单片机技术在智能化电子产品中的应用

随着信息化技术和计算机技术的不断发展，智能化电子产品的种类在不断增多，其功能结构也在不断多样化。在这样高速的发展过程中，为了有效提高电子产品的利用效率，为了给人类提供更加稳定可靠的服务，单片机以其自身体积较小和可靠性较强的优势，已经广泛地应用在各类智能化电子产品当中，目前主要涉及到自动报警装置、车辆监控、语言交际和医疗设备开发等领域，其实际的使用效果较好，有效地提高了产品的市场价值。本文通过分析几个典型领域的智能化电子产品，对单片机技术的实践应用进行研究。

【关键词】智能化电子产品 单片机技术 实践

单片机技术的发展是由上世纪90年代开始的，目前此技术已经趋于成熟，被广泛地应用到有关人们生活中的各个领域当中，并且取得了较好的效果。而在目前智能化技术开发逐渐发展，相应产品市场不断完善的情况下，单片机技术在自动控制、自动测量、智能仪表和通讯交流等智能化电子领域当中也有了广泛的应用，这样的技术应用能够为智能化电子产品的开发实践提供更为广阔的思路，并且进一步推动智能化电子产品的应用和开发。

1 单片机的定义

单片机也被称为单片微控器，属于一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术将具有数据处理能力的功能集成到一个体积较小，同时功能比较完善的微型计算机中，以此来实现数据的快速处理。做为计算机技术领域的重要分支，单片机技术的应用能够使产品得到质的升级。一般应用单片机技术的产品，都可以在产品名称前冠以“智能”，来对此产品进行形容。在对单片机的定义进行描述之后可以发现，单片机其实就是一块芯片组成了一个计算机系统，能够实现计算机中的所有数据计算功能，在整个单片机当中，主要包括运算器、控制器和主要寄存器，以此来执行各种算数运算、下达运算指令和控制运算信号等功能，其硬件特征包括这样几个方面：首先是系统结构简单，体积较小同时功能齐全，在方便使用的同时能够实现模块化。在另外一个方面，单片机具有极高的可靠性，在连续工作很长时间内都不会出现故障；单片机在实际使用的时候具有低电压和低能耗的特点，便于生产便携式产品；最后，单片机的数据计算和处理功能较强，能够适应各种环境，具有较强的控制性。根据这些特点可以知道，单片机具有极为广泛的应用范围，在计算机信息化技术的不断发展下，单片机也在不断的发展成熟中，其应用范围和应用方式也将进一步的扩大。

2 单片机技术在智能化电子产品中的实践应用

2.1 单片机在电动机节能控制中的应用

电动机在工业生产上具有极大的作用，但是在电动机的实际运行过程中，机器在大部分时间中都处于轻载或者变动负载的过程中，变动负载一般低于60%的额定负载，其实际运行效率较低，在生产力没有提高的情况下，消耗了更多的电能资源，在这样的情况下，节能控制技术是目前相关行业比较重视的问题之一，在对节能控制技術进行研究的过程中可以发现，相应的电动机节能控制装置需要附加在不同应用场合的电动机运行上才能获得应有的节能效果，节能装置的开发比较麻烦，针对这种情况，可以将单片机技术应用在电动机的节能控制装置开发当中，目前一般是由三端双向可控硅组成三相调压电路，是电动机节能装置中一种新的节能控制器。这种单片机节能控制器的节电原理体现在以下几个方面：一般情况下，电动机运行中所产生的的基本损耗主要包括定子铜损，转子铜损、铁损和机械损耗，除了机械损耗之外，其它几种基本损耗都与电动机实际运行中的电压和电流的平方比形成正比，这样就可以通过降低电动机的绕组端电压，保证电动机在轻载或者空载运行的过程中，减少对电能的使用，并且达到相应的使用效果。目前根据对不同元件的调压设计节能装置分为以下几种类型：电抗器调压、电机定子绕组星三角转换调压和双向晶闸管调压等，这样几种调压原理在电动机节能装置中的应用，能够从装置运行稳定性和经济效益等两个方面出发，充分实现电动机的节能效果，目前双向晶闸管调压技术是应用最为广泛的电动机技能控制技术。

2.2 单片机在人际语言互动方面的开发利用

语言作为人类交流中的一种特定通信方式，在文明发展过程中和人类的日常生活中具有不可替代的作用，也是人类文明进步的象征，而让机器“开口说话”一直以来都是电子技术领域不断努力的方向，在目前的人机语声通讯当中，语言合成技术是其中一项比较重要的部分，在电子技术的不断发展过程中，大规模集成电路的开发运用，使多种形式简单同时性价比较高的语音处理芯片不断的被开发出来，但是这些芯片往往不具备只能合成的能力，也就是说不具备智能化的特点，一些比较简单的芯片只能实现简单的语音播放功能，远远达不到人们预期的效果，其应用范围受到了较大程度的限制。在目前的智能语音开发过程中，一些科研人员利用单片机技术对电子闹钟的语音自动报时功能进行改造完善的时候，使单片机在人际语言互动开发方面得到了较大的突破，起主要设计原理包括软件设计和硬件设计等两大方面，具有表现如下：

2.2.1 软件设计原理

在语言合成技术的应用当中，波形编码技术是其中应用最为广泛同时效果最好的一种语言合成技术，单片机在定时计数或者接收到相应需求制定的时候，能够对EPROM中的语言数据编码进行压缩固化，而根据应用场景的不同，单片机就能够根据实际情况来进行自动组合，也就是说能够利用不同类型的编码语音数据来对语音进行不同形式的智能化组合。其电路工作原理体现如下：结合应用场景中的当前计时值，取出事前经编码压缩固化在EPROM中的相应语音数字信号，经解码组合，送至单片机Pl口作D/A变换，然后经平滑滤波和功放，还原成报时语音，这样的报时语音功能具有智能化的特点，考虑到闹钟报时的时候其整体词汇量不多，这就需要提高对语音合成质量的重视程度，在对系统中所储存的语音数据和常用数字音节进行调整的过程中，语音报时信号的不同，使调用的语音数据也不相同，在接受到不同语音请求的时候，能够按照特定的组合方式将解码送到单片机中，并且对其进行变化处理，最后输出处理结果。

2.2.2 硬件设计原则

在硬件设计的过程中，其主要设计原则包括降低制作成本、降低使用能够和进行有效布局，根据这样的设计原理，需要在最大程度上缩短CPU的运行时间，以此来提高待机时间，这样能够极大的提高电子产品的使用效率，降低使用能耗。在实际使用的过程中，根据所设计电力产品的主要特点和电池供应的实际需求，可以选择能耗较低的芯片来进行使用，在电子产品不需要运行的时候进入待机状态，在需要实现报时功能的时候可以接通相应线路的电源，以此来实现相应的功能，在这样的情况，静态工作电源下降到一个非常可观的程度，就算使用日常可见的电池，也能满足播报闹钟近一个月的供电要求。在另外一个方面，可以通过减少芯片数量来降低设计成本，也就是说可以将数据和程序存储器合为一体，实现一个芯片的多种用途，在这样的设计过程中，只需要对单片机的节电运行方式进行改变，并且在硬件上设置电子开关就可以，这样的设计方式能够充分对CPU内部定时器进行利用，减少软件定时计数的次数。

2.3 单片机在自动报警器中应用

自动报警装置是目前各个领域中使用较为广泛的一种安装装置之一，在人们的日常生活中，火灾危害程度较大，涉及范围较广，很久以来人们九将火灾预防作为安全运行中的一个重点部分进行对待，为了充分保证人们的人身财产安全，在电子技术不断发展的过程中，可以开发出以集成电路为代表的火灾报警控制器，这样的自动报警装置能够达到预期的火灾报警，使人们对火灾的控制力度不断增强，安全隐患逐渐减少，在这样的自动报警器当中，其主要设计原理体现在这样几个方面：首先是对单片机的串行通讯口性能进行利用，火灾自动报警装置的核心为微机控制，在最初的时候，其代表产品为晶体管继电器，利用自动报警装置中的单片机，能够对火灾报警装置所探测到的火灾信号进行接收，在对信号进行确认之后，发出相应声光报警，并且对出现报警的位置进行显示，在对人们形成警示的同时，能够利用单片机发出自动控制信号，以此来对附近区域的消防设备进行启动，达到灭火的效果。在另外一个方面，这样的自动报警装置还具有现场变成和事故广播等功能，在自动报警控制装置运行的过程中，可以采用自动巡回检测技术，相应的控制器能够对附近的报警装置进行来回巡查，在发生故障的时候进行警报，在这样的过程中，会存在火警信号和故障信号等两种信号，一般火警信号要优于故障信号。在信号的传输过程中，利用单片机所开发出的自动报警装置具有功能多、体积小、便于携带和操作简单等功能。

2.4 单片机在车辆监控系统中的应用

车辆控制系统是交通运输管理中的重要组成部分，在目前城市交通压力逐渐增大的情况下，车辆监控系统能够对各个地区中的交通情况进行有效监控。在目前所使用的车辆监控系统中，其主要基础为通信技术和全球定位系统，其主要控制核心是依靠单片机技术来进行制作和功能实现的，其中主要实现了控制信号和监控信号的传递和处理。控制核心能够对车载单位上的定位数据进行接收，并且通过无线通讯技术来将信号传递到监控中心当中，监控中心在对这些数据进行接收和处理之后，发出相应的控制信号，在对车辆的实施动态进行追踪和监控，在这样的信號传递流程当中，能够建立起完善实时的车辆管理定位系统。在另外一个方面，这样的车辆监控系统不仅需要实现对车辆的全面监控，在目前的交通运输要求下，还应该实现与司机的人机交互等功能，这就涉及到了智能化语音合成等单片机技术的应用，所以说，车辆监控终端不仅需要包含GPS定位模块和监控模块，同样也需要包括以单片机为核心的外围扩展模块，在定时器的使用当中，能够实现对车辆的实时监控，并且在发生故障的情况下来实现对继电器的直接控制。

2.5 单片机在医用设备开发中的应用

在医疗技术和条件不断提升的情况下，人们的健康理念正在不断的提升，在实际的医院检测过程中，对其中医疗设备的性能提出了更高的要求。医疗设备的使用涉及到许多方面，而在医用消毒、设备检测等方面仍旧存在着一些问题，这些问题主要包括了检测的准确程度不高，医院医疗管理系统不完善等，这些问题影响着人员对医疗设备使用的直观印象，同样也影响了病人的医疗体验，为了对医疗设备和医院管理系统进行完善，可以在医疗设备领域中应用单片机技术，比如分析仪、病床呼叫系统和超声诊断系统等，通过对信号的接收处理和输出，在提高医疗设备准确性的同时，也提高了医疗设备的使用效率，在一定程度上保证了医疗设备检测使用的准确性和稳定性，推动了整体的医疗质量。

2.6 单片机在仪表仪器制造中的应用

仪表仪器的智能化水平直接决定了国家的制造水平，在目前的仪表仪器制造方面，可以利用单片机技术，由于单片机技术具有可靠性、集成程度高和体积小的特点和发展优势，单片机技术在仪表仪器的应用中，能够使仪器仪表制造向着数字化和智能化方向发展，以此来提升仪器的整体性能。比如说单片机在工业生产数据采集仪器中的应用，能够在减小仪器体积的同时，提升数据检测的准确性。

3 结束语

单片机在智能化电子产品中的应用，能够利用单片机体积小、集成性高和可靠性高的特点，提升电子产品的性价比和整体功能，在另外一个方面，也可以利用单片机技术应用到智能语音合成领域当中，以此来促进通讯系统和交通系统的快速发展。从目前单片机的发展情况来看，主要是向着节能减排和控制稳定性方向进行发展，而单片机技术的不断成熟，也将为节能控制等多种领域带来广阔的发展前景。

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作者简介

何蕾（1985-），女，广东工业大学本科，中山大学工程硕士，工作于广东省轻工业高级技工学校，电子技术专业讲师。研究方向为电子基础应用、通信技术、SMT电子应用、集成电路及单片机应用。

作者单位

广东省轻工业高级技工学校 广东省广州市 510000