試析電子技術在單片機中的應用

摘要：單片機具有小體積、高可靠、高性能的優勢，在眾多領域當中獲得了非常廣泛的應用。電子技術的快速發展推動了單片機性能的完善和提高，對于促進單片機發展而言具有重要作用。在本文中，筆者簡要分析并探討了電子技術在單片機中的應用情況，希望能夠推動單片機的快速發展。

關鍵詞：單片機；電子技術；應用策略

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2012） 18-0004-01

一、前言

當前，絕大多數的智能設備和智能系統均大規模采用了單片機，單片機的性能水平、可靠性程度以及供能完善程度將會直接決定這些智能設備和智能系統的工作狀態。日新月異的電子技術使得單片機能夠在最短的時間內獲得性能的提升和完善，增強單片機的整體工作能力。從上個世紀七十年代發展到今天，單片機已經衍生出了規模龐大的家族，并在諸多領域當中獲得了廣泛地應用，成為了當今的這個時代不可或缺的名副其實的微控制器。

二、單片機及其優勢概述

單片機充分應用了超大規模集成電路技術，將CPU、ROM、RAM、計時器、定時器以及I/O接口等眾多功能集成在一塊硅片，形成一種功能完備的電路芯片。就目前的應用狀況而言，單片機已經在各個領域當中獲得了大規模的應用，不論是通訊設備、飛機各種控制儀表、數據傳輸設備、數據處理設備、工業自動化設備、醫療設備、航空航天工業、家電領域、商業領域、智能IC卡等等等。單片機之所以能夠在眾多的領域當中獲得廣泛地應用，主要是因為單片機具有如下幾方面的優點：高集成、高可靠、小體積、低電壓、低功耗、易擴展、便攜帶以及突出的性價比。

三、電子技術在單片機中的應用探討

（一）電子技術的發展大幅度提升了單片機的運算速度

時鐘頻率成為了目前衡量CPU運算速度的重要指標之一，日益發展的電子技術使得目前CPU的時鐘頻率越來越高，也直接提高了目前計算機設備的運算能力。但是由于單片機需要具備高水平的可靠性和很強的抗干擾能力，提高單片機的運算能力的根本目標是在犧牲運算能力的前提下在最大程度上降低時鐘頻率。為了實現上述目標，目前比較合理而且有效的做法便是盡可能提高單片機內部時序的合理性，通過對內部時序的優化來提高單片機的運算能力。

（二）電子技術的發展大幅度提升了單片機的抗干擾能力

因為單片機需要應用于環境比較惡劣的工作設備中，而且這些工作設備往往需要時刻保持著良好的工作狀態，否則便會造成巨大的經濟損失乃至生命威脅。所以，可靠性是單片機需要考慮的首要問題。提高單片機的可靠性有利于擴大單片機的應用范圍和應用領域，提高社會對于單片機的認可程度。目前用于提高單片機可靠性的常見電子技術主要包括下述幾種：

首先，低電壓復位技術。該技術能夠實時動態地監測單片機的工作電壓，如果工作電壓異常（如低于某個安全值）便會產生一個復位信號，使得單片機進行復位操作。電子技術的發展提高了單片機的工作電源的電壓范圍，大大提高了單片機的工作可靠性。

其次，EFT技術。EFT（Electrical Fast Transient，電快速瞬變脈沖群）技術能夠顯著提高單片機的抗干擾能力。從本質上來講，EFT技術是共模干擾，其技術原理主要是外界信號一旦開始干擾振蕩電路的正弦信號，該信號波形上面便會迭加各種毛刺信號，如果我們采用施密特電路對上述毛刺信號進行整形，那么這些毛刺信號便可以成為觸發信號干擾正常的時鐘；此時如果我們將施密特電路與RC濾波電路進行交替使用，便能夠在非常大的程度上消除這些毛刺信號，排除它們的負面影響。

再次，降噪布線技術。在以往，由于單片機的傳統布線技術容易干擾內部電路，降低單片機的工作可靠性，所以，為了提高單片機的可靠性人們研究設計了降噪布線技術。例如，今天的許多單片機均將地線和電源引腳安排在兩條相鄰引腳上面，能夠在很大程度降低整個單片機系統的噪聲，提高其工作穩定性和可靠性。

（三）OTP與掩膜

OTP是一次性寫人的單片機。過去認為一個單片機產品的成熟是以投產掩膜型單片機為標志的。由于掩膜需要一定的生產周期，而OTP型單片機價格不斷下降。使得近年來直接使用OTP完成最終產品制造更為流行。它較之掩膜具有生產周期短、風險小的特點。近年來，OTP型單片機需董大幅度上揚，為適應這種需求許多單片機都采用了在系統可編程技術（in system programming）。為編程的UTP芯片可以采用裸片Bonding技術或表面貼技術，先焊在印刷版上，然后通過單片機上引出的編程線、串行數據、時鐘線等對單片機編程。解決了批量寫OTP芯片時容易出現的芯片寫人器接觸不好的問題，使得UTP的裸片得以廣泛使用，降低了產品的成本，編程線與I/0線共用，不增加單片機的額外引腳。

四、結束語

進入信息化時代之后，現代電子系統的基本核心是嵌人式計算機系統（簡稱嵌人式系統），而單片機是最典型、最廣泛、最普及的嵌人式系統。所以研究單片機在電子技術領域中的應用和開發，在現代電子系統發展中占有重要的地位。

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[作者簡介]胡橙（1988.10-），男，湖北宜昌，助教，學士學位，研究方向：單片機，PLC。