單片機(jī)技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的應(yīng)用探討

霍海波

摘 要：隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，智能電子產(chǎn)品開始進(jìn)入人們的生活，并且改變了人們的生活和娛樂方式，而單片機(jī)技術(shù)是智能電子產(chǎn)品的主要核心技術(shù)，對(duì)于電子產(chǎn)品功能的發(fā)揮起到了至關(guān)重要的作用。對(duì)于單片機(jī)技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中應(yīng)用情況的探究，將有助于我們對(duì)智能電子產(chǎn)品功能的充分開發(fā)。為此，本文以單片機(jī)技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的應(yīng)用為研究對(duì)象，通過對(duì)單片機(jī)技術(shù)概念、含義的探究，對(duì)單片機(jī)技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的運(yùn)用情況進(jìn)行了深入的探究，并就單片機(jī)技術(shù)在智能電子設(shè)備中的未來應(yīng)用方向做出了科學(xué)的構(gòu)想。從而更好地推動(dòng)單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，為單片機(jī)技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的良好應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù);單片機(jī);智能電子產(chǎn)品;電子產(chǎn)品

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.20.115

1 單片機(jī)技術(shù)的概念及含義

隨著人們對(duì)于智能電子設(shè)備需求的不斷增加，也進(jìn)一步推動(dòng)了單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)的概念及含義如下：

雖然單片機(jī)技術(shù)在上世紀(jì)90年代剛剛興起，但是以簡(jiǎn)單、能耗低、體積小等特點(diǎn)，快速占領(lǐng)了智能電子設(shè)備的市場(chǎng)，并得到了廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)主要包括以下幾個(gè)方面：第一，滿足基本的功能，單片機(jī)可以理解為是一個(gè)簡(jiǎn)單的中央處理器，可以實(shí)現(xiàn)一些簡(jiǎn)單業(yè)務(wù)邏輯，滿足用戶對(duì)智能電子設(shè)備的基本功能需求。例如：在小米手環(huán)中使用的就是單片機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)人體心跳、睡眠時(shí)間、跑步距離、走路步數(shù)等健康指標(biāo)的收集和檢測(cè);第二，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的快速收集和處理，由于單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行快速的處理，具有較高的靈敏度，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單分析和運(yùn)算等等;第三，單片機(jī)技術(shù)的可靠性較高，部分智能電子設(shè)備的使用壽命在五年以上，可以應(yīng)對(duì)較為復(fù)雜的周圍環(huán)境，在遇到一些意外情況時(shí)，能夠通過強(qiáng)大的邏輯進(jìn)行自我修復(fù);第四，耗電地，體積小，便于安裝和攜帶，這是單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)之一，在這一優(yōu)勢(shì)的帶動(dòng)下，相關(guān)的智能電子產(chǎn)品也具有同類的優(yōu)勢(shì)，可以方便地進(jìn)行隨身攜帶。

2 單片機(jī)技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的運(yùn)用

單片機(jī)技術(shù)經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在智能電子產(chǎn)品中得到了較為廣泛的應(yīng)用，經(jīng)過本文的分析和論述可知，這些應(yīng)用方向主要包括以下幾點(diǎn)：

2.1 單片機(jī)技術(shù)在節(jié)能控制中的應(yīng)用

由于智能電子設(shè)備可能會(huì)被經(jīng)常攜帶外出，因此對(duì)這些設(shè)備的能耗要求是非常高的，所以經(jīng)常會(huì)設(shè)計(jì)一些節(jié)能控制模塊，從而提高智能電子設(shè)備的待機(jī)時(shí)長(zhǎng)。單片機(jī)技術(shù)在節(jié)能控制中的應(yīng)用主要分為以下幾個(gè)方面：第一，智能電子設(shè)備在外出狀態(tài)下，大部分是處于輕負(fù)載的模式，這時(shí)候就需要通過節(jié)能控制，確保其基礎(chǔ)功能的前提下，進(jìn)一步降低電量的消耗。單片機(jī)通過對(duì)智能電子設(shè)備中數(shù)據(jù)的收集，可以大致推斷當(dāng)前設(shè)備處于較低的負(fù)載，這時(shí)可以降低電壓及電流的輸出，達(dá)到節(jié)能的目的;第二，單片機(jī)可以控制能耗的節(jié)奏，例如：在小米手環(huán)中，收集人體的心率、睡眠和運(yùn)動(dòng)步數(shù)等數(shù)字，這些數(shù)字收集后會(huì)在本地進(jìn)行存儲(chǔ)，然后以分鐘級(jí)的頻率進(jìn)行上報(bào);信息未上報(bào)時(shí)，設(shè)備處于低能耗的狀態(tài)，信息上報(bào)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一些網(wǎng)絡(luò)傳輸方面的消耗，單片機(jī)可以控制能耗的節(jié)奏，將手環(huán)的大部分時(shí)間控制在低能耗的狀態(tài)下，可以使得待機(jī)時(shí)間長(zhǎng)達(dá)七十二小時(shí)以上。

2.2 單片機(jī)在智能語音設(shè)備中的應(yīng)用

為了更好地提高智能電子設(shè)備的智能性，可以允許人類通過簡(jiǎn)單的語言進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)語音人機(jī)交互的目的。目前，語音處理芯片已經(jīng)開發(fā)完成，并開始運(yùn)用到智能電子設(shè)備中。單片機(jī)在智能語音設(shè)備中的應(yīng)用，主要分為以下兩個(gè)部分：第一，軟件設(shè)置方面，由于單片機(jī)可以通過編程的方式，處理一些業(yè)務(wù)邏輯，因此就能夠?qū)χ悄苷Z音處理過程進(jìn)行操作。例如：在導(dǎo)航智能電子設(shè)備中，可以將其中的一些道路名稱、距離等進(jìn)行提取，然后進(jìn)行播報(bào);同時(shí)，還可以選擇不同的名人口吻進(jìn)行播報(bào)，真正實(shí)現(xiàn)智能化的定制操作，更好地滿足用戶的需求;第二，硬件設(shè)計(jì)方面，由于智能語音設(shè)備對(duì)資源的消耗比較大，因此為了更好地延長(zhǎng)產(chǎn)品的待機(jī)時(shí)間，會(huì)使用單片機(jī)技術(shù)動(dòng)態(tài)控制產(chǎn)品的功率，進(jìn)一步降低對(duì)電量的消耗。同時(shí)，還可以通過單片機(jī)技術(shù)，提高硬件的響應(yīng)時(shí)間，進(jìn)一步提高用戶的體驗(yàn)。

2.3 單片機(jī)在報(bào)警控制中的應(yīng)用

對(duì)于部分電子設(shè)備來講，會(huì)擁有自動(dòng)報(bào)警的設(shè)置，報(bào)警控制也是單片機(jī)技術(shù)經(jīng)常使用的領(lǐng)域，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，對(duì)于一些自動(dòng)報(bào)警裝置來講，例如：家里經(jīng)常使用的火災(zāi)報(bào)警器，就是在外界環(huán)境達(dá)到一定條件下開啟智能報(bào)警的設(shè)備，如果室內(nèi)的煙霧濃度到達(dá)某種水平，或者是收集外界的數(shù)據(jù)達(dá)到某種狀態(tài)時(shí)，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警設(shè)置，從而實(shí)現(xiàn)智能報(bào)警的功能;第二，對(duì)于一些智能電子設(shè)備來講，如果外在環(huán)境超過設(shè)備的工作環(huán)境范圍時(shí)，或者是設(shè)備存在一些異常情況時(shí)，就會(huì)觸發(fā)自身的報(bào)警機(jī)制，讓用戶能夠及時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)作詳情，并且根據(jù)報(bào)警信息提供解決方案。例如：在一些工廠中，經(jīng)常會(huì)安裝一些設(shè)備，對(duì)工廠的生產(chǎn)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)某些異常數(shù)據(jù)時(shí)，就會(huì)發(fā)生報(bào)警，為確保設(shè)備的正常運(yùn)作，設(shè)備維護(hù)人員需要及時(shí)進(jìn)行處理，避免產(chǎn)生較大的故障。

2.4 單片機(jī)在醫(yī)療設(shè)備中的運(yùn)用

隨著醫(yī)療設(shè)備技術(shù)的不斷提升，單片機(jī)開始在醫(yī)療設(shè)備中進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，主要體現(xiàn)在：第一，對(duì)病人的身體特征數(shù)據(jù)進(jìn)行智能監(jiān)控，可以將一些醫(yī)療設(shè)備安裝在病人身上，并對(duì)其身體的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，然后與后臺(tái)的控制系統(tǒng)進(jìn)行交互，如果發(fā)現(xiàn)病人的身體特征異常時(shí)，會(huì)及時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。例如：部分醫(yī)療設(shè)備可以針對(duì)病人的心跳、脈搏、血壓等進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)異常會(huì)及時(shí)呼叫醫(yī)生進(jìn)行處理;第二，在手術(shù)過程中，也會(huì)使用一些智能電子設(shè)備，例如：部分手術(shù)需要進(jìn)入病人的體內(nèi)進(jìn)行，在避免開刀的情況下，可以通過控制智能設(shè)備完成手術(shù)的過程，進(jìn)一步降低病人的痛苦，提高病人身體恢復(fù)的速度;第三，智能體檢數(shù)據(jù)分析設(shè)備，可以將用戶的體檢數(shù)據(jù)錄入進(jìn)去，然后輸入到分析設(shè)備后，通過與正常數(shù)據(jù)的對(duì)比，及時(shí)對(duì)用戶的身體疾病進(jìn)行預(yù)測(cè)和診斷。隨著我國(guó)醫(yī)療技術(shù)水平的不斷提高，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用變得越來越廣泛，提高了醫(yī)療技術(shù)水平，更好地維護(hù)病人的健康。

3 單片機(jī)技術(shù)在智能電子設(shè)備中的未來應(yīng)用方向

3.1 單片機(jī)的可編程功能不斷提高

單片機(jī)中可以集合特定的編程功能，能夠完成智能電子設(shè)備中的簡(jiǎn)單邏輯處理，隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，可編程功能也會(huì)進(jìn)行不斷地提高，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，可以實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜的邏輯，單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)集中在邏輯簡(jiǎn)單、能耗低、體積小等多個(gè)方面，隨著硬件技術(shù)的不斷提高，單片機(jī)的體積會(huì)變得更小，但是其存儲(chǔ)容量會(huì)變得更大，所以為可編程功能的提高奠定了基礎(chǔ);第二，在過去，單片機(jī)的硬件成本比較高，而且實(shí)現(xiàn)一些基礎(chǔ)的業(yè)務(wù)邏輯不需要較大的存儲(chǔ)空間;但是，隨著人們對(duì)智能電子設(shè)備個(gè)性化需求的不斷變化，就需要設(shè)備實(shí)現(xiàn)更多的選擇，滿足不同用戶的不同需求。因此其可編程的功能會(huì)不斷提高，同時(shí)編程邏輯和復(fù)雜度都在不斷提高，對(duì)單片機(jī)的功耗也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。

3.2 在更多的智能電子設(shè)備中獲得應(yīng)用

目前，智能電子設(shè)備的種類較少，隨著個(gè)人用戶需求的不斷增加，會(huì)獲得更加廣闊的發(fā)展空間，單片機(jī)技術(shù)就會(huì)在更多的智能電子設(shè)備中得到應(yīng)用。首先，智能電子設(shè)備的種類會(huì)不斷增加，像現(xiàn)在的智能音響，以及正在發(fā)展中的智能家居等等，都是單片機(jī)技術(shù)未來的應(yīng)用方向，隨著人們對(duì)生活質(zhì)量要求的不斷提高，智能電子設(shè)備在滿足用戶需求的同時(shí)，也能夠進(jìn)一步解放人類的勞動(dòng)，更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)生活環(huán)境的控制;其次，同一種智能電子設(shè)備的種類也會(huì)不斷增加，為了滿足不同年齡段、不同性別的用戶需求，同一種智能電子設(shè)備也會(huì)產(chǎn)生多種不同的種類，滿足不同用戶的需求，使得產(chǎn)品向著更加垂直化的方向發(fā)展，在外觀、功能等多個(gè)方面體現(xiàn)不同用戶的特征;最后，單片機(jī)技術(shù)會(huì)在不同領(lǐng)域的智能電子設(shè)備中得到更加廣泛的使用，目前單片機(jī)主要是在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療、智能家居等多個(gè)方面獲得了應(yīng)用，但是在未來隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷成熟，會(huì)在更多的領(lǐng)域進(jìn)行發(fā)展，例如：可以在自動(dòng)化駕駛領(lǐng)域、人工智能領(lǐng)域等多個(gè)領(lǐng)域獲得更加廣泛的應(yīng)用。

3.3 硬件標(biāo)準(zhǔn)和軟件標(biāo)準(zhǔn)會(huì)逐漸生成

隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在軟件方面和硬件方面都需要制定一系列標(biāo)準(zhǔn)，從而使得不同產(chǎn)品之間可以更好地交互。單片機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的未來發(fā)展方向主要體現(xiàn)在：第一，軟件標(biāo)準(zhǔn)的生成，主要是在可編程方面變得更加容易，例如：標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)庫的逐漸形成及發(fā)展，其中包含了單片機(jī)編程中經(jīng)常使用的函數(shù)、算法、模板等等，開發(fā)人員使用引入標(biāo)準(zhǔn)庫后，可以直接使用庫函數(shù)進(jìn)行編程，在降低編程難度的同時(shí)，也可以提高軟件的易讀性和易維護(hù)的特點(diǎn)，方便后續(xù)對(duì)智能電子設(shè)備進(jìn)行升級(jí)換代;第二，硬件標(biāo)準(zhǔn)的形成，可以使得智能電子設(shè)備在生產(chǎn)過程中，拆分為不同的硬件，硬件之間遵循標(biāo)準(zhǔn)的接口協(xié)議，更好地實(shí)現(xiàn)兼容性;硬件拆分后，可以使得智能電子設(shè)備的各個(gè)零件實(shí)現(xiàn)并行化生產(chǎn)，進(jìn)一步縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，使其能夠快速投入市場(chǎng);第三，在軟件和硬件標(biāo)準(zhǔn)不斷完善的基礎(chǔ)上，單片機(jī)技術(shù)可以得到更加廣泛的應(yīng)用，甚至可以出現(xiàn)跨領(lǐng)域應(yīng)用的情況，為智能電子設(shè)備未來的發(fā)展提供無限可能，更好地聯(lián)通不同的設(shè)備。例如：智能家居設(shè)備可以通過智能音響進(jìn)行統(tǒng)一控制，而智能手機(jī)可以對(duì)智能家居設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等等，使得他們可以形成統(tǒng)一的整體，實(shí)現(xiàn)智能家居整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的升級(jí)換代。

3.4 更好地體現(xiàn)用戶的個(gè)性化需求

單片機(jī)應(yīng)用在智能電子設(shè)備中，主要是為了滿足用戶的個(gè)性化需求。在過去，智能電子設(shè)備主要應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域，需要滿足生產(chǎn)的需求;在醫(yī)療領(lǐng)域，需要以醫(yī)療技術(shù)發(fā)展的需求為導(dǎo)向。但是，隨著智能電子設(shè)備的不斷發(fā)展，個(gè)人用戶群體的數(shù)量在不斷增加，個(gè)性化需求會(huì)變得非常重要，所以單片機(jī)在智能電子設(shè)備中的應(yīng)用，可以更好的實(shí)現(xiàn)用戶的個(gè)性化需求，主要體現(xiàn)在：第一，會(huì)以用戶需求為導(dǎo)向，改變智能電子設(shè)備的發(fā)展方向，不同的用戶對(duì)于設(shè)備的需求是不同的，所以生產(chǎn)廠家可以注意收集用戶的個(gè)性化需求，并生產(chǎn)出多種不同功能的產(chǎn)品，為用戶提供更多的選擇;第二，單片機(jī)技術(shù)可以與人工智能技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，更好地根據(jù)用戶的行為數(shù)據(jù)進(jìn)行分析及上報(bào)，從而實(shí)現(xiàn)一些智能分析功能。例如：可以根據(jù)用戶的身體數(shù)據(jù)，為用戶推薦健身項(xiàng)目，并實(shí)時(shí)反饋用戶的身體數(shù)據(jù);根據(jù)用戶的購物瀏覽歷史，可以為用戶推薦性價(jià)比較高的產(chǎn)品，并收集用戶最終的購買行為，從而使得智能分析形成一個(gè)有效的閉環(huán)系統(tǒng)。

4 小結(jié)

總之，通過上述研究，我們對(duì)于單片機(jī)技術(shù)的概念、含義等都有了一個(gè)相對(duì)全面的了解。也看到了目前單片機(jī)技術(shù)在智能電子產(chǎn)品中的運(yùn)用情況。在今后的工作中，我們要本著科技創(chuàng)新發(fā)展的心態(tài)，繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)單片機(jī)技術(shù)的研究力度，結(jié)合智能電子產(chǎn)品的開發(fā)需求，對(duì)單片機(jī)相應(yīng)的功能進(jìn)行充分開發(fā)，以此來確保智能電子產(chǎn)品可以在單片機(jī)技術(shù)的作用下實(shí)現(xiàn)功能的創(chuàng)新，滿足用戶多元化的需求。

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作者簡(jiǎn)介：霍海波（1977-），男，河南陜縣人，碩士，講師，研究方向：電子電氣、控制理論及應(yīng)用。