单片机在电子技术中的应用和开发分析

任华魁

（开封市信息工程学校 河南省开封市 475000）

基于市场经济体系下，嵌入式技术在我国电子技术领域中具有非常好的发展前景，取得了举世瞩目的应用效果。在电子技术和计算机技术快速发展过程中，单片机应运而生，其属于目前比较流行的一种嵌入式系统，渗透到日常的生产和生活的各个角落，不仅可以提高人们的工作效率，而且还可以提高人们的生活水平。同时，单片机具有功能齐全、抗干扰能力强、控制力强等优势，推动电子技术的智能化发展，下面将会对电子技术中单片机的应用和开发情况进行分析。

1 单片机概述

1.1 单片机概念

单片机是在大规模集成电路基础上发展起来的一类集成芯片，其在一块硅片上将具有数据处理能力的随机存储器RAM、多种I/O接口、中断系统、中央处理器CPU、只读存储器ROM、定时器/计数器等集成在一起构建微型计算机系统。其具有如下特点：

（1）主流单片机一般涉及到CPU、128B容量的RAM、4KB容量的ROM、4个8位并行口、2个16位定时/计数器、全双工串口行口、SPI、I2C、ISP、ADC/DAC、IAP；

（2）处理功能强，速度快；

（3）系统结构简单，可以实现模块化；

（4）低功耗，低电压，能够生产便携式产品；

（5）环境适应能力强；

（6）控制功能强。

1.2 单片机结构

单片机一般是以集成电路技术为核心，其组成部分比较多，但是其结构（图1）主要包括下面三个部分：

（1）存储器。存储器在单片机所有组成部分中发挥着不可替代的作用，其可细分为256个单元，而且各个单元均采用了不同的地址，每一个地址均能够借助16进制数来给予表示，即从“00H”到“FFH”。通过对存储器内容进行分析可以发现，各存储单元都可以实现对1个八位二进制信息的存放，并借助16进制数来给予显示。

（2）控制器。对于单片机而言，控制器在CPU中一般发挥神经中枢功能，其一般是由程序计数器PC、定时控制逻辑电路、译码器、地址指针等部分组成，其中16位寄存器结合在一起组成了程序计数器PC。在具体操作阶段，需要将对应的指令字节结合中央处理器所指定的地址给予正确的存放，并将指令代码通过寄存器的功能翻译成相匹配的控制信号，此时被携带的信号将会在相应的时间与时钟脉冲实现结合，以此来在电路中产生规律变化的电平和时钟，即所谓的控制信息，在中央控制器中，这些信息发挥着控制和协调作用。

（3）运算器。运算器的组成部分包括了布尔处理器、标志寄存器 PSW、逻辑运算部件ALU、累加器ACC、暂存器TMP、寄存器B等，其中，ALU是最为核心的组成部分，其可以确保逻辑运算工作的顺利完成，然而在单片机中，该部分的工作频率并非是最高的部位，因为在具体操作阶段，累加器 ACC是运用最多的部位，在进行逻辑运算时，第一个用到的便是累加器，这样起来在开始运算之前，需要在累加器ACC中对操作数暂时存储，且在运算完成后，把最后的结果借助累加器ACC保存起来。如果出现乘法和除法运算时，可以选择寄存器B，或者借助标志寄存器PSW来对运算结果的某些特征进行暂存，如是否存在进位、是否出现错位等。

1.3 单片机优势

（1）保证可靠性。在单片机应用过程中，为了保证其可靠性，部分厂家在设计中开始注重对各种新型技术的应用，其中EFT技术得到了最为广泛的应用。EFT技术属于抗干扰技术，其主要是以单片机为基础，并以正弦信号为载体来确保各项功能的顺利实现。在EFT震荡电路实际运行阶段，当正弦信号遭受外界因素干扰时，将会导致其波形自动产生毛刺信号，在接收到警告信息时，用户就能够对单片机系统的干扰情况给予及时处理。同时，在单片机设计阶段，要合理选择可靠性较高的技术，这样不仅可以实现对电子技术的深入开发，而且还可以有效提高单片机运行的可靠性。

（2）延长使用寿命。如今，半导体技术在我国得到了快速发展，进一步促进了MPU的更新，且在I/O功能模块的推动下，新研发的CPU核心功能得以丰富。随着CPU核心产品的拓展，在一定程度上推动了单片机各类型的快速发展，如8位、16位、32位，这样一来用户就可以从自身实际出发来对单片机类型进行合理选择。在电子技术产品开发过程中，要结合自身需求来对单片机进行科学、合理的选择，使其更好的满足电子技术开发多元化发展。大量的调查与研究发现，在电子技术产品开发过程中，引入单片机，可以使电子技术的使用寿命得到有效延长。

2 在电子技术中单片机的应用情况

2.1 在家用电器中的应用

在城市建筑内部，家用电器是比较重要的组成部分，其不仅可以满足人们的日常所需，而且还可以有效提高人们的生活水平。如今，城市居民生活水平不断提高，并且智能化概念开始慢慢走入人们的日常生活环境中，借助单片机的应用既可以充分发挥家用电器的优势，而且还可以实现对家用电器各项功能的有效延伸，进而满足可持续性发展需求。同时，将单片机融入到家用电器中，还可以使其自身性能得到提升，在构建整体建筑空间功能体系的基础上，为家电企业市场营造良好的竞争环境。例如，在冰箱中应用单片机能够实现冰箱时间、温度等的自动调节，而且还可以对冰箱中蔬菜水果的自动识别，并制定科学、合理的储存方案；在洗衣机中应用单片机不仅能够实现对洗涤时间、洗涤强度、洗涤剂用量的有效控制，而且洗衣机还可以对清洗衣物的种类给予自动识别和判断，并自动提示可选择的洗涤模式；在摄像机中应用单片机，可以根据外界环境来使摄像机的光圈和焦距实现自动调节，并为其自动推荐拍照模式，进而提高拍摄水平。

2.2 在工业控制领域中的应用

在现有工业生产过程中，单片机的应用不仅可以实现对工业控制领域各参数的有效调节，而且还可以有效提高其生产进度和质量。如今，随着计算机、电力电子技术、信息技术的应用，工业生产和控制开始逐渐朝着智能化、自动化的方向发展。由于单片机具有体积小、集成性高、质量轻等优点，因此在智能仪表设计中取得了比较好的应用效果。通常情况下，工业控制系统需要具备强大的网络通信能力，良好的数据处理能力，进而达到智能控制的效果。如今，大多数工业企业是由各种RTU、DCS、PLC、HMI、测控设备等集合在一起组成过程控制系统，其可以确保基本生产控制工作的顺利进行。在工业控制领域应用单片机，既能够完成实时自动控制和数据采集，而且还可以实现自动化控制和管理，进而达到降低人工成本的目的。例如，门禁系统中引入单片机可以借助感应设备实现大门的自动打开和关闭；在自动消防和警报系统中引入单片机，能够基于环境变化来构建智能化统筹平台，以确保消防职能的充分发挥。

2.3 在通讯行业中的运用

目前，通讯科技在我国已经取得了比较好的成就，其表现方式呈现出多元化的特点，在加剧电子通讯行业间竞争的同时，有效推动了通讯行业的发展。如今，随着经济社会条件的发展，手机和电话产品层出不穷，也涌现出大量的通讯企业。与之前有所不同，现在的电话不仅能够进行聊天，而且还增添了其他功能，例如现在大多数电话增添了录音功能，借助单片机可以对相关语音信息进行采集和汇总，并向电话对总的控制信号进行发送。如果此时信号突然中断，将会增加技术人员的控制难度，由此单片机就可以获得更多电压，进而使上述问题得到有效解决。在手机中，单片机的运用也同样如此，其涵盖了多种语音功能，并对手机中的语音信息给予分类和汇总。

2.4 在医疗器械领域中的应用

在医疗器械领域中，要结合实际情况来构建系统、完善的医疗体系，其不仅可以使城市整体功能环境得到完善，而且还可以提供完善的治疗方案，以此来提高患者的治疗效果和生活质量。在医疗器械领域应用单片机，可以在基于医疗需求的同时来提供有效的数据分析和查询功能，以保证诊断下药的准确性，在提高整体医疗水平的同时，还可以为提高患者的身体健康奠定良好基础。例如，在超声波仪器检测中应用单片机，可以对各种疾病进行准确分析，做到对症治疗，并降低误诊和漏诊的发生率。此外，单片机的发展也可以使医疗器械朝着精确智能化的方向发展，其中超声波检测系统、健康检测仪器和X光检测仪等是最常用的单片机医用仪器。

2.5 在仪器仪表领域中的应用

通过构建仪器仪表体系，可以对工业制造水平的整体高低给予直观反映，此时引入单片机技术，不仅可以有效延伸整体智能化技术的优势，而且还可以基于内部集成来为整体仪器仪表数据分析提供参考，并推动仪器仪表设备朝着智能化与数字化的方向发展，进而提高仪器仪表的整体监控水平。例如，在航空仪器仪表环境中，通过对单片机的应用可以实现整体仪器仪表的安全、稳定运转，同时还可以有效降低事故发生率，在满足现有航空电子系统基本需求的同时，为信息传递提供保障。

2.6 在电脑病毒中的应用

目前，电脑和网络是人们日常工作、生活中必不可少的组成部分，在网络正常使用过程中，病毒会突然袭击电脑，导致电脑无法正常运行。通常情况下，电脑上网时，容易遭受木马病毒入侵，主要是由于电脑有一个外部接入设备，其是木马病毒传播的主要媒介，稍有疏忽就有可能感染病毒，其中最常见的外部接入设备是USB接口和开关。为了避免电脑遭受病毒入侵，则可以选择单片机座位媒介来进行数据传输，以此来确保电脑的安全、高效运行。

3 在电子技术中单片机的开发

3.1 CPU的开发

（1）开发CPU的实际结构。单片机主要是以CPU运行为基础来实现对功能的有效发挥，在对其进行改进与开发后，能够实现2-3个CPU的同步运行，进而使单片机的整体性能得到提升；

（2）开发CPU总线宽度。通常情况下，CPU地址总线宽度将会对寻址具体范围起到决定性作用，而单次可以获得的数据长度由数据总线决定。实际上，CPU地址总线宽度在初期只是8位，并且在科学技术的推动下和实际需求的不断增长，需要扩展为32位或48位，这样不仅可以使单片机信息梳理功能得到改善，而且还可以使信息梳理效率与速度得到提升。

3.2 程序的开发

如今，在各领域中单片机得到了广泛应用，这样就需要做好单片机的改良工作，而对于单片机的开发不在简单的局限于裸机，需要借助自身对程序的换算及识别来确保任务的独自完成。单片机除了在数据运算、储存及传输等方面具有比较强的能力，而且还可以在识别周边环境的同时来实现外部物理参数的运算，具有快速、准确、高效的运算特点，满足快节奏的生活模式。

3.3 计算机的开发

每一个单片机都配备了通信接口，其能够实现计算机与单片机间数据的有效连接，不仅可以确保数据信息的准确、有效，而且还可以为通信设施设备与计算机网络的合理应用提供保障。为了实现对单片机的进一步优化和开发，则需要对现有计算机系统进行分析，通过与通信数据的连接，来实现数据信息的有效传递。

3.4 存储器的开发

在单片机中，存储功能是其中最实用和强大的一项功能，因此要对存储器开发给予重视。在存储器开发过程中，最好以传统存储器读写功能为核心来对闪速型存储器进行分析，并注重对新型存储器开发，这样不仅可以实现静态读写，而且还可以实现动态读写，使其存储性能得到改善，避免由于单片机掉电而诱发信息丢失，使单片机的有效性与便捷性得到提升。

3.5 C语言程序的开发

在复杂的计算机与控制体系中，为了确保单片机的正常有序运行，则需要注重C语言程序的开发，以确保单片机在电子技术中得到广泛、高效的应用。

4 结束语

综上所述，随着科学技术的发展，单片机作为集成性电路芯片具有便携、能耗低、可靠等优点，在家用电器、工业控制、通讯行业、医疗器械、仪器仪表及电脑病毒中得到了广泛应用，并取得了比较好的应用效果。在电子技术中，为了进一步推动单片机的发展，还需要结合实际情况来对其进行开发，以此来充分发挥单片机的功能，提高电子技术发展水平。