家居中的運用是再合適不過的了，智能家居為單片機的發(fā)展也帶來美好的發(fā)展前景。

工業(yè)自動化：工業(yè)生產(chǎn)中同樣需要監(jiān)控，這些控制監(jiān)測系統(tǒng)都需要機電一體化來協(xié)助。除了很少一部分是工控機，其余大部分機電控制都是單片機組成的，例如工業(yè)機器人的中央處理器，感覺以及行走等系統(tǒng)。

4 智能家具中如何運用單片機技術實現(xiàn)智能運用

智能家具通過利用聲控光控以及信號傳輸?shù)男问綄崿F(xiàn)智能控制調(diào)整功能。控制功能包含手動設備控制，智能信號收集到環(huán)境中信號發(fā)生的變化，然后匯總到系統(tǒng)中，發(fā)射信號。通過微處理器進行整體控制，無線通信設備信號進行設備間的連接，完成整體智能串聯(lián)。

在整個應用系統(tǒng)內(nèi)，語言控制是其中最為重要的一部分，需要單片機正確識別出語音信號然后將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，芯片對數(shù)字信號進行分析識別然后發(fā)出控制指令，啟動家具智能反應。單片機根據(jù)漢字或拼音進行數(shù)據(jù)檢測建立識別列表，然后存儲于不同的存儲器之中，保證智能家具收到命令實現(xiàn)智能家具的語音操控，這也是目前研究重點。

無限傳輸通過雙向連接模式進行傳輸，終端設備接收數(shù)據(jù)之后形成應答信號，來確保發(fā)送確認數(shù)據(jù)是否丟失。如果出現(xiàn)失誤，需要重新連接數(shù)據(jù)傳輸。單片機需要運用穩(wěn)定的信號傳輸器，檢測到信號后要進行回傳應答。單片機這項技術可以在智能家具中實現(xiàn)發(fā)布無線信號命令，精準對家具進行相應指令。

智能家具還可以根據(jù)環(huán)境的變化進行智能操作。例如，空調(diào)可以根據(jù)周圍溫度以及濕度的改變運行，保證室內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，給人們帶來舒適的生活環(huán)境。智能窗簾能夠依據(jù)陽光強度調(diào)整遮蓋程度，確保室內(nèi)良好的采光。想要通過單片機對家具進行智能化調(diào)節(jié)需要微型信號處理器對環(huán)境采集并分析，然后發(fā)出調(diào)節(jié)信號，實現(xiàn)環(huán)境調(diào)控。

5 單片機在智能家具中的發(fā)展形勢

單片機不僅自身功耗低還可以對功耗進行控制，在控制功耗的狀態(tài)下還可以使家具滿足節(jié)能環(huán)保的需求。關于容量大是說隨著家具的用途和功能增多隨之對存儲器的容量也提出更高的要求，人們不斷采用新工藝對大容量存儲器進行不斷改進來滿足人們的運用。利用RISC結(jié)構功能和流水線技術完善CPU功能，加快運算速度以及系統(tǒng)的可靠性。使家具高性能和多功能的需求都得以滿足。單片機發(fā)展趨勢是將外圍電路進行內(nèi)裝化。一些驅(qū)動器、定時等外圍器件逐漸裝于單片機的內(nèi)部，這不僅簡化了結(jié)構還提高了單片機的集成度，也能夠讓家具體積減小，擴大家居空間，同時也便于家具的造型設計。此外，智能家具還應通過傳感器功能調(diào)節(jié)家具的傾斜度或者變形讓其看起來更加穩(wěn)定，這就需要對思維設計進行進一步研究，通過以上的改善不斷提高單片機的功能來滿足未來家具發(fā)展趨勢。

科學技術正在迅猛發(fā)展，尤其是單片機技術正在快速發(fā)展，讓智能家具走進每一個家庭，智能家具給人們的生活帶來了便捷性、舒適性。雖然現(xiàn)階段我國智能家具的開發(fā)制造處于探索階段，且暫時無法與國外的一些產(chǎn)品競爭，但是無可厚非的是，智能家具已經(jīng)被各個國家重視。解決這種國際差異就需要我們對技術和產(chǎn)品不斷創(chuàng)新研究。從世界角度看，智能化家具已經(jīng)成為無法阻擋的一個趨勢，單片機技術的改進和逐步完善正在不斷滿足著人們生活的需求。所以智能家具中運用單片機技術定將更加廣泛。

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