在電子技術(shù)中單片機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐

陳秋實(shí) 王世元

【摘 要】在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，電子技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用已經(jīng)逐漸演變成了不可替代的重要內(nèi)容，其在各個(gè)領(lǐng)域中應(yīng)用，既能夠有效提高企業(yè)的綜合效益，又能夠提高企業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化與智能化水平，從而全面促進(jìn)工業(yè)化發(fā)展進(jìn)程，提高我國(guó)的國(guó)際市場(chǎng)綜合競(jìng)爭(zhēng)力。而且，隨著電子技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越普遍化，其已經(jīng)成為了當(dāng)今社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的一項(xiàng)重要技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】電子技術(shù)；單片機(jī)；應(yīng)用優(yōu)勢(shì)；開(kāi)發(fā)

1單片機(jī)特點(diǎn)

由于單片機(jī)的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜，可以連續(xù)工作六七十個(gè)小時(shí)無(wú)障礙工作，控制能力比較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此在工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。目前很多單片機(jī)已經(jīng)將外圍器件和外設(shè)接口集成在一片內(nèi)，所以不需要擴(kuò)展總線，減少了芯片體積。這類芯片稱之為非總線型片機(jī)。控制型片機(jī)是根據(jù)應(yīng)用范圍進(jìn)行劃分。單片機(jī)主要由存儲(chǔ)器、運(yùn)算器、控制器構(gòu)成。

2在電子技術(shù)中單片機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展，直接推動(dòng)了MPU的快速更新，而所研發(fā)的CPU核心，能夠在I/O功能模塊逐漸更新完善的基礎(chǔ)上得以多元化和全面化。CPU核心產(chǎn)品的不斷增多，促進(jìn)了單片機(jī)類型的多樣性發(fā)展，促使其直接為用戶提供了許多類型選擇。在使用單片機(jī)開(kāi)發(fā)電子技術(shù)產(chǎn)品的時(shí)候，用戶可以切實(shí)依據(jù)自身具體需求，選擇不同的8位或者16位類型單片機(jī)，確保能夠滿足電子技術(shù)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)需求。就數(shù)據(jù)分析可知，通過(guò)單片機(jī)進(jìn)行電子技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，其使用壽命會(huì)明顯長(zhǎng)10年左右，這就大大延長(zhǎng)了電子技術(shù)產(chǎn)品的應(yīng)用時(shí)間。

3單片機(jī)在電子技術(shù)的應(yīng)用

3.1單片機(jī)在通訊系統(tǒng)中的應(yīng)用

3.1.1語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)師語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)進(jìn)入主程序以后，主程序則調(diào)用子程序的模板對(duì)語(yǔ)音模板進(jìn)行訓(xùn)練和識(shí)別等任務(wù)。當(dāng)軟件運(yùn)行時(shí)，只要按鍵按下則程序根據(jù)執(zhí)行命令，則按照指令命令執(zhí)行。如果是訓(xùn)練模板則按照模板訓(xùn)練的算法進(jìn)行操作，如果程序下方的是語(yǔ)音識(shí)別命令則執(zhí)行語(yǔ)音識(shí)別的程序。

3.1.2語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的硬件設(shè)施

語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的硬件包括微控制器、聲音采集模塊、存儲(chǔ)電路、鍵盤(pán)控制電路、帶通濾波器、顯示電路等單元構(gòu)成。其中微控制器是整個(gè)識(shí)別語(yǔ)音系統(tǒng)的控制中心，負(fù)責(zé)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的存儲(chǔ)、對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的運(yùn)算處理，并將結(jié)果輸出；聲音采集模塊主要負(fù)責(zé)語(yǔ)音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后對(duì)電信號(hào)進(jìn)行處理。由于單片上的容量有限，存儲(chǔ)電路存儲(chǔ)語(yǔ)音信號(hào)的時(shí)候，可能外部存儲(chǔ)器提供整個(gè)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的存儲(chǔ)容量；由于輸入的語(yǔ)音信號(hào)具有一定的雜音，影響到語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的信號(hào)識(shí)別，因此需要帶通濾波器對(duì)語(yǔ)音信號(hào)進(jìn)行過(guò)濾，從而提高語(yǔ)音信號(hào)的識(shí)別效率；鍵盤(pán)控制模塊主要負(fù)責(zé)對(duì)語(yǔ)音信號(hào)的錄入、模板的訓(xùn)練和語(yǔ)音信號(hào)識(shí)別的控制；顯示模塊主要顯示當(dāng)前語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)結(jié)果，方便用戶進(jìn)行下一步操作。

3.2單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用

3.2.1軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件的主要程序只三個(gè)部分開(kāi)關(guān)、關(guān)門(mén)以及延時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。開(kāi)門(mén)子程序設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足快速開(kāi)門(mén)或者慢速開(kāi)門(mén)要求，并根據(jù)開(kāi)門(mén)過(guò)程的不同階段自動(dòng)選擇不同的速度。當(dāng)系統(tǒng)感應(yīng)到門(mén)口有人時(shí)，要立即緩慢開(kāi)門(mén)。人離開(kāi)一會(huì)，系統(tǒng)感應(yīng)后會(huì)加快關(guān)門(mén)的速度。或者系統(tǒng)保持開(kāi)門(mén)的狀態(tài)，讓后面的人陸續(xù)進(jìn)入，直到所有的人進(jìn)入大門(mén)后，大門(mén)關(guān)閉。維持開(kāi)門(mén)狀態(tài)的子程序設(shè)計(jì)在維持開(kāi)門(mén)狀態(tài)的同時(shí)，還需要接受探測(cè)器信號(hào)，是否后面有人需要通過(guò)大門(mén)，從而讓大門(mén)保持開(kāi)的狀態(tài)，如果沒(méi)有檢測(cè)人的信號(hào)，這個(gè)時(shí)候大門(mén)彩繪關(guān)閉。這個(gè)過(guò)程中，對(duì)開(kāi)門(mén)狀態(tài)的維持，可以采用軟件計(jì)時(shí)的方式。關(guān)門(mén)子程序模塊的設(shè)計(jì)可以記錄關(guān)門(mén)的步數(shù)，便于隨時(shí)轉(zhuǎn)入到開(kāi)門(mén)的子程序模塊。在這個(gè)環(huán)節(jié)，需要探測(cè)器探測(cè)大門(mén)附近的信息，如果有人立即啟動(dòng)開(kāi)門(mén)程序，如果沒(méi)有檢測(cè)到人的信息，則啟動(dòng)關(guān)門(mén)程序。由于本系統(tǒng)的程序比較簡(jiǎn)單，屬于實(shí)時(shí)控制，所以需要探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)信號(hào)，并結(jié)合軟件進(jìn)行定時(shí)。程序的延時(shí)設(shè)計(jì)則根據(jù)實(shí)際情況確定。

3.2.2硬件設(shè)計(jì)

單片機(jī)通過(guò)接口直接控制設(shè)備軟件，所以單片機(jī)的控制系統(tǒng)軟件和硬件同步運(yùn)行。以自動(dòng)感應(yīng)門(mén)為例，該軟件的主要程序包括開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)、延時(shí)三個(gè)部分，程序比較簡(jiǎn)單。系統(tǒng)包括信號(hào)輸入通道、信號(hào)輸出通道、人機(jī)對(duì)話通道。信號(hào)輸入通道主要負(fù)責(zé)信號(hào)采集，并對(duì)不同的輸入形式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，單片機(jī)的I/O模塊通過(guò)輸入線直接采集數(shù)據(jù)信息，如果I/O不能滿足信號(hào)采集要求，可以在外部設(shè)置連接電路。信號(hào)輸出通道則負(fù)責(zé)將采集的信息傳輸?shù)接?jì)算機(jī)控制中心，從而最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化控制。輸出過(guò)程中可以直接利用I/O模塊接口，如果模擬信號(hào)比較復(fù)雜，需要對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換、過(guò)濾。目前在工業(yè)控制領(lǐng)域，廣泛應(yīng)用PLC技術(shù)，也就是可編輯邏輯控制器，這是一種可編程的存儲(chǔ)器，可以存儲(chǔ)在設(shè)備內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)等操作指令，并通過(guò)I/O輸入輸出模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的控制和管理。具有強(qiáng)大的運(yùn)算能力、控制能力、通信能力和診斷能力，滿足工業(yè)控制領(lǐng)域的安全性、可靠性和穩(wěn)定性。

4單片機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)

單片機(jī)在電子技術(shù)中的開(kāi)發(fā)，主要包括CPU開(kāi)發(fā)、程序開(kāi)發(fā)、存儲(chǔ)器開(kāi)發(fā)、計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)及C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)，同時(shí)得到開(kāi)發(fā)能夠保證單片機(jī)在十分復(fù)雜的計(jì)算機(jī)與控制環(huán)境中可以正常有序的進(jìn)行，這就需要相關(guān)人員采取一定的措施，（1）CPU開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)單片機(jī)中的CPU總線寬度，能夠有效完善單片機(jī)信息處理功能緩慢的問(wèn)題，提高信息處理效率與速度，開(kāi)發(fā)改進(jìn)中央處理器的實(shí)際結(jié)構(gòu)，能夠做到同時(shí)運(yùn)行2-3個(gè)CPU，從而大大提高單片機(jī)的整體性能。（2）程序開(kāi)發(fā)。嵌入式系統(tǒng)的合理應(yīng)用得到了大力推廣，對(duì)程序進(jìn)行開(kāi)發(fā)時(shí)要求能夠自動(dòng)執(zhí)行各種指令，這樣可以快速準(zhǔn)確地采集外部數(shù)據(jù)，提高單片機(jī)的應(yīng)用效率。（3）存儲(chǔ)器開(kāi)發(fā)。單片機(jī)的發(fā)展應(yīng)著眼于內(nèi)存，加強(qiáng)對(duì)基于傳統(tǒng)內(nèi)存讀寫(xiě)功能的新內(nèi)存的探索，使其既能實(shí)現(xiàn)靜態(tài)讀寫(xiě)又能實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)，從而顯著提高存儲(chǔ)性能。（4）計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)。進(jìn)一步優(yōu)化和開(kāi)發(fā)單機(jī)片應(yīng)激即分析，并應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)連接通信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。（5）C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)。優(yōu)化開(kāi)發(fā)C語(yǔ)言能夠保證單片機(jī)在十分復(fù)雜的計(jì)算機(jī)與控制環(huán)境中，可以正常有序的進(jìn)行，促使其實(shí)現(xiàn)廣泛全面的應(yīng)用。

結(jié)束語(yǔ)

伴隨著現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，電子技術(shù)研究領(lǐng)域中對(duì)嵌入式技術(shù)的應(yīng)用與嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展開(kāi)始加強(qiáng)全面重視。作為最具代表性的一大嵌入式系統(tǒng)，單片機(jī)作為技術(shù)條件支持，在很大程度上促進(jìn)了電子技術(shù)功能性與專業(yè)性的進(jìn)一步優(yōu)化與升級(jí)。綜上所述，以上內(nèi)容就是對(duì)在電子技術(shù)中單片機(jī)的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐的論述。

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