淺談單片機在電子技術中的應用和開發

張宇航 趙旭輝

摘要：隨著我國不斷進行的經濟建設，單片機的應用已經廣泛地滲透到人們的學習、工作、生活中。其最具有代表性的嵌入式系統已經在科研、工業、軍事、商業、娛樂業及人們的日常生活等方方面面，既能夠有效提高企業的綜合效益，又能夠提高企業生產的自動化與智能化水平，從而全面促進工業化發展進程，提高我國的國際市場綜合競爭力。在半導體技術的不斷發展的前提下，單片機以其體積小、價格低、可靠性強、低功耗的優勢，不斷在各個行業中取代計算機。嵌入式系統技術也成了當前關注、學習研究的熱點。

關鍵詞：電子技術;單片機;低噪穩定;技術開發

當今社會，人們的生活與工作越來越離不開電子技術的支持，無論是人們日常生活中所使用的智能移動終端設備、日常家用電器或者是工業領域中廣泛應用的儀器儀表等，這些都屬于電子技術的范疇。隨著電子技術的快速發展，為了能夠適應嵌入式應用的需求，單片機技術在電子技術中的應用也成為必然趨勢。

1 單片機的主要構成

單片機主要包括一個運算器和控制器兩個部分，其中運算器主要以LU部件作為核心，能夠實現二進制算法，還應該包括存儲器、寄存器和累加器等作為輔助軟件控制器，必須包括CPU神經處理系統，其由邏輯控制電路、編譯器寄存器等共同組成。整個單片機能夠將這些復雜的元件集成在非常小的芯片上，具有高度集成、體積小、可靠性高的優點，在實際應用的過程中，單片機自身電壓更低、功耗小、便于攜帶，具有易擴展性。單片機作為在工業環境下的數字運算管理系統能夠集存儲、邏輯運算、順序控制、定時技術等操作指令于一體，可以利用數字信號或者模擬信號的方式，對機械設備快速控制。單片機自身的運行更加的安全可靠，抗干擾能力比較強，整體的功能配套齊全具有強大的適應能力，單片機控制系統可以在電站功率系統管理中更好的應用。

2 單片機在電子技術中的應用優勢

2.1 單片機增加系統的穩定性

在電子技術領域中應用單片機可以提升系統的穩定性。在系統長時間運行的過程中輸入量以及輸出量產生的改變因素直接影響了系統的穩定性，在系統應用過程中如果其分辨率、靈敏度下降也會直接影響穩定性。單片機可以有效地提升系統的穩定性，利用單片機修正傳感器設備，改變非線性的相關系統，可以從根本上提升系統的穩定性，進而增加工作性能參數。

2.2 單片機增加系統的抗干擾性

電子技術領域中應用單片機可以有效地提升系統自身的抗干擾性。其主要表現在2個方面。1）抵抗確定干擾。日常系統會受到外界環境以及對應的內部構造影響產生一定的干擾性問題，通過單片機則可以解決其存在的問題。

2.3 抵抗隨機干擾

在日常生產中電子系統的操作環境較為復雜，其產生的信躁比會隨著隨機波動問題而受到不同程度的影響，為了有效地解決這種問題，保證型號傳遞的穩定性，可以通過單片機進行優化進而達到降低系統運行干擾的目的。

2.4 單片機技術推動了相關產業的快速發展

單片機技術在應用之后可以有效地提升其整體的功能，有利于提升系統的穩定性。在電子技術的更新與發展的過程中，系統中各種設備呈現多樣化的發展趨勢，不同類型的功能具有一定的差異性，在運行過程中會出現各種困難問題，通過單片機技術可以有效地解決此種問題，單片機技術可以提升系統的運行效率，增強了系統的運行質量，優化了系統的功能。

3單片機在電子技術中的開發

3.1開發時單片機的選擇

基于CPU技術的發展，MPU技術研究也取得了重大突破。在此背景下，單片機的頻率及制程得到了全面提升：頻率提升直接導致了單位時間內單片機的計算速度提升，制程提升則使得單片機發熱量、面積減小。在開發產品時，如何選擇合適的單片機也是一門比較有難度的學問。若是選擇使用Windows CE或Linux等操作系統，那么就需要選擇ARM720T以上帶有MMU功能的ARM芯片。若是對于系統時鐘速度有較高的要求，那么可以選擇ARM9及以上的芯片。還有很多種可能的需求，這里就不展開討論了。

3.2開發時單片機語言的選擇

單片機在發展初期都是利用匯編語言編寫程序的，匯編是一種低級語言，直接對單片機內部硬件進行訪問。但是隨著單片機復雜程度的不斷提高，由于匯編可讀性差，沒有強大的函數庫可供使用，導致開發效率下降。如今，單片機編程語言主要是以C語言為主的高級語言。這些高級語言主要以可讀性強、可移植性強、豐富的函數庫等優點，逐步取代匯編語言成為嵌入式的主流開發語言。但是匯編語言也存在高級語言沒有的優勢，例如執行效率高、直接對硬件進行訪問。所以匯編語言通常用在程序中最核心的、控制硬件的代碼，一方面是安全，另一方面提高運行速度。近幾年也出現過支持匯編、C語言混合編譯的編程軟件，相當于在應用上集成了兩種語言的優勢。如何選擇適合的編程語言現在也已經成為一門學問，本文不在此進行展開。

3.3基于ARM的系統開發

在對嵌入式要求較高的電子設備中，逐漸出現了Windows CE、Linux、Android OS、Harmony OS、Mac OS等操作系統。其主要是以體積小、低功耗的特點，在便攜設備上逐漸發展起來。以智能手機為例，目前該陣營主流的系統分別Android OS、Mac OS，在這些系統中的應用開發除了之前提到的C語言外，還有Python、Java、C++等高級語言，這對于編程人員來說，熟悉各種高級語言也是將來需要掌握的一門技術。

4 單片機在智能儀器儀表生產中的應用

在智能技術以及自動化技術等新型技術手段的支持之下，儀器儀表的發展速度明顯提高，單片機具有集成化程度較高的特征，有效地推動了儀器儀表領域的持續發展。現階段通過單片機實現了儀器儀表的智能化發展，通過數字化管理，提升了儀器設備的控制能力，增強了分析以及處理能力，可以有效地增強其可預見性，進而有效地增強了儀器儀表在實際測量中的安全性，提升了可靠性，精準性，有效地降低了各種事故問題的出現概率。

5 結語

綜上所述，單片機具有使用壽命長、運算速度快、低噪穩定的優勢。單片機在電子技術中主要應用于通訊系統和工業控制領域。未來單片機的技術開發方向在于CPU數據更新、降低耗能、消除單片機干擾。以期通過單片機技術的不斷發展，加快運行速度，并降低噪聲，完善控制功能。

參考文獻：

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