基于電子技術(shù)的嵌入式單片機(jī)應(yīng)用分析

張應(yīng)華

（焦作師范高等專(zhuān)科學(xué)校，河南 焦作 454150）

0 引言

嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)，其有著體積小、耗能少、可靠性高等特點(diǎn)，在電子技術(shù)領(lǐng)域，不斷地提高研發(fā)新的技術(shù)產(chǎn)品，嵌入式單片機(jī)的研究運(yùn)用與電子技術(shù)的發(fā)展往往聯(lián)系在一起，成為技術(shù)者和學(xué)者研究的熱門(mén)，可見(jiàn)嵌入式單片機(jī)技術(shù)在電子技術(shù)中的運(yùn)用價(jià)值。本文將就此展開(kāi)探討，以期望能更好的實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)的多元化，從而能使其在各行各業(yè)中發(fā)揮強(qiáng)力的推動(dòng)作用。

1 單片機(jī)的概述

1.1 單片機(jī)的構(gòu)成

雖然從整體上來(lái)看，單片機(jī)的體積很小，但是”麻雀雖小，五臟俱全”，它包含了中央處理器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器等核心部件。它實(shí)質(zhì)上就是一種嵌入式的系統(tǒng)，如果想要使單片機(jī)的功能發(fā)揮完全，那么就需要我們更加深入的了解單片機(jī)的組成構(gòu)造[1]。

首先，對(duì)于單片機(jī)來(lái)說(shuō)，其最為核心的部位就是中央處理器，幾乎所有的指令語(yǔ)句都是經(jīng)過(guò)中央處理器之后進(jìn)行分配和發(fā)布的。其次，存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)功能和對(duì)地址的分配都是通過(guò)單片機(jī)中256個(gè)存儲(chǔ)單元來(lái)實(shí)現(xiàn)的。另外，所有的數(shù)據(jù)也都是通過(guò)存儲(chǔ)器來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)用和存儲(chǔ)的。

第三，運(yùn)算器使用二進(jìn)制算法對(duì)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)有效的管理。最后，單片機(jī)的另一個(gè)核心部件就是控制器，它控制了單片機(jī)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，用于對(duì)發(fā)布的指令進(jìn)行儲(chǔ)存。它包含了指令存儲(chǔ)器、地址存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器等等[2]。

1.2 單片機(jī)的原理

單片機(jī)是通過(guò)控制指令的方式來(lái)完成工作的。其所控制的這些指令是需要工作人員寫(xiě)到它的存儲(chǔ)器中的，之后，再通過(guò)和存儲(chǔ)器的關(guān)聯(lián)單片機(jī)就能夠進(jìn)行工作，存儲(chǔ)器就可以輸入信息參數(shù)。通過(guò)指令代碼，可以完成與其相對(duì)應(yīng)的工作。另外，對(duì)于指令的長(zhǎng)短來(lái)說(shuō)，它會(huì)給單片機(jī)的工作效率帶來(lái)較大的影響。

1.3 單片機(jī)的主要特點(diǎn)

首先，單片機(jī)的最為主要的特點(diǎn)之一就是”芯片雖小，而五臟俱全"。單片機(jī)的內(nèi)部設(shè)置的有程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器以及各種不同的接口電路。然而大型的處理器運(yùn)算速度比較高，運(yùn)算器位數(shù)較多，處理能力較強(qiáng)，但需要在外部配置接口電路。

其次，對(duì)于一般情況下，單片機(jī)的主頻大約都是在100MHZ以下的，因此它適合用于獨(dú)立工作的小型產(chǎn)品之中，引腳數(shù)量從幾個(gè)到百余個(gè)[3]。

最后，單片機(jī)還具有應(yīng)用簡(jiǎn)單、靈活，并且可以用匯編語(yǔ)言以及C語(yǔ)言來(lái)開(kāi)發(fā)有關(guān)單片機(jī)的產(chǎn)品。

2 當(dāng)今時(shí)代單片機(jī)的發(fā)展優(yōu)勢(shì)有哪些

2.1 單片機(jī)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

單片機(jī)的體積比較小，它的結(jié)構(gòu)相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，但是它的功能相對(duì)完整， 內(nèi)部芯片可以作為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，應(yīng)用起來(lái)很快捷方便。除此之外，單片機(jī)有著較高的集成度，可靠性相對(duì)來(lái)說(shuō)比較高，即使單片機(jī)處于長(zhǎng)時(shí)間的工作也不會(huì)發(fā)生故障，產(chǎn)生的難題比較少。最后它在使用的時(shí)候低電壓、耗能少，是人們?cè)谌粘Ｉ钪械氖滓x擇，為生產(chǎn)與研發(fā)方面提供了方便。單片機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)算能力相對(duì)來(lái)說(shuō)比較強(qiáng)，可以在各種環(huán)境中使用，且有著較強(qiáng)的控制能力[4]。

2.2 單片機(jī)可使系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性增加

單片機(jī)能夠增加使用系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。當(dāng)系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性受到一定程度影響的同時(shí)，也會(huì)使系統(tǒng)的分辨率以及其靈敏度受到極大的影響。但如果使用單片機(jī)，就可以有效的使系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性得到很大的提高[5]。另外，我們還會(huì)在單片機(jī)上使用EFT抗干擾技術(shù)以保證電子技術(shù)的安全性和可靠性。使用了EFT抗干擾技術(shù)后，如果受到干擾，那么EFT就會(huì)釋放出刺激信號(hào)進(jìn)行提醒，這一技術(shù)使系統(tǒng)的安全性和可靠性又得到了進(jìn)一步的提高。

3 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用分析

由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活質(zhì)量水平得到了”飛”一般的發(fā)展，其中最為顯著的現(xiàn)象就是利用單片機(jī)中電子技術(shù)的工作原理來(lái)是我們的社會(huì)中的許多東西不斷的發(fā)展，不斷的使其更加智能化。例如，將其應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，工業(yè)行業(yè)和家用電器等等。其中在我國(guó)家用電器的市場(chǎng)中，單片機(jī)中電子技術(shù)的應(yīng)用是最為廣泛的。因?yàn)樗刮覈?guó)的家用電器不斷的進(jìn)行更新?lián)Q代，功能也變得越來(lái)越多，并且也變得越來(lái)越智能化。比如，全自動(dòng)洗衣機(jī)，它是根據(jù)單片機(jī)中電子技術(shù)的工作原理來(lái)對(duì)不同的衣服進(jìn)行分類(lèi)，并且會(huì)自動(dòng)選擇合適的洗滌等級(jí)，最后再根據(jù)衣服的臟污程度選擇合適的洗滌時(shí)間;另外，單片機(jī)中的電子技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微波爐、冰箱、冰柜、液晶電視等等的家用電器的控制功能。以下是對(duì)單片機(jī)中電子技術(shù)在不同領(lǐng)域的具體應(yīng)用分析。

3.1 在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用

現(xiàn)如今，社會(huì)上各行各業(yè)的發(fā)展都相當(dāng)迅速，人們的生活質(zhì)量水平也隨之不斷提高。同時(shí)，人們對(duì)自身及其家人健康情況的在意程度也隨之增高。因此，醫(yī)療行業(yè)為了使人們的需求得到滿足，從而盡全力地去不斷地完善醫(yī)療水平。特別是在如今這個(gè)大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的支持下，我們可以將單片機(jī)作為醫(yī)療器械的中心，然后再發(fā)揮單片機(jī)所具有的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而使患者的身體數(shù)據(jù)和患者的身體狀況得到更全面的記錄。醫(yī)護(hù)人員可以通過(guò)這利用”一對(duì)一”的方式采集得到的比較精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)來(lái)診斷出患者的病情，之后，在通過(guò)查詢實(shí)際的病因來(lái)尋找到更加完善的治療方法與治療手段[6]。以上就是單片機(jī)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用，它的應(yīng)用一方面使得我國(guó)的醫(yī)療水平得到了極大的提高，另一方面使得我國(guó)的醫(yī)療行業(yè)得到飛躍的發(fā)展。

3.2 在工業(yè)行業(yè)的應(yīng)用

在工業(yè)上有許多高空作業(yè)或危險(xiǎn)度很高的工作，這些工作十分危險(xiǎn)嚴(yán)重的甚至威脅了人們的生命，但這些工作又不得不做。不過(guò)隨著自動(dòng)化的發(fā)展 工業(yè)行業(yè)的自動(dòng)化水平不停的提高。相當(dāng)一部分工作都完成了自動(dòng)化的改革，解放了人類(lèi)勞動(dòng)。將單片機(jī)應(yīng)用與工業(yè)行業(yè)相互融合，提高效率。高效率的開(kāi)發(fā)和利用單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)——數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控[7]。方便實(shí)現(xiàn)工業(yè)的自動(dòng)化的生產(chǎn)和無(wú)人化的監(jiān)管制度。

3.3 家用電器的應(yīng)用

單片機(jī)具有消耗能量少、體積小等優(yōu)勢(shì)，所以被用于家用電器的設(shè)計(jì)和使用中。將單片機(jī)與家用電器結(jié)合在一起可以實(shí)現(xiàn)電器的自動(dòng)化智能化操作，解放人們的雙手。使用家中的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，與單片機(jī)連接就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)家用電器的操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)房間所有電器的使用，幫助人們完成一系列的衛(wèi)生服務(wù)[8]。例如:當(dāng)我們?cè)诠净蚧丶业穆飞系臅r(shí)候，我們就可以用手機(jī)或電腦操控家里的電器設(shè)備，用掃地機(jī)器人掃地、打開(kāi)空調(diào)、熱水器加熱等。這時(shí)候有著單片機(jī)的家用電器就可以工作為我們服務(wù)，方便了我們解放了雙手。

3.4 在智能儀表中的應(yīng)用

因?yàn)榻?jīng)濟(jì)發(fā)展的不斷提升，人民生活水平越來(lái)越高，對(duì)于生活品質(zhì)的要求也隨之提升。所以我們對(duì)于自己需要的東西的準(zhǔn)確性越來(lái)越高。所以智能化的展業(yè)也越來(lái)越迅速。單片機(jī)具有高度集成化的特點(diǎn)。非常重要的又高效率的提高了智能儀表的發(fā)展和更新。通過(guò)智能化的控制控制平臺(tái)，提高相應(yīng)設(shè)備的發(fā)展和控制能力，強(qiáng)化智能設(shè)備的分析問(wèn)題和和處理問(wèn)題的效率及能力[9]。由于單片機(jī)的可靠性和集成度都比較高，在航空航天需要提高儀表盤(pán)的控制能力和精確度，從而提高智能化水平，降低事故的發(fā)生。

3.5 在電話中的應(yīng)用

單片機(jī)是整個(gè)電話遙控系統(tǒng)的核心，系統(tǒng)所有電路都是在他的控制下進(jìn)行工作的。以下是一個(gè)關(guān)于使用ATMWL公司生產(chǎn)的AT89C51單片機(jī)的例子，這個(gè)裝置最大的特點(diǎn)是它的片內(nèi)含有Flash存儲(chǔ)器，并且和MCS-51兼容，有一個(gè)8位準(zhǔn)雙向I/O端口;有兩個(gè)16位可編程的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，它們具有四種工作方式，AT89C51使用的是40腳的雙列直插封裝( DIP)方式，當(dāng)作高性能的單片機(jī)，由于其受到引腳數(shù)目的限制，從而導(dǎo)致許多的引腳具有第二功能[10]。

4 結(jié)論

在現(xiàn)在這個(gè)科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的時(shí)代，電子技術(shù)也一直保持著持續(xù)不斷地發(fā)展態(tài)勢(shì)。而單片機(jī)作為嵌入式系統(tǒng)中的鼻祖，其具有體積小，功耗低，安全可靠等許多優(yōu)良的特點(diǎn)，這些特點(diǎn)也使其在如今仍然具有相當(dāng)廣泛的應(yīng)用。此外，它在實(shí)用性，復(fù)雜性，和高效性等方面都達(dá)到了一個(gè)前所未有的高度。所以繼續(xù)更加深入的學(xué)習(xí)和了解它是我們義不容辭的責(zé)任。