電子工程技術中單片機的應用研究

寧劍

摘 要 隨著科技的發展，計算機從過去幾萬元一臺的“奢侈品”變得越來越便宜，體積也越來越小，功能越來越強，甚至演變成了手持計算機，簡稱手機，走進了千家萬戶，人手一臺。而各式各樣的臺式機、筆記本電腦，不僅在工作中用于生產，生活中也用于游戲和娛樂，與人們的社會活動也越來越密不可分。但今天要說的是計算機演變過程中的另一種形態：微型計算機，也叫單片機。它有著“麻雀雖小，五臟俱全”的美譽，廣泛用于工業生產和生活中的各種電氣化設備的控制。要知道，我國的電子工程技術發展起步較晚，基礎薄弱，對于單片機的廣泛學習和應用，加速了我國電子工程技術的發展。

關鍵詞 電子工程;單片機;應用

引言

當今世界早已步入了現代化的社會，要評價一個地方的生產生活水平是否足夠先進和現代化，要看其電子工程技術的發展水平如何。電子工程技術學科是一個涉及諸多科學領域的學科，融合了電子技術、信息工程、芯片設計與制造等方面的內容，是各門學科的集大成者。由于歷史原因，我國并沒有趕上這一學科發展的黃金時期，起步較晚，部分高級芯片和電子元器件沒有自主生產能力，仍需從國外進口。因此，大力發展電子工程技術成為我國科技發展的重中之重。

1電子工程技術概述

電子工程技術誕生于第三次工業革命，即計算機及信息技術革命（前兩次工業革命分別為蒸汽技術革命和電力技術革命）。根據百度百科中的定義，電子工程技術又稱“信息技術”或“弱電技術”，是面向電子領域的工程學，是電氣工程學科下的子類，應用形式涵蓋了運用了測量技術、控制技術、調整技術、信息技術，乃至計算機技術的各種電動開關以及電動設備，其主要研究領域為電路系統、通信、電磁場與微波技術以及數字信號處理等。上述定義對于普通大眾來說，似乎有點“晦澀難懂”和“不食人間煙火”。但其實電子工程技術發展至今，它的產物充斥著我們的生活，比如路由器、電視、電腦、手機、相機、無人機等一系列電子設備。這些事物的誕生將“古代”和“現代”進行了一個民俗意識上的劃分，與電子工程技術的發展是密不可分的。我們都知道，工程是科學的某種應用，通過這一應用，使自然界的物質和能源能夠通過各種結構、機器、產品、系統和過程，以最短的時間和最少的人力、物力做出高效、可靠且對人類有用的東西。而在這一過程中，采用電力能源，以電子為驅動的工程，便是電子工程。在此基礎上發展出一門學科，即電子工程技術[1]。

2單片機概述

單片機其實就是微控制器，也可以將它理解為微型計算機。什么是計算機？顯示器、鍵盤是計算機嗎？不是，它們只是計算機的輸入輸出設備。硬盤、內存條是計算機嗎？也不是，它們只是計算機的運行存儲設備。電腦主板是計算機嗎？更不是，它只不過將各類設備的輸入輸出接口，統一在了一起，方便我們進行集中管理。同樣，單獨的cpu也不能稱之為計算機，因為它的內部只包含了控制器和運算器。一般而言，將運算器、控制器、存儲器、輸入輸出設備組合在一起，就構成了基本的計算機。如果將它們封裝在一塊芯片上，那就構成了一塊微型計算機，也被稱為單片機。學習入門時，現在大家最常用的是51單片機，工作中，最常用的單片機如果是8位機的話，一般是51單片機、AVR、PIC，32位機一般用STM32較多[2]。

3單片機在電子工程技術中的應用

3.1 應用至家用電器

空調、冰箱、洗衣機甚至智能門鎖上都可以找到單片機的身影。這些家用電器設備有個共同特點，那就是不需要強大的運算能力，只是需要根據人發出的指令或傳感器收到的信號做出相應簡單的運算并對其他元器件發出控制指令即可。單片機的成本低廉，往往只需要幾塊錢。這是傳統計算機所不具備的特點。同時，單片機的功耗極低。比如現在流行的智能手環，可以通過傳感器檢測到人的心率、體溫、血壓等信息，之后由單片機進行運算處理并上報等等。極低的功耗使手環的待機時間長達七十二小時以上。

3.2 應用至工業自動化生產

工業生產由于自身特點往往采用流水線型設計體系，而在該體系中，需要人員與機器的精確配合才能保障流水線的順利運行。由于人的行為特性遠沒有機器準確，而機器也不能做到像人一樣智能判斷，為了解決這一問題，就需要大量的單片機去控制生產過程中每一道工序的具體操作和當前進度，再與計算機聯網構成二級控制系統，從而對整條流水線進行精確控制。比如高科技新能源汽車企業特斯拉的超級汽車工廠，強大的自動化流水線使得汽車經過焊接、沖壓、涂裝、動力總成等一系列步驟后，平均每天便可以生產出超過一千輛的Model 3。

3.3 應用至醫療設備

醫療設備中單片機的廣泛應用，使得近些年來醫療設備技術的發展日新月異。相較于傳統的設備，依靠病人主動感知身體狀態的變化，并且需要值班護士24小時的病房陪護，一些新型醫療設備可以實時收集病人的身體數據，對病人的血壓、脈搏、心跳等進行監控，一旦發現身體異常的信號，便可自動啟動報警系統，通知醫生和護士前來會診。再比如醫院的大型CT設備中，單片機控制著照射源均勻的照射人體某些部位，再由傳感器接收到剩余的X線束后，轉變成電信號和數字信號，由預先內置的程序處理成不同的灰階并生成相應人體組織、器官的CT圖像，把肉眼不可見的病變展示出來。這些技術可以提高疾病的診斷準確率甚至是治愈率，幫助醫生快速了解疾病的源頭和發展過程，更好地維護病人的身體健康[3]。

4結束語

本文結合當前單片機在電子工程技術中的應用和我國目前電子工程技術的發展現狀并展開探討，目的在于普及大眾對于單片機的認識與了解，并加強自身的科研觀念。要意識到我國電子工程技術發展的不足，仍然存在大量依靠手工制造的行業，其產品與國外競品相比具有較大差距。單片機的廣泛應用以及未來“中國制造2025”計劃將會不斷縮減我國和發達國家在電子工程技術領域的差距，完成從傳統制造到創新制造、智能制造的轉變。

參考文獻

[1] 趙青.電子工程技術在單片機中的技術應用分析[J].中國科技投資，2017（15）：305.

[2] 武文娟.電子工程技術在單片機中的技術應用淺析[J].現代職業教育，2018（20）：242.

[3] 劉帥，張志永，周英，等.基于單片機和人體紅外線傳感器自動關門鎖門的裝置[J].物理通報，2019，38（11）：107-108.