单片机在电子技术中的应用和开发分析

张丽娟

（商洛学院，陕西商洛，726000）

0 引言

近些年电子技术的发展效果显著，为了满足嵌入式应用的要求，单片机应运而生，并快速发展，目前单片机以其优越的性能已经应用于电子技术的各个领域，且随着各项技术日趋成熟，单片机的开发技术也越来越智能化。

1 单片机概述

1.1 单片机的概念

单片微型计算机[1]简称单片机，又名嵌入式微型控制设备，是计算机发展的一个重要分支领域，通过将中央处理器（CPU）、计数器、数据存储器等多种功能的模块集中到一个微小的芯片上，形成一种集成电路芯片，可以实现较为复杂的逻辑控制。按照单片机的使用范围可将单片机分为通用型和专用型两类，按照单片机的应用领域可以分为控制型和家电型，按照单片机是否提供并行总线来可以分为总线型和非总线型，按单片机的应用范围可以分为通用型和专用型两类。随着科学技术的不断发展进步单片机已经从最初的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。单片机是根据设计人员预先编入系统当中的指令进行操作，从而完成预期的工作内容。

单片机具有结构紧凑、体积小、便于制造携带、可靠性高、集成性高、环境适应能力强、控制功能强、处理能力强、低功耗等优点[2]，目前已经渗透到我们生活的各个方面，广泛应用于智能化管理及控制、家用电器、仪器仪表等领域。

1.2 单片机的技术特点

1.2.1 使用寿命长

这里所说的使用寿命既包含与微处理器相比的使用寿命也包含利用单片机开发的产品的使用寿命。近些年伴随着I/O功能模块的不断丰富以及较为成功的新型CPU核心技术的更新，在给用户带来更多选择的同时，也使生命周期逐渐延长。

1.2.2 计算速度快

与MPU通过不断增高时钟频率而提高运作速度不同，单片机为了降低噪音、提高抗干扰性能，会在不提高时钟频率的前提下，通过改变内部时序大大提高运算速度。

1.2.3 低噪声与高可靠性

可靠性是单片机运作过程中的首要因素，因此为了提高单片机的可靠性，在单片机设计过程中引入EFT技术，消除毛刺信号，使系统时钟的信号工作保持正常，提高单片机的可靠性。为了降低系统噪声，目前许多单片机都改变了以往将电源及地线安置在集成电路外壳对称引脚上的方式，而是采用32低噪声布线技术及驱动技术，将地线和电源引脚安排在两条相邻的引脚上[3]。

2 单片机在电子技术中的应用

2.1 单片机在家用电器中的应用

家用电器是我们生活中的必备用品，在生活中随处可见，如冰箱、洗衣机、空调等，近些年随着科学技术的进步，家用电器也是不断更新换代，越来越智能化。根据不同的家用电器特点对单片机设计，进行针对性的编程并实现特定的功能，然后将其嵌入到家用电器中去，提高家用电器的功能，扩展了家用电器的工作空间，实现了家用电器的智能化和自动化。如传统的洗衣机完全需要人工进行操作，费时、费力，将单片机应用于洗衣机，使用者可以根据自身需要按下按钮，洗衣机就会按照预先设定好的程序进行操作，实现了洗衣机的全自动化控制，极大的方便了人们的生活。

2.2 单片机在通讯系统中的应用

近些年以手机为代表的无线通讯系统发展迅速，智能手机得到迅速普及，随着互联网技术的快速发展，手机除了原有的通话功能、录音功能外，语音功能越来越强大，而手机的录音和语音功能都与单片机有着密切的联系，单片机在手机通话录音时对请求信号予以收集，随后发出控制信号。为了收集音频信息，手机的语音识别系统会在音频入口处设置单片机，在分辨之后向其它部件下发信息，开展相关操作[4]。

2.3 单片机在医用领域中的应用

医疗卫生行业的智能化程度和精度随着单片机技术的发展而不断提高，单片机具有很强的运算和控制能力，具有结构紧凑、体积小等优点，促进了医用仪器小型化的快速发展，除此之外利用单片机还可以有效测量出人体的各项生理参数，实现生理信号的并行传输，对医疗数据的内部数据进行分析处理。单片机在医疗行业中的应用，使医疗设备更加自动化、智能化，极大的增强了设备检测的准确性、可靠性，为医疗诊治提供了可靠保障，促进了医院数字档案管理的发展。

2.4 单片机在工业领域中的应用

自动化技术的产生和发展使工业领域在工作环境、工作效率和生产质量等方面都有所改善。单片机与工业智能技术融合后，可以利用单片机的过程控制与数据采集，提高数据处理的准确性，实现自动化控制和远程控制，让人工操作变为人工控制，保证流水线作业体系，单片机在工业领域中的应用保证了工业生产的安全及效率，已经广泛应用于流水线作业系统、自动报警系统等行业。

2.5 单片机在仪器仪表中的应用

在智能仪器仪表中加入单片机，可以大幅提升数据的运算速度，满足复杂计算的需要，实现运行监控的实时监控，确保控制过程的稳定性，为仪器仪表的功能部件提供更加稳定的运行条件，而单片机的电路设计和选型是单片机在仪器仪表设计中的关键环节。

3 单片机的技术开发

3.1 CPU的开发

寻址的具体范围由中央处理器CPU的地址总线宽度直接决定，单次可以获取的数据长度由数据总线进一步决定，为了解决单片机对数据处理功能过缓的问题，可以改进单片机的CPU总线宽度，目前CPU的总线宽度已经由8位扩展至32位或48位，大大提高了信息的处理能力。另外为了提高单片机的整体性能，应当对单片机CPU的结构形式进行改进，从原有的一个CPU扩展至两个或者三个CPU同时运行。

3.2 程序的开发

随着电子技术的快速发展，单片机的开发已经从单纯的裸机开发发展至目前的嵌入式系统开发，开发人员可以根据需求预先在单片机中编制好指令操作程序，在实际的使用过程中单片机在接收到指令时，会按照设计好的指令，及时作出反馈，自动执行相关程序。由于单片机具有强大的数据处理、数据传输和数据存储能力，将单片机与计算机系统相融合，可以实现对数据的采集、处理、分析，提高了计算机的实用性与可靠性，因此单片机以其自身的独特优势备受青睐，具备广阔的发展前景。

3.3 C语言程序开发

C语言具有较强的编程能力，能够实现对编程语言的开展编译、处理等工作，从某种程度上可以代表单片机的数据处理能力，因此为了确保单片机在复杂的计算机环境和控制环境中的正常使用，有效扩展单片机在电子技术中实现全面、广泛的应用，应当加强对C语言系统的程序优化。

3.4 计算机开发

随着计算机信息技术的快速发展，为了实现与计算机数据信息相互连接，通信接口已经成为单片机的重要组成部分，在大多数通信设备中都需要单片机进行智能化控制，通信接口的设置为计算机网络与通信设备的应用提供了有效、准确的信息数据，因此为了实现单片机在电子技术中的广泛应用，应当进一步加强计算机系统的开发，使各种格式的数据信息都能在计算机与单片机之间进行有效、快速的传输。

4 结束语

单片机作为电子技术嵌入式系统的典型代表，给我们的生活带来了极大的便利，渗透到了生活的各个领域，对实现数字化、自动化、智能化控制意义重大， 其开发与应用已经得到了人们的高度重视。