單片機在電子技術中的應用和開發

范潤杰

摘要

單片機邏輯運算及編程功能強大、性能穩定、操作簡單、集成度高、模塊化、體積小、功耗低、效率高，具有豐富的操作指令，嵌入了調制電路、模擬電路、I/O口、ROM、RAM、CPU等功能，可保證控制系統靈活方便，能夠使智能家具、儀表及電器設備、網絡設備、導航設備及通訊設備等具有自動化操作、處理功能。單片機還具有保護與節能功能，常被作為控制系統，在電子技術中應用單片機，需融合電路工藝及電路設計、計算機、自動化、電子等技術，本文探討了單片機的應用、開發及電子技術問題，以供參考。

【關鍵詞】電子 單片機 開發 技術

電子技術功能多樣，以電子元件為基礎，涉及控制技術與電力技術，經歷了二極管、晶體管、集成電路等多個發展階段，可簡化電子設備安裝過程及維護工作，促進了電子行業、工業發展，數字電子技術、模擬電子技術是電子技術的主要發展方向。電子技術是電子信息工程設計開發、集成應用信息系統與電子設備的基礎，在信息時代，電子系統需求飛速增長、更新換代周期越來越短，信息系統日新月異。為促進系統創新、轉型及提高系統性能，應重視研究單片機在電子技術及信息工程中的應用、開發問題，做好電子技術系統設計、系統制造、系統開發及系統維護工作，擴大系統覆蓋面，有效傳遞信息。

1 應用和開發

單片機可通過D/A控制伺服驅動，通過光電隔離控制或檢測開關量、數字量，通過A/D檢測模擬量，應用領域主要為電子監控報警系統、通訊系統等模擬、數字電子技術系統。設計監控系統時可利用單片機控制信號及監控信號處理、傳遞過程，滿足系統定位需要與通信需要，將單片機作為監控系統的控制核心，能及時接收定位數據，向監控中心系統傳遞信號，監控中心接收及處理信號之后可發出控制信號，利用控制信號對信息采集過程進行動態監控與追蹤。在實時監控的過程中單片機可及時發現系統故障，向系統中的自動化報警設備發送指令，實現報警功能。將單片機應用于工業監控領域中，可形成多極化控制系統，統一數據采集、智能控制、流水線智能控制、機械化自動操作、生產報警等功能，使工業生產更安全、更智能。單片機通信接口兼容性強、性能穩定，在通信呼叫、無線對講機、程控交換設備、三網（互聯網、電視網、電信網）融合、電話通訊系統等網絡通信系統中應用單片機，可提高計算機數據通信及網絡通訊質量，提高通訊傳輸速率及通訊設備、系統存儲量，使通訊系統操作方式更為便捷。針對單片機應用現狀，開發時可以考慮存儲器、CPU、半導體等方向。開發傳輸能力、讀寫能力穩定，同時能維護完整數據的單片機結構，可防止存儲器丟失數據；開發基于單片機的應用系統，將專用Linux系統或Windows系統嵌入到基于單片機的應用系統中。開發EFT技術，調整MUP時序時不改變時鐘頻率，可提高單片機MUP運算速度、降低系統噪聲，目前單片機CPU線寬已經達到32位，開發大線寬CPU處理器可提高單片機數據處理準確度與處理速度；利用半導體材料開發單片機，或開發OTP型產品，可提升單片機運行效率及降低運行能耗。

2 案例分析

2.1 主控系統

本文以測溫系統設計為例，探討單片機的開發及應用情況。測溫系統中采用的主控芯片為STC89C52型單片機，單片機采用全雙工式串行接口，3個16位計數器，MAX810型復位電路，4KBEEPROM，32位I/O口線，時鐘頻率12MHz，512字節RAM，8k字節Flash，工作頻率為0MHz?40MHz，可實現信息存儲、算法運算、數字濾波及溫度檢測等功能。主控系統由恒溫控制儀、顯示器、報警電路、按鍵電路、測控電路構成。單片機可控制測控電路，由測控電路將溫度轉換為數字量，并讀出數字量，隨后向顯示器傳輸數字量，由顯示器呈現溫度。按鍵電路的主要功能是設置溫度限值，包括下限值與上限值，超出下限值或上限值時可自動發出低溫報警或超溫報警。單片機還能比較設定的恒溫度與當前溫度，當前溫度與恒溫度不一致時，可向恒溫控制儀傳輸指令，由恒溫控制儀控制、調整當前溫度。系統測溫流程見圖1。

2.2 設計開發

設計總線操作程序時采用了延時技術，延時程序可控制讀寫周期之間的脈沖大小及脈沖時隙，同時實現延時復位，滿足測溫系統的時序要求，機器執行指令的節拍為12分頻，一個周期為Ins。溫控系統中共有4個并行的1/0端口，分別為P1端口、P2端口、P3端口及P4端口，I/O端口的功能為輸入測溫數據及輸出測溫數據，采用RS232串口通信。P4接口可向主控系統傳輸控制信號，單片機接收到控制信號后可自動執行相應的時序指令，單片機中的反向增益放大器被作為芯片引腳，輸出端與輸入端連接振蕩器、微調電容。A/D轉換器與單片機相連，可轉換數字量與模擬量，I/O端口與測溫傳感器（DS1820）相連，單片機可控制傳感器，傳感器完成初始化后由ROM發出操作命令。系統運行流程見圖2。

3 結語

綜上，在設計、開發電子技術系統時應用單片機可有效集成數據存儲、邏輯測試、邏輯運算、算術運算等多種功能，應用單片機設計控制系統時要合理應用看門狗、軟件陷阱及冗余技術，改善處理器性能與功能，使單片機功能靈活、外設豐富、性能穩定。盡量采用功能完善、性價比高、簡單的開發工具與適應能力強、延續性好的仿真工具，以縮短開發時間及減少開發投入。此外，應注重更新、充實系統開發、設計思想及方法，確保電子系統時空邊界、運行環境及運行狀態可靠，合理設計電路系統、器件選擇、系統集成、硬件平臺，減少系統復位異常、死循環、程序失控、程序飛走及數據采集失誤等問題。

參考文獻

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