单片机在电子技术中的应用和开发

王红纪，徐小亚

(漯河职业技术学院，462000)

单片机在电子技术中的应用和开发

王红纪，徐小亚

(漯河职业技术学院，462000)

随着科学技术的不断发展，在电子技术中，嵌入式系统的开发及应用发挥着重要作用。在嵌入式系统中，最典型的代表为单片机，其在现代各个领域中得到广泛的应用。本文主要就单片机的特点与其在电子技术中的应用及开发技术进行探讨。

嵌入式系统；单片机；电子技术；开发

0 引言

随着社会的不断发展及电子技术的不断进步，嵌入式技术的开发及应用在社会各个领域中受到极大的关注。随着嵌入式技术的不断发展，单片微控制器得到开发。单片机作为一种典型的嵌入式系统，已广泛应用在现代社会的各个领域中，且其开发技术更加智能化。本文首先对单片机进行简单的了解，其次对其在电子技术中的应用进行分析，最后对其开发技术进行进一步的探讨，以促进单片机技术快速发展。

图1 AT89S52单片机结构图

1 单片机的概述

作为典型的嵌入式系统代表之一，单片机现已广泛应用在通信、自动化设备、汽车电子及仪器仪表等领域。与其他的嵌入式系统比较，单片机具有体积小、功耗低、可扩展性、可靠性高、集成性高及便于携带等优点。以AT89S52单片机为例，其系统结构图如图1所示。单片机是一个携带中央处理器的CPU，RAM，ROM，计数器及多种I/O 接口的微型计算机系统，具备较强的数据处理能力。其中，单片机主要包括控制器、运算器、存储器及输入设备和输出设备等。在单片机中，其核心功能是完成二进制算数与逻辑运算，其CPU 的中枢神经主要是通过控制器利用不同的模板与逻辑算法实现的，而存储器主要进行系统运行中各种数据信息的存储。作为一种微型计算机系统，单片机的存储性能比较好，因此其在电子技术方面得到广泛的应用。单片机主要是利用叠加器在和外部存储器RAM进行信息交换的过程中运行，该联系方式是相对应的，只有在对应的叠加器中采用操作读入功能，但RAM能直接进行数据的传输，而存储器不能，这也是区分两者的依据。在单片机的运行过程中，都是通过发送指令进行操作的，在设计人员将相应的指令设计到系统中，每发出一条指令，就能实现与指令相对应的操作。在执行时必须要根据设计的指令进行，不同的

指令所对应的计算机地址信息不同，利用计数器处理指令执行时的地址信息，以获取执行过程中需要增加的内容，内容的增加量则要取决于指令的长度。

2 单片机与电子技术中的应用

作为一种微型计算机系统，单片机具有体积小、功耗低、可扩展性、可靠性高、集成性高及便于携带等优点，且能进行数据信息的处理。因此，单片机在工业控制、仪器仪表、家用电器及医疗器械等电子技术领域中得到广泛的应用。

2.1 单片机在工业控制领域的应用

随着现代自动化控制技术的不断发展，单片机在工业控制领域中得到进一步的应用。特别是在核工业、电力高压等特殊工业环境中，对人体容易造成极大的危害，必须尽可能应用自动化操作，以减少对人体的危害。因此，单片机因其自身的优势，在工业领域中得到广泛的应用。单片机通过进行数据的采集及控制，能有效实现工业领域中的智能控制管理，如在自动报警、自动喷漆及流水线作业等系统中的应用。

2.2 单片机在仪器仪表中的应用

目前，在仪器仪表领域中，其发展方向逐渐趋向智能化。而在该领域中，单片机因其具有体积小及高度的集成度与可靠性，通过应用在仪器仪表中，能大大推进该行业的发展。随着单片机在仪器仪表中的广泛应用，能促进仪器仪表往数字化、智能化等方向进行发展。以大大提升仪器仪表在处理、测试及控制等方面的功能。如在航空中应用单片机技术，能有效提高仪器的集成性、准确性及可靠性，通过提升航空电子系统的智能化水平，从而降低事故的发生率。

2.3 单片机在家用电器中的应用

随着社会的发展，人们的生活水平不断提高，人们对家用电器的功能也提出了更高的要求。因单片机自身的优势，将其应用到家用电器中，能有效实现整体家用电气的一体化、智能化控制。通过在加用电器中安装单片机，能有效提升电器的性能，且能进行相关的信息的有效识别，从而选择出用户满意的信息。如在电视机上的应用，单片机不仅能实现用户足不出户对大型智能游戏的控制，且频道方式的选择也更加方便；另外在微波炉中的应用，能实现控制食物的加热时间与温度；而洗衣机中的应用，能智能根据衣物的材质、脏度等选择最佳的洗涤剂的用量及洗涤的时间。

2.4 单片机在医疗器械中的应用

随着现代医学技术的不断发展及人们生活水平的不断提高，人们对健康的重视程度越来越高。由于单片机自身的优点，将其应用到医疗器械中，能实现对多种疾病的有效、准确分析，不仅能有效提高设备对疾病诊断的准确性，还能提高对症治疗的可靠性，从而降低误诊、漏诊等不良事件的发生率。而且，单片机的应用，还能实现医疗设备结构的自动化、智能化发展。如在超声波检测中应用，其对疾病的诊断更准确，更可靠。

3 单片机在电子技术中的开发

随着科学技术的不断进步，单片机更新的速度也不断加快。在增加新的CPU 后，如今以从8 位机逐渐向16 位、32 位、64位以及更高级别的方向发展。目前，单片机均已采用了EFT 技术，能有效降低外界的干扰，从而有效保证系统的时钟信号，大大提高了系统的可靠性。而在驱动技术与布线上，能有效降低噪声，从而降低噪声对电路信号的干扰程度。另外，在单片机中还应用了OPT技术，具有风险小、生产周期短等优点。而采用裸片技术，则能有效解决OPT 芯片接触不良的难题。在进行单片机开发的过程中，必须要对成本、性能及适用环境等因素进行充分的考虑，以开发出满足自动化、智能化的系统。在型号的选择上，可采用8501、PIC、AVR等，可选择某一型号，进行举一反三。而在语言编程的选择时，由于在程序上的C 语言具有良好的可继承性，能更好地实现模块化设计及管理。另外，在单片机设计与开发的过程中，必须充分考虑软件、平台建设、控制电路、接口、驱动电路及抗干扰等设计。

3.1 基于计算机的开发

当前的单片机一般都存在通信接口，能实现与计算机数据信息之间的互连，并为通信设备及计算机网络的应用提供准确、有效的信息数据支持。目前，所有的通信设备均已安装单片机技术实现智能化控制，无论是手机、电话机、列车无线通信等通信设备，还是无线电对讲机、集群移动通信等通信设备都应用了单片机。在进行信息交换的过程中，一般采用的通信方式包括串行通信与并行通信，图2为单片机串口中断服务程序框图，而其上位机PC 程序如图3所示。其中，串行通信主要包括异步与同步两种传送方式。当进行异步传送的过程中，在线路上的数据主要以一个字符为单位实现传送，而不同的字符间既可以进行连接传送，也可以实现间接传送，主要取决于发送方的要求。而且，在进行异步传送的过程中，无论是发送方，还是接收方，都可以采用自身的时钟进行发送与接收的智能化控制。而在进行同步通信的过程中，要求字符之间必须具有一定的格式，以便接收方能有效判别字符传来的时间。在同步通信中，字符主要由起始位、数据位、奇偶校验位及停止位共同组成。其中，当起始位处于“0”信号时，具有告知接收设备字符已传送到来的作用。在不进行数据传送时，起始位处于“1”信号，其接收端会对线路的状态进行实时的检测；若起始位从“1”信号转变为“0”信号时，就说明有新的字符传输到来。在同步通信中，起始位还可直接作为其接收端的时钟，具有确保接收工作正常进行的作用。而起始位后就是数据位，其可表现为五位、六位、七位甚至更多位。由于在串行通信中的速度和数据位数之间具有一定的相关性，因此可根据通信的速度进行数据位数的确定，更加有利于数据的接收。

图2 单片机串口中断服务程序框图

图3 上位机PC 程序框图

3.2 基于C 语言的程序优化

因为当前工业控制领域中所采用的单片机都是基于嵌入式系统开发出来的。而在该领域中，无论是数据计算工作，还是控制工作，都越来越复杂。尤其是在软件的设计上，不仅工作量大，且复杂度及难度都非常之高。因此，在控制系统的软件设计与开发上，设计人员必须要单片机中的软硬件进行有效、合理分配。但由于单片机系统的CPU及其内部结构比较简单，且程序存储器空间较小，其软硬件资源是非常有限的。因此，为了提高单片机在复杂计算及控制环境中高效性及扩展更大的存储器空间，必须要利用C 语言进行单片机的开发。而在开发的过程中，必须要对现有单片机中的有限资源进行优化分配，以提高开发的效率。

3.3 基于单片机程序的开发

随着嵌入式操作系统在单片机的全面应用，单片机已不再局限在裸机环境中的开发与应用。单片机已能实现程序的自动执行，也就是执行各指令的过程。指令就是指将单片机需要执行的操作采用命令的形式列出，其主要取决于设计人员。其中，一条指令所对应的只能是一项操作。而单片机通过其自身的指令系统，能够进行所有指令的执行。在掌上电脑、手机中的高端单片机一般可采用专用的Windows或者Linux 系统。相对于专用处理器，在嵌入式系统中的应用，单片机更显优势，因此单片机在现代社会各个行业中的应用更加广泛。目前，单片机由于其具有较大的数据存储、高速的数据处理及高速的数据传输等优点，能实现计算机在不同的环境中的可靠运行，从而能实现对外部物理参数的准确、有效、快速采集，并进行快速的逻辑分析、处理及控制等，大大提升了单片机在电子技术中的开发速度及应用范围。

4 结束语

综上所述，随着电子技术的不断发展，作为电子技术嵌入式系统的典型代表，单片机的开发与应用已成为社会各个领域的关注重点。通过对单片机在电子技术上的应用及开发进行进一步的分析，以加快其开发速度，能有效提升控制领域的可靠性与效率，对实现自动化、智能化的控制具有重要的意义。

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王红纪，男，1975年6月生，河南漯河人，漯河职业技术学院讲师，主攻计算机网络编程；

徐小亚，女，1976年9月出生，汉族，河南省漯河市郾城区人，本科，讲师，在漯河职业技术学院工商管理系工作，研究方向：计算机应用技术。

Application anddevelopment of SCMin electronic technology

Wang Hongji，Xu Xiaoya
(LUOHE VOCATIONAL TECHNOLOGY COLLEGE，462000)

With the development of science and technology,in the electronic technology,the development and application of embedded system plays an important role.In the embedded system,the most typical representative of MCU,it is widely applied in modern fields.In this paper the characteristics of singlechip and its application and development of technology in electronic technology are discussed.

embedded system;single chip microcomputer;electronic technology;development