嵌入式微控制器的应用探究

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  摘要:随着电子技术的快速发展,在社会的各个领域嵌入式技术得到了越来越广泛的应用。而嵌入式系统当中,核心是嵌入式处理器,其中嵌入式微控制器(单片机)已经成为代表性的嵌入式处理器,目前各种类型单片机不断升级,也逐渐完善了相关开发技术,使其有着更加多元化的功能和类型,推动其在各领域的广泛应用。
  关键词:嵌入式单片机;电子技术;应用案例;
  引言
  本文阐述利用嵌入式单片机技术能够促进应用的发展和创新,分析单片机的基本构造和应用优势,单片机在电子技术中的应用案例。
  1单片机的基本构造与特点
  单片机的基本构造。单片机是集成性的一种电路芯片,同时它也是一个小型的计算机系统。单片机利用较大规模的集成电路技术,来集成只读存储器、转换器、中央处理器、随机存储器等各种处理器,将这些集中于一个很小的硅片上。随着单片机不断扩大应用领域,其已经在我国生活生产的各方面得到渗透,无论何种行业,都开始离不开单片机,在这其中典型的有传递计算机网络数据、飞机上管控的各类仪表、工业生产自动化中的数据分析和处理等,此外,在平时生活当中,经常使用的IC卡也运用了单片机[1]。单片机已经从最初的8位,发展到现在的600MHz的高速单片机,其构成了一个小而完善的微型计算机系统。多样化数据采集与控制系统能够让单片机完成各项复杂的运算。单片机从整体构造来说,一部分是存储器,另一部分是运算器,还有一部分是控制器。对于存储器来说,其是单片机组成当中十分重要的一部分,存储器单元的每一个地址都是不同的。对于运算器来说,负责逻辑运算的ALU是核心的部分,但其不是最高工作频率的部位,实际当中累加器ACC是使用频率最高的部位。对于控制器来说,其在单片机的CPU中,主要起到神经中枢的作用。在控制器构成当中,程序计数器PC的实际操作,需要依据中央处理器所指定的地址,在寄存器中需要将对应的指令字节进行存放,然后利用寄存器的功能,翻译指令代码为相应的控制信号,这样使得在相应的时间能够将被携带的信号与时钟脉冲进行结合,从而产生控制信息,其能够在中央控制器内起到控制协调的作用。单片机的应用优势。在产品构建中运用单片机,往往有着较长的使用时间。对于使用产品的人员来说,能够有效降低对产品的频繁更换,减少成本的投入。通常微处理器都具有较长的使用寿命。随着半导体技术的快速发展,不断加快了单片机中央处理器的更换速度,这样用户在对产品进行选择的时候,会有更多的选择余地,在当下多种类型单片机的一起使用是电子技术运用的趋势,当前像手机上的嵌入式单片机,对于有需要的部件,只需要升级该部分就可以了。单片机的运行速度不仅很快,还十分的可靠,有着十分灵活的运用方式,使得单片机得到了非常广泛的应用。在电子技术中,为了增强单片机的竞争性,扩大其运用范围,需要相关工作者加强研究。例如,对单片机的时序列表进行优化,使运算速度得到提高。对单片机的抗干扰能力得到有效增强,使其更加的安全可靠。
  2单片机在电子技术中的应用案例
  2.1在智能仪表领域中的应用
  经济社会的发展使得生产技术有了明显的提高,能够依据人们的个性化需求,来为人们准确地提供产品,使生产更加的智能化。单片机的高度集成化,使其能够加快智能仪表的更新。利用数字化管理平台,能够使设备有着更强的主动分析能力和处理能力。由于单片机有着较高的集成度和可靠性,在航空航天领域当中得到了应用,能够使这一领域的仪器仪表有着更强的处理能力和控制能力,从而推动智能化发展,减少事故发生。
  2.2在工业控制领域中的应用
  在早期单片机的应用主要在无线通信、图像处理等领域當中,这是由于早期的单片机有着高昂的成本,通常只能用于比较高端的领域,也因为这个时候的单片机还缺乏完善的研究制作和开发技术,随着单片机不断加强功能化、专业化发展,单片机逐渐进入军事、工业控制领域。单片机凭借着较高的性价比、优秀的内部结构,使其在工业控制领域当中快速取代了数字门电路的垄断地位。DSP系列单片机在工业控制领域有着最为广泛的应用,其信号处理技术优异,数据传输能力较强,推动了工业控制的新发展。在一些易对人体产生危害的项目中,单片机有着巨大的用途,例如,在核工业中,单片机能够代替人员对很多复杂的操作进行完成,且与人工操作相比,准确率有着很大的提升。单片机数据采集能力及控制力的优异,使得其在自动化生产中也有着显著的优势,特别是在自动组装流水线生产当中,单片机发挥了巨大的作用。
  2.3在医疗卫生领域中的应用
  随着人们生活质量的不断上升,更多的人开始关注自身的健康,一旦感觉不舒服,就会及时去医院,这样会增加医院的客流量,但同时也对医疗卫生事业有了越来越高的要求。但是从整体来看,我国的医疗卫生体系还不够完善。例如,在覆盖面上还不够全面,一些偏远地区有着较低的医疗技术水平,较差的住院设施等,这严重影响了居民的就医效果,同时也制约了国民身体素质的提高。随着经济和技术的发展,很多医院将单片机引入进来,来对医疗设备进行改进,提高医疗条件和医疗水平,通过利用单片机的优势,医生能够对病人的综合情况进行更全方位的分析和了解,能够更方便、更准确地寻找病因,同时还能依据病情,为患者提供更科学有效的治疗方案,大大提升了医疗水平,促进了医疗事业的健康发展。
  2.4在智能家居中的应用
  人们生活品质的提高,使得人们对居住环境有了越来越高的要求。随着人们对智能家居产业需求的增加,使得其有着快速的发展,当前在国内发展比较快比较好的智能家居公司,其中就有米家智能产业链,对这些智能家居产品进行细致的观察,就会发现在这其中,单片机发挥了较大的作用,从比较小的智能台灯,到比较大的自动窗帘机,从中都有单片机的应用。单片机使家用电器的性能得到了有效的提升,使家用电器有着更好的采集、处理信息的能力,还能对远程操作进行有效的响应。例如,在智能家居体系构建当中运用单片机,能够做到自动开启空调设备,通过语音可以对家用电器直接进行控制,且利用单片机构建的智能门窗感应系统,能够对门窗的开关次数进行记录,且能够设定时间进行警报,使家居的安全性得到大大的提高。另外,将单片机安装在家用电器中,能够对家用电器原本的工作效率得到有效的提升。单片机能够对家电的机械结构进行替代,对某些信息进行处理。如当前一些洗衣机能够对衣物的脏污程度进行识别,并以此为依据来对洗涤时间以及剂量进行判断,不仅为使用者提供方便,还对资源进行了节约。在智能家电领域,将单片机与和家电原本职责进行统一,有着很好的效果。
  3结语
  在科学技术革新下,单片机有着更加广泛的应用,有着更加明显的应用效果,单片机有着较低的能耗、方便携带、安全可靠等优势,当前单片机主要在工业控制、家用电器等领域应用,其有着越来越强大的功能。为了进一步扩大了单片机应用的领域,相关专家也更加注重单片机的开发,从而促进了单片机技术的发展。
  参考文献
  [1]宋述林.物联网电子产品中单片机技术的应用方式研究[J].现代工业经济和信息化,2017,7(22):64-65+75.
  [2]郑泽宏.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J].科技信息,2013(25):140+221.
  [3]许明伟,李志鹏,郭文峰.ARM单片机技术特点及其应用[J].林业机械与木工设备,2007(12):38-40.
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