電子技術中單片機的應用及開發研究

楊友根

（江蘇航空職業技術學院，江蘇 鎮江 212134）

電子技術中單片機的應用及開發研究

楊友根

（江蘇航空職業技術學院，江蘇 鎮江 212134）

隨著我國科學技術水平的顯著提升，以及國民經濟的快速崛起，電子技術也取得了突飛猛進的發展，在這一過程中，離不開嵌入式系統的開發及應用所發揮的關鍵作用。單片機作為嵌入式系統的典型代表，已經被廣泛地應用于社會生產、居民生活的方方面面，極大地滿足了人們多元化的社會需求，推動著我國科學技術水平的進一步提升。文章就單片機的含義、特點進行了簡要分析，重點就單片機在現代化電子技術中的應用及開發進行分析和探討，希望能夠為相關技術人員或有關部門提供一點幫助。

單片機；電子技術；存儲器

作為一種典型的嵌入式系統，單片機近年來在社會各領域的應用范圍越來越廣，汽車電子、儀表、家電、自動化設備等領域都廣泛地應用了單片機。與其他的嵌入式系統不同，單片機有著更加小巧的體積、更高的集成性和可靠性，并且功耗相對來說更低、控制能力極強、擴展容易，為便攜式產品的制造創造了諸多有利條件。運算器、控制器和存儲器共同組成了單片機，作為一種微型的計算機系統，單片機有著極其強大的存儲功能，在電子領域發揮著重要作用。單片機主要是依據設計人員發出的指令完成運行，當設計人員將指令編入系統后，單片機便會對應相應的指令進行操作，完成相應的工作內容。

1 單片機的運行

目前，單片機這種嵌入式系統的技術已經比較成熟，在電子技術中的應用十分普遍，這主要得益于單片機十分強大的存儲功能，并且只能通過a累加器與隨機存?。╮andom access memory，RAM）外存儲器發生聯系。所有想要傳遞給RAM外存儲器的數據，都需要經過a累加器的幫助才能有效完成，同樣，讀入RAM外存儲器的數據也要經由a累加器。這一點完全不同于內部RAM，內部RAM無需通過a累加器，便能實現數據的傳輸與讀入[1]。

2 單片機在電子技術中的應用

2.1 儀器儀表

信息時代的到來，使得社會生產與生活的智能化水平越來越高，而在儀表儀器領域，對于智能化的應用也更加普遍，單片機作為一種智能化極高的微型計算機系統，具有體積小、集成性高等特點，這些強大的優勢使其在儀表儀器領域發揮了巨大的作用，推動著儀表儀器行業的飛速發展。將單片機應用于儀表儀器，其強大的集成性能，不但使得設備的智能化水平和數字化水平得到了極大的提高，也在很大程度上使儀表儀器設備的測試功能、控制功能和處理功能顯著提升。例如，將單片機技術應用于飛機等航空設備的儀表儀器中，能夠保證儀器具有更高的集成性和準確性，最大限度避免事故發生，大大提高了航空設備中電子系統的智能化水平，確保信息能夠更加準確、可靠、高效地傳遞[2]。

2.2 家電領域

事實上，單片機剛剛出現的時候，更多的是應用于高精尖科研領域，但隨著科技水平的不斷提升，其應用領域越來越廣，如今已普遍存在于日常生活中，例如微波爐、電視機等家用電器的控制系統和顯示系統中，都有單片機技術的應用。以電視機為例，使用單片機技術后，用戶無需出門，甚至無需走到電視機前，便可以進行電視頻道的選擇，或是進行智能游戲；而將其應用于洗衣機后，洗衣機的各項功能變得更加智能、自動，洗衣機可以通過單片機技術的控制，根據衣物的材質、潔凈程度等，進行洗滌強度、時間的自動選擇；微波爐亦可在單片機的強大功能幫助下，根據用戶放進去的食物類型，自動選擇加熱溫度和時間。

2.3 醫療器械

當今時代，人們對于自身健康的關注程度，隨著認知程度和生活水平的進步而有了巨大的提升，盡管在社會進步與時代發展的助推下，我國衛生醫療水平也得以顯著提升，但在醫療方法、檢測手段等方面依然存在一些需要改進之處，而這些弊端也給治療質量帶來了一定的負面影響。單片機技術的廣泛應用，則使得這一影響有了很大的改善，實現了更多疾病的有效診治，加強了醫療設備疾病監測的準確性和可靠性，為維護人們的身體健康提供了更大的保障。此外，各類醫療設備的結構也隨著單片機的普遍使用，變得更加智能、合理。

2.4 工業控制領域

近些年來，隨著科技的發展，工業自動化水平不斷提升，特別是在核工業這類對人體健康損害較大且比較危險的特殊工業環境中，都廣泛地應用了自動化操作，以減少負面影響。而這一類工業操作都離不開單片機的應用。單片機技術能夠很好地進行數據采集并且實現過程控制，良好地完成工業化的控制管理，確保管理的高效性，進而推進整個行業的飛速發展，比如自動噴漆系統、報警系統等。

3 單片機在電子技術中的開發

3.1 CPU開發

中央處理機（Central Processing Unit，CPU）的優化與改進是目前對于單片機實際開發的重要體現，而具體的改進主要從兩方面呈現：（1）開發改進單片機中CPU的總線寬度。CPU的地址總線寬度決定了尋址范圍，數據總線決定了單次能取出的數據的長度。起初，CPU的地址總線寬度僅為8位，隨著實際需求的增長和科技的發展，需要將其擴展為32位或者是48位，甚至更高，這樣便可以有效改進過去單片機的信息梳理功能相對緩慢的問題，提升信息梳理速度。（2）開發改進CPU的實際結構。過去，單片機功能的發揮是建立在一個CPU運行基礎上的，而經過開發，應將其改進為2—3個CPU同時運行，以此提高單片機的性能[3]。

3.2 存儲器開發

存儲功能是單片機最為強大也是最為實用的功能之一，因此，對于單片機的開發應當將存儲器視為重點部分。具體的改進開發需要在過去存儲器讀寫功能的基礎上，加強對閃速型存儲器的研究，而這種新型的存儲器，不但可以實現靜態讀寫，還能夠很好地完成動態讀寫，極大地提高存儲性能，避免單片機突然掉電時造成信息丟失，使得單片機的有效性和便捷性不斷提高。

3.3 程序開發

如今，嵌入式操作系統的應用愈加全面和廣泛，對于單片機的開發也已經不單單局限于裸機環境。從某種意義來講，單片機的程序操作已經可以實現各種指令的自動執行。如今，由于單片機在數據處理、數據存儲和數據傳遞方面的強大功能，可以確保計算機在任何環境下都可以實現良好的運行，十分快速并且準確地進行外部參數的采集，具有極強的高效性，除此之外，還能夠更加高效地完成數據處理和邏輯分析，在很大程度上增強單片機的應用效率。

3.4 C語言程序的優化開發

若要確保單片機在更加復雜的計算環境和控制環境中，仍能夠良好地實現正常運行，就必須提高對于C語言的優化和改進，大力開發單片機，使其具備更加廣泛、全面的應用范圍，在電子技術中發揮更大的作用。

3.5 基于計算機的開發

當今，任何一個單片機都具備通信接口，通過通信接口可以實現單片機與計算機之間的數據連接，與此同時，可以提供準確有效的數據信息，為計算機網絡和通信設備的應用提供強大的支持。因而，若要加強對于單片機的優化和開發，加大力度進行計算機系統的分析和應用是必備手段，通過通信數據的連接，實現數據傳遞。

3.6 單片機的開發方向

（1）使用壽命長。這里所說的使用壽命長主要包括兩方面的內容，首先，使用單片機開發的產品使用壽命比較長，甚至達到二十年，并且運行更加穩定可靠；其次，相較于微處理器，單片機的壽命更長。近年來半導體技術日益成熟，微處理器（Microprocessor Unit，MPU）也在不斷地更新，由此可見，新上市的CPU類型也會愈加豐富，生存周期更長，給予用戶更加多元化的選擇。（2）運行速度快。MPU越來越快速的標志是時鐘頻率，但單片機卻并非如此，為了使單片機具備更強的抗干擾能力、減小噪音，在不影響運算速度的前提下有小降低時鐘頻率，是單片機開發的重要方向。（3）可靠性是單片機實現良好應用的關鍵，而提高其可靠性也是拓展單片機應用范圍的有效手段。生產廠家也因此做了很多努力，將電快速瞬變脈沖群（Electrical Fast Transient，EFT）等抗干擾技術應用于單片機設計，以提高其可靠性，未來，也將開發出更多新技術用于單片機的開發和優化。

4 結語

綜上所述，隨著科學技術的進步，電子技術的應用和發展也日趨成熟，而嵌入式計算機系統是電子技術中最為關鍵、重要的核心技術，單片機作為嵌入式計算機系統中的重要代表，其開發和應用受到了來自業界越來越多的關注和重視。相關技術人員加強對單片機應用與開發的研究，不僅能夠加強單片機的控制管理效率，提高電子技術的可靠性與準確性，還能夠極大地提高儀表儀器、工業控制等領域電子技術的智能化、數字化和自動化水平。

[1]李聯軍.電子技術中單片機的應用和開發技術探討[J].大觀周刊，2012（13）：100.

[2]申小明.單片機在電子技術中的應用和開發[J].工業b，2015（5）：210.

[3]蘇娜.單片機在電子技術中的應用和開發[J].中國新通信，2016（16）：37.

Research on application and development of single chip microcomputer in electronic technology

Yang Yougen
(Jiangsu Aviation Technical College, Zhenjiang 212134, China)

With the increase of the scientific and technological level in China and the rapid rise of the national economy, electronic technology also develops rapidly, this process can not be separated from the key role played by the development and application of embedded systems. single chip microcomputer as a typical embedded system, has been widely used in production, residential life in all aspects, great to meet the diverse needs of society people, promote further enhance the level of China’s science and technology. This paper gives a brief analysis on the meaning and characteristics of single chip microcomputer, mainly analyzes and discusses the application and development of single chip microcomputer in modern electronic technology, hoping to provide a little help for the relevant technical personnel or departments.

single chip microcomputer; electronic technology; memory

楊友根（1966— ），男，江蘇句容人，助理講師，學士；研究方向：應用電子。