淺談單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)

張宇航 趙旭輝

摘要：隨著我國(guó)不斷進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)建設(shè)，單片機(jī)的應(yīng)用已經(jīng)廣泛地滲透到人們的學(xué)習(xí)、工作、生活中。其最具有代表性的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)在科研、工業(yè)、軍事、商業(yè)、娛樂(lè)業(yè)及人們的日常生活等方方面面，既能夠有效提高企業(yè)的綜合效益，又能夠提高企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與智能化水平，從而全面促進(jìn)工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程，提高我國(guó)的國(guó)際市場(chǎng)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。在半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展的前提下，單片機(jī)以其體積小、價(jià)格低、可靠性強(qiáng)、低功耗的優(yōu)勢(shì)，不斷在各個(gè)行業(yè)中取代計(jì)算機(jī)。嵌入式系統(tǒng)技術(shù)也成了當(dāng)前關(guān)注、學(xué)習(xí)研究的熱點(diǎn)。

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

當(dāng)今社會(huì)，人們的生活與工作越來(lái)越離不開(kāi)電子技術(shù)的支持，無(wú)論是人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫闹悄芤苿?dòng)終端設(shè)備、日常家用電器或者是工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的儀器儀表等，這些都屬于電子技術(shù)的范疇。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，為了能夠適應(yīng)嵌入式應(yīng)用的需求，單片機(jī)技術(shù)在電子技術(shù)中的應(yīng)用也成為必然趨勢(shì)。

1 單片機(jī)的主要構(gòu)成

單片機(jī)主要包括一個(gè)運(yùn)算器和控制器兩個(gè)部分，其中運(yùn)算器主要以LU部件作為核心，能夠?qū)崿F(xiàn)二進(jìn)制算法，還應(yīng)該包括存儲(chǔ)器、寄存器和累加器等作為輔助軟件控制器，必須包括CPU神經(jīng)處理系統(tǒng)，其由邏輯控制電路、編譯器寄存器等共同組成。整個(gè)單片機(jī)能夠?qū)⑦@些復(fù)雜的元件集成在非常小的芯片上，具有高度集成、體積小、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，單片機(jī)自身電壓更低、功耗小、便于攜帶，具有易擴(kuò)展性。單片機(jī)作為在工業(yè)環(huán)境下的數(shù)字運(yùn)算管理系統(tǒng)能夠集存儲(chǔ)、邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)技術(shù)等操作指令于一體，可以利用數(shù)字信號(hào)或者模擬信號(hào)的方式，對(duì)機(jī)械設(shè)備快速控制。單片機(jī)自身的運(yùn)行更加的安全可靠，抗干擾能力比較強(qiáng)，整體的功能配套齊全具有強(qiáng)大的適應(yīng)能力，單片機(jī)控制系統(tǒng)可以在電站功率系統(tǒng)管理中更好的應(yīng)用。

2 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 單片機(jī)增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性

在電子技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用單片機(jī)可以提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的過(guò)程中輸入量以及輸出量產(chǎn)生的改變因素直接影響了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中如果其分辨率、靈敏度下降也會(huì)直接影響穩(wěn)定性。單片機(jī)可以有效地提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，利用單片機(jī)修正傳感器設(shè)備，改變非線性的相關(guān)系統(tǒng)，可以從根本上提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性，進(jìn)而增加工作性能參數(shù)。

2.2 單片機(jī)增加系統(tǒng)的抗干擾性

電子技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用單片機(jī)可以有效地提升系統(tǒng)自身的抗干擾性。其主要表現(xiàn)在2個(gè)方面。1）抵抗確定干擾。日常系統(tǒng)會(huì)受到外界環(huán)境以及對(duì)應(yīng)的內(nèi)部構(gòu)造影響產(chǎn)生一定的干擾性問(wèn)題，通過(guò)單片機(jī)則可以解決其存在的問(wèn)題。

2.3 抵抗隨機(jī)干擾

在日常生產(chǎn)中電子系統(tǒng)的操作環(huán)境較為復(fù)雜，其產(chǎn)生的信躁比會(huì)隨著隨機(jī)波動(dòng)問(wèn)題而受到不同程度的影響，為了有效地解決這種問(wèn)題，保證型號(hào)傳遞的穩(wěn)定性，可以通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行優(yōu)化進(jìn)而達(dá)到降低系統(tǒng)運(yùn)行干擾的目的。

2.4 單片機(jī)技術(shù)推動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展

單片機(jī)技術(shù)在應(yīng)用之后可以有效地提升其整體的功能，有利于提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。在電子技術(shù)的更新與發(fā)展的過(guò)程中，系統(tǒng)中各種設(shè)備呈現(xiàn)多樣化的發(fā)展趨勢(shì)，不同類型的功能具有一定的差異性，在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種困難問(wèn)題，通過(guò)單片機(jī)技術(shù)可以有效地解決此種問(wèn)題，單片機(jī)技術(shù)可以提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率，增強(qiáng)了系統(tǒng)的運(yùn)行質(zhì)量，優(yōu)化了系統(tǒng)的功能。

3單片機(jī)在電子技術(shù)中的開(kāi)發(fā)

3.1開(kāi)發(fā)時(shí)單片機(jī)的選擇

基于CPU技術(shù)的發(fā)展，MPU技術(shù)研究也取得了重大突破。在此背景下，單片機(jī)的頻率及制程得到了全面提升：頻率提升直接導(dǎo)致了單位時(shí)間內(nèi)單片機(jī)的計(jì)算速度提升，制程提升則使得單片機(jī)發(fā)熱量、面積減小。在開(kāi)發(fā)產(chǎn)品時(shí)，如何選擇合適的單片機(jī)也是一門(mén)比較有難度的學(xué)問(wèn)。若是選擇使用Windows CE或Linux等操作系統(tǒng)，那么就需要選擇ARM720T以上帶有MMU功能的ARM芯片。若是對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘速度有較高的要求，那么可以選擇ARM9及以上的芯片。還有很多種可能的需求，這里就不展開(kāi)討論了。

3.2開(kāi)發(fā)時(shí)單片機(jī)語(yǔ)言的選擇

單片機(jī)在發(fā)展初期都是利用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)程序的，匯編是一種低級(jí)語(yǔ)言，直接對(duì)單片機(jī)內(nèi)部硬件進(jìn)行訪問(wèn)。但是隨著單片機(jī)復(fù)雜程度的不斷提高，由于匯編可讀性差，沒(méi)有強(qiáng)大的函數(shù)庫(kù)可供使用，導(dǎo)致開(kāi)發(fā)效率下降。如今，單片機(jī)編程語(yǔ)言主要是以C語(yǔ)言為主的高級(jí)語(yǔ)言。這些高級(jí)語(yǔ)言主要以可讀性強(qiáng)、可移植性強(qiáng)、豐富的函數(shù)庫(kù)等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代匯編語(yǔ)言成為嵌入式的主流開(kāi)發(fā)語(yǔ)言。但是匯編語(yǔ)言也存在高級(jí)語(yǔ)言沒(méi)有的優(yōu)勢(shì)，例如執(zhí)行效率高、直接對(duì)硬件進(jìn)行訪問(wèn)。所以匯編語(yǔ)言通常用在程序中最核心的、控制硬件的代碼，一方面是安全，另一方面提高運(yùn)行速度。近幾年也出現(xiàn)過(guò)支持匯編、C語(yǔ)言混合編譯的編程軟件，相當(dāng)于在應(yīng)用上集成了兩種語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。如何選擇適合的編程語(yǔ)言現(xiàn)在也已經(jīng)成為一門(mén)學(xué)問(wèn)，本文不在此進(jìn)行展開(kāi)。

3.3基于ARM的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

在對(duì)嵌入式要求較高的電子設(shè)備中，逐漸出現(xiàn)了Windows CE、Linux、Android OS、Harmony OS、Mac OS等操作系統(tǒng)。其主要是以體積小、低功耗的特點(diǎn)，在便攜設(shè)備上逐漸發(fā)展起來(lái)。以智能手機(jī)為例，目前該陣營(yíng)主流的系統(tǒng)分別Android OS、Mac OS，在這些系統(tǒng)中的應(yīng)用開(kāi)發(fā)除了之前提到的C語(yǔ)言外，還有Python、Java、C++等高級(jí)語(yǔ)言，這對(duì)于編程人員來(lái)說(shuō)，熟悉各種高級(jí)語(yǔ)言也是將來(lái)需要掌握的一門(mén)技術(shù)。

4 單片機(jī)在智能儀器儀表生產(chǎn)中的應(yīng)用

在智能技術(shù)以及自動(dòng)化技術(shù)等新型技術(shù)手段的支持之下，儀器儀表的發(fā)展速度明顯提高，單片機(jī)具有集成化程度較高的特征，有效地推動(dòng)了儀器儀表領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)階段通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)了儀器儀表的智能化發(fā)展，通過(guò)數(shù)字化管理，提升了儀器設(shè)備的控制能力，增強(qiáng)了分析以及處理能力，可以有效地增強(qiáng)其可預(yù)見(jiàn)性，進(jìn)而有效地增強(qiáng)了儀器儀表在實(shí)際測(cè)量中的安全性，提升了可靠性，精準(zhǔn)性，有效地降低了各種事故問(wèn)題的出現(xiàn)概率。

5 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(lái)單片機(jī)的技術(shù)開(kāi)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(guò)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。

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