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电子技术中单片机的应用和技术开发策略

2021-06-01 113 上传者：管理员

摘要：新时代我国的科学技术发展非常迅速，科学技术领域对于单片机的关注越来越多，在电子技术领域给予了单片机更大的发展空间，而我国对于单片机的研究虽然起步时间较晚，但在技术研究方面也取得了一定的成果，就单片机的发展现状分析来看，实际的应用与开发都离不开电子技术的理论，因此对电子技术中的单片机应用进行详细的研究，是有助于单片机后续开发的。本文从单片机技术及应用原理进行简要的分析，解读了单片机在电子技术中的应用优势，深入研究了单片机在电子技术中的具体应用与开发，并对未来的发展做出合理的展望。

关键词：
单片机
技术开发
现代科学技术
电子技术
通信设备
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单片机是现代科学技术发展的必然产物，也是新时代人类智慧的结晶，将单片机应用于电子技术领域可以优化许多产业的生产结构，对大众生活的方式形成一种转变，提升了各个领域运作的效率，使许多复杂、繁琐的过程变得简单化、高效化。所谓单片机，就是指在电子芯片的基础上构成的相对完整的计算机系统，可以在单片机中达到计算机的一些日常功能，而这些功能都是通过芯片实现的，包括计算机外部的总线及内存等部分，由此可以看出，单片机的功能是非常强大的，仅在一块芯片上就可以集成计算机的一些功能，如网络、图像与声音的输出功能[1]。单片机的出现让现代人的生活更加丰富多彩，人们对信息的需求可以从单片机中得到满足，推动着我国电子技术的快速发展。

1、单片机在电子技术中的应用原理

单片机的构成包括控制器、运算设备及储存器等系统，而今已经发展为一种十分常用的控制系统，在社会的各个领域、人们的生活中随处可见，包括工业生产的自动化设备、各个领域所使用的仪表盘、终端移动电子通讯设备等，都包含着单片机的应用。单片机的构成原理并不简单，是通过集成可编程性的电路，完成各部分组件所发出的指令的过程。也就是将集成电路作为编写指令的单元，再分配给电路中的各个部件完成指令任务，实际操作中，各个部分都可以协同完成操作，而不是独立的某一个单元完成操作。在单片机的集成电路中，完成指令任务的部分便被称为程序，不同类型的单片机所具备的任务完成能力是各不相同的。

与洽谈嵌入式的系统相比，单片机的优势非常明显，其体积较小、易于携带，比其他系统的集成度更高，而且对能源的消耗速度较慢，本质上属于一种微型计算机的处理结构，具有强大的数据储存与指令发布功能[2]。在现代电子技术发展的过程中，单片机的应用越来越广泛，其应用价值也体现在为人们的生活提供便利，操作稳定、流畅性高，适用于更多的现代电子产品中。

2、单片机在电子技术中的应用优势

2.1 增强系统的稳定性

单片机对数据处理的流程非常清晰，是先将相关数据收集起来，存在储存器中，在系统下达指令以后，单片机进入工作模式的状态，对数据进行处理。单片机在运行的过程中，由数据库为各部分程序输送相关参数信息，完成数据的备份工作并履行相关指令，与相关系统联合展开操作，根据指令代码完成相关的任务。单片机可以实现计算机的控制，所以在电子技术领域的优势非常明显，单片机需要在下达指令时了解指令的内容，并对数据加以编辑，可以准确的识别信息，使整个工作中的电子技术运行状态更加稳定和可靠。

2.2 增强系统抗干扰性

应用于电子技术中的单片机与传统的单片机技术有所不同，在性能方面得到了显著优化，既改变了系统原有的非线性行为，使稳定性得到大幅的提升，在工作效率方面也明显提升，外界的许多干扰因素无法扰乱单片机的正常运行。如内部结构的影响、外部环境的影响等，这两个方面对单片机的运行干扰性明显降低，由此可见，现代单片机在电子技术中的应用可以有效增强该系统的抗干扰性。

2.3 延长系统使用寿命

现代电子技术中的半导体技术发展十分迅速，对中央处理器的革新使其应用效果更好，经过单片机技术的调整，可以实现8位、16位、32位的同步发展，那么用户就可以根据自己的实际需求来选择产品。从实际的调查中可以发现，融入单片机的电子技术产品的使用寿命更长，其微处理器的应用效果更好，而且在成本方面，单片机的操作成本明显更低，经济性优势非常显著。

3、单片机在电子技术中的具体应用

3.1 家用电器

现代社会已经进入智能化的时代，许多家用电器中融入了智能化的功能，将单片机应用于电子技术中，可以提升家用电器的智能化水平，拓展了现代家用电器的发展空间。如高级游戏机及相关电子玩具，在单片机的融合下，功能更加强大、流畅性更好；家用电器的智能洗衣机，可以在单片机的作用下调节洗涤强度与洗涤时间，便于人们在生活中使用，甚至能够对清洗衣物的洁净度进行识别，这对于传统的家用洗衣机来说，无疑是一次巨大的创新；家用电器的智能冰箱，可以对蔬菜水果的保鲜程度加以识别，从而智能地调节温度，其中都是将单片机作为核心系统制造的；还有使用单片机制造的现代摄影机，外部的环境及光圈的速度都会影响摄影的效果，在单片机的作用下，摄影机可以自动地调节情景模式及光圈速度，用更加智能化的方式优化性能[3]。

3.2 医用领域

现代医疗科技已经非常发达，解决了许多人类医疗事业中的疑难杂症，而这些先进的医疗设备中也有单片机的应用，如医院中使用的X光机、CT机等等，还有近年出现的自动报告机、自助挂号机等，优化了医院的服务功能，减少了患者就医的时间。在快节奏的现代社会中，因单片机在电子技术中的应用，提升了医疗机构设备的优越性，一方面可以切实提升医疗机构的治疗水平，为患者带来更好的诊治服务，曾经的一些难以确诊的疾病，在先进的设备应用中可以为患者提供更准确的诊断结果；另一方面可以优化了传统就医通道，让患者节省许多就医过程中浪费的时间，单片机的灵活性与扩展性非常强，这些优势在现代的医疗设备中得到了良好的体现，如医院中的监控系统及病房呼叫系统，在融合单片机技术以后，呼叫的效率更快，便于医院方面及时做出应急安排[4]。

3.3 工业领域

现代电子技术中融入单片机技术以后，在工业生产中也促成了自动化流水生产线的升级，具体来讲，就是在现代工业的发展中，由于单片机技术的融合，使科技发展的水平更高，工业生产的操作更加流畅，而我国现代工业的发展进程更快。如工业信息数据系统中融入了单片机技术以后，工业生产系统的控制效果更好，从主机向下级的生产线发布生产命令时，下级设备的响应更加迅速，尤其是在工业流水生产线上，单片机的应用优势更加明显[5]。传统的自动化生产系统往往需要人为操作加以监督和管理，在单片机的控制下，人力的需求明显降低，技术人员可以在流水生产线中设置报警系统，一旦系统中出现问题，报警系统会迅速反馈信息给主系统，主系统会发出指令给管理人员，并采用一定的措施应对，提升了对系统故障的响应效率，可以推动现代工业生产力的进步。

3.4 硬件设计

单片机的操控形式相对单一，可以通过接口来控制后续的设备而且控制的效果较好，无论软件还是硬件，都可以达到兼容的效果，在一定程度上减少了主机对下属设备操控所需要的时间。单片机在硬件设计中的应用可以表现为多种形式，有的是简单的系统，有的是复杂的系统，根据工业生产或人们生活需求的不同，单片机的应用是非常广泛的。以人们的日常生活为例，小区的门禁卡系统也属于一种常见的单片机在电子技术中应用的形式，其自动化的操作是显著的技术特征，通过计算机发出的指令就可以实现自动开门与关门的操作，可以有效地提升工作的效率，节省了人力与响应的时间。

信号在进入通道以后由相关设备完成采集，再通过不同的渠道将搜集来的信号发射出去，达到主机的指令部得到指令。单片机中的I/O模块可以用于收集信息，但不仅是这一模块收集信息，工业控制领域中也有诸多部分可以用于传输信号，单片机的内部拥有完整的数据保存、逻辑运算系统，可以实现定时操作，或是对设备系统进行严格的控制与管理，故常用于工业的硬件设计中[6]。

3.5 智能化设备

现代工业生产涉及诸多智能化的设备，这些设备在自动化技术的应用下，有效地提升了工业的生产效率。不仅是工业的生产，现代社会的公共服务系统也因单片机的应用得到优化，而工业生产中所使用的自动化智能设备，需要应用单片机技术来缩小体积，实现功能的集约化管理。为达到更精准采集数据的目标，在智能化设备中应用单片机已经并不少见，如工业生产中的报警系统和雷达监控系统，就需要应用单片机的结构，拓展其使用功能，越来越多的工业生产将单片机纳入发展规划中，也正是因为单片机的功能优势过于明显，主机通过查看数据库就可以检测到各类设备的运行情况，并获得相关信息。

一旦系统发生异常，由单片机负责收集系统信息及分析信息的单元，会快速响应，发出故障信号。一般来说，现代工业生产中系统的功能非常复杂，如果技术人员无法在短期内及时的处理故障问题，那么就可能会浪费大量的时间去排查故障，难以提升工业生产的效率，可能会使工业企业蒙受一定的经济损失，将单片机引入电气化生产设备中，不仅能够提升系统的集成能力，还可以对生产的状态进行实时的监测，尤其是故障诊断的过程中，在单片机系统的支持下，技术人员可以快速查找故障点，及时排除工业生产系统中的安全隐患，满足现代工业安全生产的需求。

3.6 通信设备

现代人的主要通信设备是手机，属于终端移动电子通信设备，此外还有一些平板电脑、笔记本电脑等，这些设备在人们的日常生活中非常重要，现代通信行业的发展与单片机的运用密切相关，人们可以从生活中发现，现代电子产品的体积越来越小而且功能越来越强大，这正是由于单片机的应用，使电子产品的功能拓展性更高。如手机设备中的电话录音及语音方面的功能，就是依赖单片机完成的，单片机系统可以输入语音并作出针对性的识别，将语音信息传输到其他组件中。单片机可以利用自身的介质完成录音操作并进行记录，在用户下达指令以后，单片机系统会立即向其他功能单元发送命令信号，则录音就已储存在单片机系统中。

4、单片机在电子技术中的重要开发

4.1 CPU开发

单片机在CPU方面的开发改进可以从两个层次分析，分别是CPU总线宽度的改进和CPU实际结构的改进。在CPU总线宽度的改进方面，以往的标准是8位基础上，目前可以扩展至32位甚至48位，是对原有基础的大幅改进，而改进CPU总线的宽度可以解决单片机处理过程缓慢的问题，大幅提升单片机运行的效率，增强单片机对信息的处理功能；在CPU的实际结构改进方面，以往的单片机是建立在单独的CPU运行基础上，改进以后可以将其调整为两个至三个单元协作运行，能够提升多个CPU之间的运行效率，促进各个CPU单元的功能合作。

4.2 储存器开发

单片机的实际开发包括储存器方面的内容，通过对读写功能的研究分析，技术人员可以在原有基础上将单片机调整为闪存型的设备，用动态化与静态化两种形式的操作来满足实际的功能需求，可以有效地避免单片机在运行中丢失信息或者掉电的情况，这也有助于单片机提升自身的便捷性。关于单片机储存器的开发还有很大的空间，需要技术人员深入研究单片机的系统结构，根据单片机的运行原理来优化单片机的运行过程，更多的关注储存器对信息的录入效率与储存安全性，以发挥其强大的储存功能。

4.3 微型化发展

单片机在运行过程中需要各个模块相对独立但又总体结合的方式，维持一个系统的正常运转，然而明显扩大的体积可能会影响单片机的运行质量，相关设备的运行能耗也会非常巨大。单片机将CPU、RAM、ROM融为一体，并将这些功能模块储存于一个小体积的芯片部件中，部分增益性质的单片机在功能上会更加强大，对PMW及WDT程序的应用程度更高，依照这种方式来研究单片机的系统，联系单片机的通信结构、储存器、定时电路等单元，就可以看到单片机在正常运行状态下单元电路的发展趋势。技术人员需要注意的是，现代的单片机要朝向更微型、更多元的方向发展，对于各个领域单片机体积要求的不同，其体积与质量也需要不断地缩小，在此基础上保留单片机的应用功能就成为技术人员需要研究的难题。

4.4 半导体工艺

单片机在传统生产中正常的能耗约为600MW，由于各个领域对单片机运行的要求趋于低能化，所以这些标准被限制在了100MW左右，那么现代单片机的生产必须要更加精准、生产技术更加先进，才能满足低功耗运行的现实要求。多数的单片机制造企业尝试引入新的生产工艺，即互补金属氧化物的半导体生产工艺，在不断的生产实践与研究的过程中，又发展为互补性的高密度金属氯化物半导体生产工艺。至此，单片机的生产彻底脱离了传统的生产工艺，解决了以往单片机工作效率不高的问题，也能够在一定程度上保证低功耗运行的需求，维持单片机正常运作状态中的稳定性。

如现代工业生产有一些特殊的生产领域，由于工作的环境较为特殊，单片机的设备可能会在运行中发生电池损坏的情况，在高密度金属氯化物半导体生产工艺的支持下，单片机的电池及其他部分组件会具有较强的抗干扰能力，意味着单片机设备的使用寿命更长，受环境因素的影响更小，不仅可以发挥低耗能的优势，还可以大幅提升单片机运行的可靠性，而这种生产工艺在全球范围内属于一种全新的生产工艺，要想大范围的推广仍会面临一些困难。

5、结束语

在现代社会中，工业的发展十分迅速，电子技术的应用已经占据了人们的生活。在电子技术中应用单片机技术，可以借助互联网的发展优势，推动工业领域的自动化建设，应用于社会的公共服务系统及人们的日常生活中。从宏观的角度讲，单片机应用于工业的电子技术中，有助于推动社会经济的发展；从微观的角度讲，单片机应用于人们的通讯设备中，促进了人与人之间的交流，更加快速地完成了社会信息的交换。面对这种技术的发展，技术人员要紧握时代的发展步伐，深入研究单片机与电子技术之间融合的发展应用，捕捉单片机微型化、集成化发展的趋势，增强单片机的低功耗性能，使其在现代电子技术中得到更好的应用。

参考文献:

[1]文亚辉.对单片机在电子技术中的应用和技术开发分析[J].数字技术与应用,2019,37(11):59-60.

[2]姜秀玲.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J].科学技术创新,2018(15):177-178.

[3]刘铁柱.试论单片机在电子技术中的应用和技术开发[J].轻松学电脑,2019(2):1.

[4]李丽艳.试论单片机在电子技术中的应用及策略[J].山东工业技术,2018(13):134.

[5]姜娥,王笃迎.单片机在电子技术中的应用优势与开发探讨[J].时代农机,2018(11):184.

[6]张翔.单片机在电子技术中的应用优势与开发研究[J].电子测试,2018(17):120-121.

文章来源：王娟颖.单片机在电子技术中的应用和技术开发策略[J].南方农机,2021,52(10):169-171.