電子技術中單片機的應用和開發技術探討

鄧 宇

（秦皇島技師學院，河北 秦皇島 066000）

1.引言

當今社會，電子經濟發展質量顯著提高，對單片機的應用及開發提出了更高要求，使得傳統模式下的單片機開發技術方法面臨著嚴峻的挑戰與考驗。當前形勢下，必須精準把握電子技術中單片機的核心優勢，宏觀審視單片機開發技術的關鍵步驟，綜合施策，全面提升單片機技術的實際應用效果。

2.單片機概述

在當前高新技術產業進入高速發展時代的背景下，電子技術開始呈現出顯著的智能化、自動化、數字化發展趨勢，無論是從市場需求方面，還是在技術控制水平方面，均實現了跨越式發展，嵌入式應用技術同樣取得新的技術突破[1]。單片機是一種嵌入式的控制器，是在極大程度上提升與優化計算機技術發展成效的直接影響因素。單片機屬于集成芯片的概念范疇，在電子技術融合發展的支持下，可實現數據收集、數據整理、數據存儲、數據調閱與讀取等特定功能。正是憑借著諸多時代價值與應用優勢，單片機才在當今微型電子設備中發揮出更加重要的作用[2]。

在現實應用中，單片機體積相對較小，無需占據過多空間，且能耗較低，適用性、控制性等條件良好，具有理想的技術功能價值。通常情況下，單片機往往是通過對程序進行植入，通過發揮運算器和控制器的協調配合作用，在相應操控指令下，與對應的功能需求交互接軌，完成對系統的有序控制與調整。單片機的主要構成要素包括運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備等部分構成，不同的構成部分在單片機系統中分別承擔各自不同的職能。其中，運算器以二進制算法為主要運算模式，在暫存器等元器件的作用下實現對數據的高效有序運算，并將相應的運算結果儲存于儲存器中；控制器則可謂是單片機的核心，所有指令信息均需通過控制器進行交互，將數字信號轉換為計算機可識別的控制信號，對控制信息的運行節奏進行控制；存儲器則在相應存儲單元的作用下，形成存在映射關系的存儲地址，承擔數據存儲職能；輸入設備與輸出設備則完成數據的輸入與輸出。當前，電子技術中單片機的應用創新空間變大，達到提高了電子技術的可靠性與穩定性，延長了相關產品的使用壽命。

3.單片機在電子技術中的應用分析

3.1 在電子通信系統中的應用

在當前技術條件下，單片機技術在電子通信系統中具有廣泛應用，可適用于智能通信設備，具有語音通信功能。在單片機技術的支持下，智能移動通信終端可精準識別手機語音信息，通過語音識別技術將通信語音轉化為文字，具有較高準確率。

3.1.1 硬件設施

在電子通信系統中，單片機的主要硬件設施包括聲音信號搜集元件、帶通濾波器、微控制器等，其中微控制器處于核心地位，負責信號的加工與數據的處理，在預處理的基礎上，將相應的處理結果通過指令信息進行傳遞。通常情況下，單片機的相對容量極為有限，因此需要將存儲語音信號進行外置化處理，利用外部存儲器的空間進行分類存儲。受語音輸入環境等方面要素的影響，智能移動通信終端所收集到的聲音信號往往存在一定強度的雜音，影響信號識別的精確度，而通過帶通濾波器的作用，則可將多余的雜音信號進行有效濾除，確保了識別有效性[3]。此外，鍵盤控制模塊與信息顯示模塊則分別承擔信號識別控制、信息顯示等相應功能。

隨著現代通信事業的快速發展，移動終端的智能化需求愈發突出，相應的語音功能需求也愈發強烈，因此必須深化單片機技術及語音識別技術的應用，采用嵌入式的應用方式，對語音信號進行高效采集，并通過一系列算法，將其存儲在特定位置，構建形成標準語音庫。

3.1.2 軟件設計

圖1 軟件設計示意圖

基于單片機技術的智能語音識別系統同樣需要充分發揮軟件模塊的重要作用，只有全面優化軟件設計效果，才能為智能語音識別提供良好控制環境。一般而言，當語音識別系統進入主程序后，需要通過相應模塊對其進行深加工處理，形成識別語音模板，并根據用戶需求，由軟件系統執行語音識別程序，完成特定算法操作（如圖1所示）。

3.2 在工業控制領域中的應用

3.2.1 硬件設計

工業控制領域同樣是單片機技術的重點應用領域。在單片機運行原理約束條件下，單片機可通過特定結構接口對設備軟件進行直接控制，使控制軟件和硬件設施同時運行。以當前應用較為廣泛的門禁系統為例，其控制程序通常由開啟程序、閉合程序以及延時程序等組成，該控制程序的整體構造相對簡單，通過信號輸入與輸出信道及人機交互信道便可完成相應控制操作任務，前者負責對控制信號的辨識、控制與輸出輸入，而后者則側重于人機對話，實現不同類型指令信息與信號的一致化。同時，基于單片機在工業控制領域中的硬件設計還應突出標準語音庫的重要作用，在相應指令信號與標準語音庫進行充分比對分析的基礎上，才能確保順序控制、邏輯運算及定向操控等功能可以得以順利實現。

3.2.2 軟件設計

為有效優化工業控制領域單片機技術的應用成效，必須對軟件系統進行科學構造，對相關控制指令進行調控，對硬件系統的表現速度進行控制。在此過程中，需要為軟件設計提供必要的系統感應特性，根據工業控制的實際需求，調整相應的控制節奏與強度。在此過程中，可將軟件系統設計細化分為過個不同的子程序，通過采用軟件計時、傳感器檢測等方法，對相應控制程序進行管控，以有效滿足特定控制功能[4]。

3.2.3 應用案例

單片機技術常常應用于智能電氣設備之中。以人們接觸最多的家用電器洗衣機為例，它可為人們提供差異化的應用服務，可根據實際需求設定洗衣機的沖洗時間、沖洗強度等，并自動完成洗衣機的自身潔凈處理。再如智能冰箱，也可通過單片機作用的發揮，對冰箱溫度進行動態化調整，使其根據所需保鮮食物類型的不同保持不同內部溫度，達到最為理想的保鮮效果，此外還可接收語音指令信息，按照特定連接結構，實現智能冰箱的語音化控制，滿足人們個性化需求。

4.單片機電子技術的未來發展和技術開發

4.1 抗干擾技術開發

現代科學技術的快速發展，為單片機電子技術抗干擾技術的開發與實現提供了更為豐富的技術手段，使技術開發人員在開發工具與載體方面具備了更為靈活的選擇余地，使得傳統開發環境下難以完成的抗干擾開發任務具備了更大的可行性。因此，可通過發揮單片機控制系統的作用，搭建基于計算機技術與軟件技術的抗干擾技術開發平臺，結合其高靈敏度等客觀特性，在電路設計、屏蔽構造、裝置配置等方面進行抗干擾開發。在此過程中，可根據干擾信號類型、信號強弱、信號來源、信號脈沖頻率等技術參數的不同，確定對抗干擾波段的篩查和濾除。對于辨識錯誤的抗干擾信號，則可作出糾偏糾錯處理，防止單片機系統運行偏差。

4.2 單片機程序開發

在當前電子技術領域，嵌入式操作系統的應用更加廣泛，推動著單片機技術智能化、自動化發展腳步的加快，突破了傳統約束環境條件的局限與阻礙。在單片機程序開發中，應摒棄傳統保守陳舊的程序開發思維模式，突破僵化固化程序開發方法的桎梏，在數據存儲和自由傳輸環境下，優化單片機程序開發技術的應用適用性表現，全面確保嵌入式操作系統數據采集與數據處理的最終效果。另一方面，在單片機程序開發及信息處理中，還應以提高響應速度為目標，對開發語言系統進行技術改進，延伸和拓展單片機開發和技術應用覆蓋面，保持充足開發活力。

4.3 基于計算機和存儲器的開發

當前技術條件下，計算機均配置有完善的通信設備和通信端口，旨在隨時隨地實現計算機系統的數據傳輸與信息交互，獲取更加精準有效的數據信息資料，這也同時使得單片機控制和應用功能得以改進。因此，在單片機技術開發中，應始終注重計算機系統的基礎性支撐作用，特別是通過對單片機通信數據的開發提高單片機的信息傳輸和接收的效率，增加單片機運轉的準確性。同時，在基于計算機和存儲器的開發中，還應注重CPU的強化，解決以往單片機在運行的過程中存在的死機、卡頓、運作緩慢等諸多問題，改善中央處理器的結構，在宏觀層面提高單片機使用性能，延長單片機壽命。

5.結語

受技術方法、開發過程、實現路徑等方面要素的影響，當前電子技術中單片機的應用及開發實踐中依舊存在諸多不容忽視的薄弱環節，阻礙著單片機技術實際應用價值的凸顯。因此，有關人員應該從當前電子技術的客觀實際需求及發展環境出發，充分遵循單片機技術應用及開發的基本原理與規律，創新單片機開發技術方法，優化單片機開發過程控制，為促進其在電子技術中的應用成效奠定基礎，為促進單片機技術實現跨越發展保駕護航。