單片機在電子電路設計中的應用研究

趙爭

摘 要：在實現電子電路的設計時，創新發展具有現實意義。單片機作為一種具有數據處理能力的中央處理器，將其應用在電子電路設計中無疑會實現電子電路系統應用的高速率、多性能。文章就單片機與電子電路系統設計展開概述，探索單片機在具體的電子電路系統中的應用情況，為電子電路系統的優化升級提供經驗。

關鍵詞：單片機;電子電路設計;具體應用

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，電子產品逐漸滲透到生產生活的各個領域，成為現代化社會建設的重要科學技術產品，也成為國家發展的動力。而事實上各種系統不同、性能不同的電子產品、電路系統，其電子電路設計理念不同、設計手段不同。但從整體上來說，我國現階段的電子電路設計過程中還存在一定的問題，譬如創新性不強、智能化程度不高等問題。

科學技術的發展帶動了社會生產力的提升，更是推動社會產業結構的優化轉型。在新型產業結構中，電子電路系統發揮著至關重要的作用，更是朝著智能化、自動化的方向發展。單片機在電子電路系統的創新發展中發揮著不可忽視的作用，它作為一種集成電路芯片，將具有數據處理能力的CUP，與存儲器、中斷系統、定時器等都集成到了微型計算機系統中，形成對各行業電子電路系統的控制與保護效果[1]。因此，當前將單片機應用于電子電路系統中，使得系統的編程與運算效率都得到了提高，為各行業的電子電路自動化控制技術在技術水平上更形成了良好保障。

1 電子電路設計與單片機概述

1.1 電子電路概述

電子電路是指同電子器件相關的無線電元件組成的電路，其廣泛地應用于各種電子設備中。伴隨著社會信息化、自動化程度的加快，當前各行業在生產服務工作中都使用大量的電子設備、電子產品以及電力系統等。電子電路可以將復雜的電子產品內部的連接控制關系以簡潔、直觀的形式呈現出來，也可以提高電子產品內部結構的功能性?？梢哉f設計越合理的電子電路系統，其能夠取得的優化效果更加明顯。例如在數字時代下，電子電路系統能夠完成對數字信號的快速傳遞和處理，讓各種數字化產品的功能、結構得到優化升級。而按照電子電路設計的相關技術可知，當前市面上常使用遺傳算法，對該電子產品的各種功能結構進行分析，由此掌握可能存在的問題，繼而針對需要解決的問題展開針對性的代碼設計。這種設計方式下，可以確保電子電路內部結構更加合理科學，各個元件在實際的運行中都能夠發揮出實際的功能作用。

1.2 單片機概述

單片機從本質上來說，是集合了多種功能的計算機系統，且單片機以集成電路芯片的形式存在，應用于自動化系統中起到了自動控制與保護系統的作用，所以能夠為自動化系統提供安全保障與自動化性能保障。單片機主要由電源、漏電閉鎖器、通信器、存儲器4個模塊組成，在自動化系統的控制與保護作用中每一個模塊都發揮重要作用[2]。將單片機應用于電子電路自動化系統中，能夠形成對系統的實時保護，對系統運行過程中的信號進行檢測，從而及時處理系統運行中可能存在的故障。例如，單片機將系統中的電信號轉化為電壓信號，接著將電壓信號放大為0.5V電壓信號后備用并傳輸給單片機中央控制器，由電腦對信號進行處理后顯示，從而起到系統運行保護效果。

2 單片機在電子電路設計中的應用意義

電子信息技術的發展在很大程度上促進了社會經濟發展，在社會經濟發展水平有效提高的當下，電子信息行業的深入發展更受到了市場的關注，所以實現電子設備的自動化控制技術的應用和發展也成了必然事件。就單片機的優勢而言：首先，單片機系統結構簡單，使用方便，能夠長時間運行，并具有良好的環境適應力。其次，單片機的中央處理系統處理功能較強，處理速度快，也具有很強的控制作用與能力。最后，單片機具有低電壓、低功耗的優勢，在電氣設備的電子電路設計中的應用能夠減少該系統的能耗。例如，在數控加工設備中，由于該電子設備的整體結構較為復雜，其中的電子電路設計也較為復雜，若是按照傳統的設計方案，安裝相應的電子元件，雖然可以滿足數控電子設備的功能需求，但是也相應地消耗了很多能源資源，更可能因為設計的電子元件數量多而使得該數控加工設備外形變大，不利于機械加工產業的微型化轉型升級。另外在數控加工設備內部擁有各種回路的電子電路系統，在正常的數控加工工作中，一些不良的機械操作會引起整個電子設備產生故障。而將單片機安裝在數控加工設備中，不僅能夠形成對這一設備電子電路系統的自動控制和保護效果，而且能夠及時發現電路示波器等運行的故障類型以及故障原因，及時預警并且采取相應的故障解決措施，自動斷開電源，避免帶來更嚴重的故障問題。單片機在電子產品電路設計中，起到重要的系統電路保護和電子設備保護作用。

3 單片機在電子電路設計中的具體應用

單片機應用于電子電路設計，能夠保障該電路設備運行的安全性，提高該系統的可靠性和穩定性。具體應用如下所示[3]。

3.1 漏電保護應用

電子產品在設計應用中首先面臨著就是安全性問題，不論展開何種電子電路設計，其都需要能夠做好對產品安全性的保護;同時，電子產品在使用中存在各種零部件、涉及多種工作環境，不可避免的可能出現漏電安全故障。在電子電路設計中，必須能夠形成漏電保護設計，采取相應的漏電安全預防措施。將單片機應用于電子電路設計，其能夠起到漏電保護的積極作用。如以當前常見的溫度測量儀為例，其需要即刻完成對被測對象的溫度的提取和顯示，并且需要具有較高的精確性。將單片機應用到溫度測量儀中，可以不用像傳統水銀測量儀那樣需要長時間的物理溫度感應，而僅僅是通過靠近人體額頭、手腕處就可以檢測到人體的溫度情況。這是因為單片機作為一個微型計算機處理器，其能夠對接溫度傳感器，接收到傳感器的信號并且處理這些信號。最后，將人體的溫度信息利用阿拉伯數據呈現出來。從而起到快速精準溫度檢測的效果。與此同時，在過去的復雜電子產品的保護元件設計時，采用的是分立的元件，難以形成良好的電路保護作用。而在單片機的作用下，單片機所具有的高速率運算功能，可以及時完成對電路系統中的各種異常數值的檢測，在極短的時間內完成故障判斷，并且下達電流運行信號，達到快速合閘，關閉檢漏回路的效果[4]。

3.2 實現電子設備自動調節控制

各種電子設備中都需要通過電子電路來完成工作作業，隨著社會自動化、智能化水平的提升，當前越來越多的高性能的電子產品被應用到一些特殊行業中，由此提高這些特殊行業的工作效率和工作安全性。在傳統的電子電路設計中，其存在各個功能模塊反應速度慢等問題，同時各個電氣設備也不能夠展開動態化的運行管理。對此要求通過電子電路的自動化控制設計，滿足個性化生產服務的需求。在一些行業的風機設備的電子電路設計中，由于不同生產階段和生產規模中對于風機的風速、風壓等需求是不同的，若是單純地依靠人力來完成對風機設備的調節，則生產效率不高。實現對風機電子電路的智能化設計，提高其自動控制作用成為當務之急。在電子電路設計中安裝單片機，其能夠形成對風機的運行電路進行參數調節和控制，由此提高對風機調節和控制的精確性。

3.3 實現電子設備系統的功能優化

電子電路設計中要求能夠滿足單一操作的要求，即能夠通過簡單的操作就完成電子設備的系統功能。但是電子電路設計在功能作用中卻要求能夠實現綜合化發展。當前單片機在電子設備系統中的應用，其能夠起到完善電子設備系統安全功能、顯示功能、預警功能等輔助功能，更好地推動電子設備系統的智能化，精細化發展。如在電氣設備的電子電路設計中，單片機能夠以在線監控的方式展開對電氣設備的電子電流進行計算，一方面起到監定位監控效果，另一方面也可以起到對設備的運行功能的優化升級。當預測計算到的數值超過正常范圍的時候，則單片機所具有的自動控制系統能夠展開對其電子電路的及時動態調試，滿足實際生產需求。

4 結語

綜上所述，單片機作為微型計算機技術，結合了計算機技術、信息技術與集成電路技術，在多種技術的集合下維護了單片機良好的使用性能，其應用于自動化控制系統中越來越普遍，產生的效益也越來越高。當前各行業的電子電路設計中應用單片機，能夠形成對該電氣設備的保護效果，同時，借助單片機的技術優勢，還能夠提高各行業電子設備的自動控制技術的技術水平，在監控、在線監測、參數調節、控制動作上都得到良好的優化與提升，這極大提高了電子設備的自動化成都與應用效果，為現代化生產生活提供了高效的生產質量與效率。

[參考文獻]

[1]張泓.電子電路設計常用調試方法與步驟[J].電子技術與軟件工程，2016（24）：124.

[2]梁偉.電子電路設計的創新路徑分析[J].科技資訊，2017（15）：116.

[3]周澄.基于Matlab的電子電路設計與仿真教學研究[J].教育現代化，2019（52）：214-215.

[4]鄭三婷.淺談Proteus仿真軟件在單片機教學和電路設計中的應用[J].電子測試，2019（10）：139-140.

（編輯 姚 鑫）