單片機在電子技術中的應用和開發

王紅紀，徐小亞

(漯河職業技術學院，462000)

單片機在電子技術中的應用和開發

王紅紀，徐小亞

(漯河職業技術學院，462000)

隨著科學技術的不斷發展，在電子技術中，嵌入式系統的開發及應用發揮著重要作用。在嵌入式系統中，最典型的代表為單片機，其在現代各個領域中得到廣泛的應用。本文主要就單片機的特點與其在電子技術中的應用及開發技術進行探討。

嵌入式系統；單片機；電子技術；開發

0 引言

隨著社會的不斷發展及電子技術的不斷進步，嵌入式技術的開發及應用在社會各個領域中受到極大的關注。隨著嵌入式技術的不斷發展，單片微控制器得到開發。單片機作為一種典型的嵌入式系統，已廣泛應用在現代社會的各個領域中，且其開發技術更加智能化。本文首先對單片機進行簡單的了解，其次對其在電子技術中的應用進行分析，最后對其開發技術進行進一步的探討，以促進單片機技術快速發展。

圖1 AT89S52單片機結構圖

1 單片機的概述

作為典型的嵌入式系統代表之一，單片機現已廣泛應用在通信、自動化設備、汽車電子及儀器儀表等領域。與其他的嵌入式系統比較，單片機具有體積小、功耗低、可擴展性、可靠性高、集成性高及便于攜帶等優點。以AT89S52單片機為例，其系統結構圖如圖1所示。單片機是一個攜帶中央處理器的CPU，RAM，ROM，計數器及多種I/O 接口的微型計算機系統，具備較強的數據處理能力。其中，單片機主要包括控制器、運算器、存儲器及輸入設備和輸出設備等。在單片機中，其核心功能是完成二進制算數與邏輯運算，其CPU 的中樞神經主要是通過控制器利用不同的模板與邏輯算法實現的，而存儲器主要進行系統運行中各種數據信息的存儲。作為一種微型計算機系統，單片機的存儲性能比較好，因此其在電子技術方面得到廣泛的應用。單片機主要是利用疊加器在和外部存儲器RAM進行信息交換的過程中運行，該聯系方式是相對應的，只有在對應的疊加器中采用操作讀入功能，但RAM能直接進行數據的傳輸，而存儲器不能，這也是區分兩者的依據。在單片機的運行過程中，都是通過發送指令進行操作的，在設計人員將相應的指令設計到系統中，每發出一條指令，就能實現與指令相對應的操作。在執行時必須要根據設計的指令進行，不同的

指令所對應的計算機地址信息不同，利用計數器處理指令執行時的地址信息，以獲取執行過程中需要增加的內容，內容的增加量則要取決于指令的長度。

2 單片機與電子技術中的應用

作為一種微型計算機系統，單片機具有體積小、功耗低、可擴展性、可靠性高、集成性高及便于攜帶等優點，且能進行數據信息的處理。因此，單片機在工業控制、儀器儀表、家用電器及醫療器械等電子技術領域中得到廣泛的應用。

2.1 單片機在工業控制領域的應用

隨著現代自動化控制技術的不斷發展，單片機在工業控制領域中得到進一步的應用。特別是在核工業、電力高壓等特殊工業環境中，對人體容易造成極大的危害，必須盡可能應用自動化操作，以減少對人體的危害。因此，單片機因其自身的優勢，在工業領域中得到廣泛的應用。單片機通過進行數據的采集及控制，能有效實現工業領域中的智能控制管理，如在自動報警、自動噴漆及流水線作業等系統中的應用。

2.2 單片機在儀器儀表中的應用

目前，在儀器儀表領域中，其發展方向逐漸趨向智能化。而在該領域中，單片機因其具有體積小及高度的集成度與可靠性，通過應用在儀器儀表中，能大大推進該行業的發展。隨著單片機在儀器儀表中的廣泛應用，能促進儀器儀表往數字化、智能化等方向進行發展。以大大提升儀器儀表在處理、測試及控制等方面的功能。如在航空中應用單片機技術，能有效提高儀器的集成性、準確性及可靠性，通過提升航空電子系統的智能化水平，從而降低事故的發生率。

2.3 單片機在家用電器中的應用

隨著社會的發展，人們的生活水平不斷提高，人們對家用電器的功能也提出了更高的要求。因單片機自身的優勢，將其應用到家用電器中，能有效實現整體家用電氣的一體化、智能化控制。通過在加用電器中安裝單片機，能有效提升電器的性能，且能進行相關的信息的有效識別，從而選擇出用戶滿意的信息。如在電視機上的應用，單片機不僅能實現用戶足不出戶對大型智能游戲的控制，且頻道方式的選擇也更加方便；另外在微波爐中的應用，能實現控制食物的加熱時間與溫度；而洗衣機中的應用，能智能根據衣物的材質、臟度等選擇最佳的洗滌劑的用量及洗滌的時間。

2.4 單片機在醫療器械中的應用

隨著現代醫學技術的不斷發展及人們生活水平的不斷提高，人們對健康的重視程度越來越高。由于單片機自身的優點，將其應用到醫療器械中，能實現對多種疾病的有效、準確分析，不僅能有效提高設備對疾病診斷的準確性，還能提高對癥治療的可靠性，從而降低誤診、漏診等不良事件的發生率。而且，單片機的應用，還能實現醫療設備結構的自動化、智能化發展。如在超聲波檢測中應用，其對疾病的診斷更準確，更可靠。

3 單片機在電子技術中的開發

隨著科學技術的不斷進步，單片機更新的速度也不斷加快。在增加新的CPU 后，如今以從8 位機逐漸向16 位、32 位、64位以及更高級別的方向發展。目前，單片機均已采用了EFT 技術，能有效降低外界的干擾，從而有效保證系統的時鐘信號，大大提高了系統的可靠性。而在驅動技術與布線上，能有效降低噪聲，從而降低噪聲對電路信號的干擾程度。另外，在單片機中還應用了OPT技術，具有風險小、生產周期短等優點。而采用裸片技術，則能有效解決OPT 芯片接觸不良的難題。在進行單片機開發的過程中，必須要對成本、性能及適用環境等因素進行充分的考慮，以開發出滿足自動化、智能化的系統。在型號的選擇上，可采用8501、PIC、AVR等，可選擇某一型號，進行舉一反三。而在語言編程的選擇時，由于在程序上的C 語言具有良好的可繼承性，能更好地實現模塊化設計及管理。另外，在單片機設計與開發的過程中，必須充分考慮軟件、平臺建設、控制電路、接口、驅動電路及抗干擾等設計。

3.1 基于計算機的開發

當前的單片機一般都存在通信接口，能實現與計算機數據信息之間的互連，并為通信設備及計算機網絡的應用提供準確、有效的信息數據支持。目前，所有的通信設備均已安裝單片機技術實現智能化控制，無論是手機、電話機、列車無線通信等通信設備，還是無線電對講機、集群移動通信等通信設備都應用了單片機。在進行信息交換的過程中，一般采用的通信方式包括串行通信與并行通信，圖2為單片機串口中斷服務程序框圖，而其上位機PC 程序如圖3所示。其中，串行通信主要包括異步與同步兩種傳送方式。當進行異步傳送的過程中，在線路上的數據主要以一個字符為單位實現傳送，而不同的字符間既可以進行連接傳送，也可以實現間接傳送，主要取決于發送方的要求。而且，在進行異步傳送的過程中，無論是發送方，還是接收方，都可以采用自身的時鐘進行發送與接收的智能化控制。而在進行同步通信的過程中，要求字符之間必須具有一定的格式，以便接收方能有效判別字符傳來的時間。在同步通信中，字符主要由起始位、數據位、奇偶校驗位及停止位共同組成。其中，當起始位處于“0”信號時，具有告知接收設備字符已傳送到來的作用。在不進行數據傳送時，起始位處于“1”信號，其接收端會對線路的狀態進行實時的檢測；若起始位從“1”信號轉變為“0”信號時，就說明有新的字符傳輸到來。在同步通信中，起始位還可直接作為其接收端的時鐘，具有確保接收工作正常進行的作用。而起始位后就是數據位，其可表現為五位、六位、七位甚至更多位。由于在串行通信中的速度和數據位數之間具有一定的相關性，因此可根據通信的速度進行數據位數的確定，更加有利于數據的接收。

圖2 單片機串口中斷服務程序框圖

圖3 上位機PC 程序框圖

3.2 基于C 語言的程序優化

因為當前工業控制領域中所采用的單片機都是基于嵌入式系統開發出來的。而在該領域中，無論是數據計算工作，還是控制工作，都越來越復雜。尤其是在軟件的設計上，不僅工作量大，且復雜度及難度都非常之高。因此，在控制系統的軟件設計與開發上，設計人員必須要單片機中的軟硬件進行有效、合理分配。但由于單片機系統的CPU及其內部結構比較簡單，且程序存儲器空間較小，其軟硬件資源是非常有限的。因此，為了提高單片機在復雜計算及控制環境中高效性及擴展更大的存儲器空間，必須要利用C 語言進行單片機的開發。而在開發的過程中，必須要對現有單片機中的有限資源進行優化分配，以提高開發的效率。

3.3 基于單片機程序的開發

隨著嵌入式操作系統在單片機的全面應用，單片機已不再局限在裸機環境中的開發與應用。單片機已能實現程序的自動執行，也就是執行各指令的過程。指令就是指將單片機需要執行的操作采用命令的形式列出，其主要取決于設計人員。其中，一條指令所對應的只能是一項操作。而單片機通過其自身的指令系統，能夠進行所有指令的執行。在掌上電腦、手機中的高端單片機一般可采用專用的Windows或者Linux 系統。相對于專用處理器，在嵌入式系統中的應用，單片機更顯優勢，因此單片機在現代社會各個行業中的應用更加廣泛。目前，單片機由于其具有較大的數據存儲、高速的數據處理及高速的數據傳輸等優點，能實現計算機在不同的環境中的可靠運行，從而能實現對外部物理參數的準確、有效、快速采集，并進行快速的邏輯分析、處理及控制等，大大提升了單片機在電子技術中的開發速度及應用范圍。

4 結束語

綜上所述，隨著電子技術的不斷發展，作為電子技術嵌入式系統的典型代表，單片機的開發與應用已成為社會各個領域的關注重點。通過對單片機在電子技術上的應用及開發進行進一步的分析，以加快其開發速度，能有效提升控制領域的可靠性與效率，對實現自動化、智能化的控制具有重要的意義。

[1] 吳巖.單片機在電子技術中的應用和開發技術研究[J].黑龍江科技信息,2011,32(29):10.

[2] 施達雅.電子技術中單片機的應用和開發技術探討[J].黑龍江科技信息,2011,30(36):18.

[3] 于露,楊帆,馬麗莉.淺談單片機在電子技術中的應用[J].技術與市場,2012,31(9):75.

[4] 趙欣.淺析單片機在電子技術中的應用和開發技術[J].電源技術應用,2013,17(2):193.

[5] 鄭澤宏.單片機在電子技術中的應用和開發技術研究[J].科技信息,2013,39(25):140.

[6] 常小凱.試析電子技術中的單片機應用[J].科技信息,2013,22(2):256.

[7] 王德權.研究單片機在電子技術中的應用[J].科技與企業,2013,17(3):113.

[8] 余加毅.淺談單片機中電子技術的應用與發展[J].電子世界,2013,17(2):31-32.

王紅紀，男，1975年6月生，河南漯河人，漯河職業技術學院講師，主攻計算機網絡編程；

徐小亞，女，1976年9月出生，漢族，河南省漯河市郾城區人，本科，講師，在漯河職業技術學院工商管理系工作，研究方向：計算機應用技術。

Application anddevelopment of SCMin electronic technology

Wang Hongji，Xu Xiaoya
(LUOHE VOCATIONAL TECHNOLOGY COLLEGE，462000)

With the development of science and technology,in the electronic technology,the development and application of embedded system plays an important role.In the embedded system,the most typical representative of MCU,it is widely applied in modern fields.In this paper the characteristics of singlechip and its application and development of technology in electronic technology are discussed.

embedded system;single chip microcomputer;electronic technology;development