单片机技术中智能化电子产品的具体运用

张越佳

（辽宁地质工程职业学院，辽宁 丹东118000）

自动化设备、汽车仪器、通信等属于单片机技术传统应用领域，而随着单片机技术的不断发展，其在自动化控制、自动测量、通讯交流、智能化电子产品研发等领域的应用日渐深入，相关研究和实践也大量涌现。为保证单片机技术更好服务于智能化电子产品的研发，正是本文围绕该课题开展具体研究的原因所在。

1 单片机技术概述

单片机主要由存储器、运算器、控制器组成，其本质上属于用于编程的集成电路。结合实际调研可以发现，单片机属于计算机发展过程中的重要组成部分，而结合现阶段单片机发展现状可以发现，单片机技术具备多方面优势，包括受到的周边环境影响较小、应用较为方便、应用过程中的耗能较小、信息处理速度较快、控制能力较强、可靠性较高。同时，单片机可在较长时间持续发挥作用，在整体运转能力方面的表现较为出色，因此能够较好用于智能化电子产品领域[1]。

2 智能化电子产品中单片机技术的应用路径

2.1 电动节能控制

在智能化产品中，电动节能控制在很多时候会应用单片机技术。电动机属于工业生产的重要组成部分，如何有效利用电动机并降低能耗向来属于业界关注焦点。对处于轻载、变动负载状态的电动机来说，电动机在这类状态下的运行效率较低且负载不高，工业生产力在这种情况下无法提高，且会大量消耗电能资源，为实现工业生产过程中电动机的节能控制，基于单片机技术的节能控制装置开始引起重视。传统的节能控制装置一般较为复杂，以三端双向可控硅组成的节能控制器为例，该装置主要构成为三项调压电路，而通过引入单片机技术，电动机绕组的电压即可更好控制，空载或轻载状态下的电动机应用频率也可同时降低。对于运行过程中的电动机来说，机械消耗、部件铁损、定子及转子铜损属于主要能源消耗，其中电动机的运行电流和电压的平方与定子及转子铜损、部件铁损成正比关系。在节能控制技术的应用中，为实现能量消耗的降低，可设法将电动机绕组电压降低，如依托单片机技术采用定子套组星三角转换调压、双向晶闸管调压、电抗器调压等装置，即可实现电动机节能效果和运行稳定性提升[2]。

2.2 车辆监控系统

受社会经济快速发展影响，我国私家车数量不断提升，而在人口较为密集的城市，道路拥堵问题属于交通管理的重点和难点。为优化交通管理，合理规划城市道路属于主流措施，同时车辆控制系统也能够在其中发挥积极作用，该系统的应用同样需要得到单片机技术的支持。全球定位系统、地理位置系统、通信提供系统属于通信提供，通过将无线通信技术和单片机技术相结合，即可实现车载信息的有效接收，并向监控系统传输信息。在接收信息后，监控系统能够分析和处理信息，由此监控中心即可发出信号监控与追踪车辆，更加完善的车辆监控系统可由此实现。在单片机技术应用中，车辆监控系统不仅能够具备车辆全面监控和精确定位功能，同时还能够实现车辆交互和人机交互。对于包含监控系统、定位系统等多个系统的车辆控制系统来说，单片机技术的应用具备巨大优势，如单片机的数字外设技术和模拟外设技术可参与到继电器监控中，断电与报警也能够在特殊情况出现后第一时间实现，车辆安全性可更好得到保障。

2.3 自动报警控制

自动报警控制器的应用极为广泛，火灾自动报警装置便属于其中代表，而通过在自动报警控制器中引入单片机技术，即可有效优化火灾自动探测器，保证火灾发生初期警报发出的及时性，有效降低火灾的威胁和带来的损失。单片机在火灾探测器中可依托串行口输入和输出信号，采用二总线进行信号传输，每一条线路均包含两根线，对应着独一无二地质的上百个报警信号存在于线路中，在火灾发生时，总线可用于信号的输出，火灾发生的具体地点可基于信号源确定，相应消防设施也可以信号为依据启动，更好开展灭火工作。此外，单片机技术在传输火灾信号的过程中还能够有效规避外界环境干扰，火灾报警装置的可靠性和准确性可由此大幅提升。

3 智能化电子产品中单片机技术的具体应用－以智能化居家火灾报警系统为例

3.1 系统架构

为提升研究的实践价值，本文以智能化居家火灾报警系统作为研究对象，深入探讨智能化电子产品中单片机技术的具体应用，这一系统由火灾报警控制器、多种探测器组成，系统的总体架构如图1 所示。

结合图1 进行分析可以发现，室内火灾产生的气体、温度、烟雾颗粒浓度等信号可依托各种传感器实现高效快捷的检测，采集信号信息可依托转换处理电路转换为相应电信号并传输至火灾报警控制器，由此完成数据的集中分析处理，灾报警控制器即可最终给出结论。火灾探测模块的控制中心核心为STC15L2K32 单片机，探测模块传送的数据信息由单片机接收后，数据的融合和判断即可基于智能算法完成，报警信号和预警信号可自动发出，并发送报警信号给用户手机，火警方位信息可同时得到显示，及时获取准确火灾报警信息的居室人员可及时开展灭火或控制操作。

图1 系统总体架构

3.2 单片机应用

采用STC15L2K32 型号的单片机，该单片机属于新一代的A/D 转换单片机，以此实现火灾探测模块功能，适用于低成本、高可靠性能、应用性强的系统，具备处理速度快、抗干扰能力强、性价比高、功耗低、高可靠复位等优势。单片机由可重装载定时器（16 位）2 个、程序及数据存储器、8 路高速A/D 转换器（10位）、中央处理器、外部终端5 个、I/O 口、看门狗等组成，采用高精度R/C 振荡时钟作为可重装载定时器，包含电唤醒专用定时器，I/O 口包括1 组同步串行通信端口、2 组高速异步串行口。单片机具有外部数据总线、数据指针DPTR（2 个）、高速ADC（10位）、8 通道、8 级可选复位门槛电压，包含掉电、空闲、低速共3种低功耗设计模式，定时器可实现PWM 功能、时钟输出功能、串口功能。可基于实际需求设计火灾报警系统控制模块，3 个定时器可依托单片机的可重载定时器实现[3]。

3.3 系统实现

智能化居家火灾报警系统的实现需要首先从采用单片机技术得到控制模块入手，采用模块化设计方式进行系统核心设计，火灾报警控制器需同时与火灾探测模块实现相互通信，接收到探测模块发送的数据信息后需要分析处理，火灾检测与识别可由此实现，图2 为火灾报警控制器结构示意图。

图2 火灾报警控制器结构示意图

结合图2 进行分析可以发现，火灾报警控制器还负责联动报警控制、人机交互等功能，能够更高质量实现火灾报警控制功能。本文研究的智能化居家火灾报警系统使用的电源电压包括12V、5V、4.2V、3.3V，电源负责实现系统各部分高效稳定运转；为有效满足火灾报警控制器需求，设计和使用能够提供不同电压的电源电路，系统多项任务可依托较短响应时间的火灾报警控制器完成；系统程序文件、代码存储由存储器负责；基于液晶显示电路，系统控制模块的人机交互功能可顺利实现，传感器采集、探测模块发送的数据可由此实时显示，状态及报警信息也可同时显示，且可根据实际需要设置系统相应参数信息，用户可由此高效便捷的设置、查看系统相关参数和信息；布置报警信息和用户信息设定由键盘电路负责；报警模块由短信和语音两种报警方式组成，具体构成包括GSM模块和语音报警电路（语音报警喇叭），火灾发生状况可由此及时提醒。

在智能家居火灾报警系统的电源模块设计中，考虑到其控制模块使用的电源值包括12V、5V、4.2V、3.3V，因此设计采用电源电路LM1117_3.3 将输入的5V 电压转换为3.3V 电压，以此满足各集成电路使用需要。同时设计采用电源电路MP2307 转换输入的12V 直流电，以此得到4.2V 及5V 的直流电，以此满足继电器模块、GSM模块串口、控制器收发数据的使用需要；键盘电路设计将单片机I/O 口直接连接6 个行式键盘的各按键，不同按钮的功能不同，为节省I/O 口，存在设置有多种功能的部分案件，主要包括开启报警装置（BF）、撤除报警装置（CF）、下翻（DOWN）、退出（EXIT）、上翻和设置短信号码（UP）、菜单和确认（MENU）；探测模块由烟雾传感器、CO 传感器、温度传感器、电源模块、调理电路、探测处理单元组成，在采集完成CO、温度、烟雾浓度等模拟信号后，后续的放大和转换处理由不同调理电路负责，火灾报警控制器可接收处理的汇总数据信息，具体数据传送基于无线通信模块实现。

综上所述，单片机技术中智能化电子产品的应用价值较高。在此基础上，本文涉及的电动节能控制、车辆监控系统、自动报警控制、智能家居火灾报警系统等内容，则直观展示了单片机技术的应用路径。为更好地服务于智能化产品，单片机技术应用还需要关注处理信息位数提升、地址存储量和信息获取量逐步扩大带来的影响。