栾彦利
朝阳工程技术学校 辽宁 朝阳 122000
摘要:随着计算机和信息技术的发展和普及,计算机系统在电子技术中的应用为电子技术的生产提供了技术支持。单片机作为嵌入式系统的典型代表,在电子技术的发展中起着重要的作用。
关键词:单片机;电子技术,技术研究
单片机是典型的嵌入式系统。它被广泛应用于自动化设备和控制领域。与其他嵌入式系统相比,单片机具有可靠性好、体积小、功耗低、集成度高、携带方便、扩展功能好等特点[1]。单片机是利用VLSI技术将CPU、RAM、ROM、(I/O)端口、中断系统、定时器/计数器等集成在一起的小型计算机系统。它主要由存储器、运算单元、控制器和输入输出设备组成。
一、单片机的组成
(一)存储器
内存中的每个存储单元对应一个地址。256个存储单元有256个地址。它由两个十六进制数字表示,即内存的地址(00H~FFH)。每个存储单元可以存储一个8位二进制信息,通常由两个十六进制数字表示,即内存的内容。
(二)运算器
算术单元的核心是完成二进制算术/逻辑单元ALU。增加了累加器ACC、寄存器B、程序状态标志寄存器PSW、TMP和布尔处理器。这里,accumulator ACC是一个8位寄存器,在CPU中工作最频繁。在算术或逻辑运算之前,累加器ACC通常在运算之前存储一个运算号(如加数)。运算结束后,累加器ACC存储运算结果(如代数和):寄存器B主要用于乘法和除法运算;标志寄存器PSW也是一个八位寄存器,用来存放运算结果的一些特征,如有无进位、借位等。
(三)控制器
计数器的主要组成部分是CPU的指针、CPU的处理器、程序的逻辑控制器。程序计数器PC机由16位寄存器组成。单片机动作时应按顺序一条条取出指令来加以执行。因此,必须有一个电路能找出指令所在的单元地址,该电路就是程序计数器PC。当单片机开始执行程序时,给PC装入第一条指令所在地址,它每取出一条指令(如为多字节指令,则每取出一个指令字节),PC的内容就自动加1,以指向下一条指令的地址,使指令能顺序执行。8051 CPU指定的地址,从ROM相应单元中取出指令字节放在指令寄存器中寄存,然后,指令寄存器中的指令代码被译码器译成各种形式的控制信号,这些信号与单片机时钟振荡器产生的时钟脉冲在定时与控制电路中相结合,形成按一定时间节拍变化的电平和时钟,即所谓控制信息,在CPU内部协调寄存器之间的数据传输、运算等操作。
二、关于单片机在电子技术中的应用分析
作为重要的计算机系统之一,单片机最大的特点是小型化,但其性能却非常好。目前,单片机已广泛应用于仪器仪表、家用电器、医疗设备等诸多领域,并取得了非常理想的效果。
(一)仪器仪表
单片机之所以在智能仪表行业中得到广泛的应用,与其自身的特点和优势密切相关[2]。单片机体积很小,但集成度很好,具有很好的扩展性和强制性。它不仅具有非常快的处理速度,而且具有非常高的稳定性。因此,单片机有很好的理由在仪表行业中得到广泛的应用。从某种特定意义上讲,单片机在很大程度上促进了传统测量仪器技术的改革和发展。在单片机技术的强烈影响下,仪器逐渐实现了集成化、多功能化、数字化、智能化。与传统的电子电路和数字电路相比,单片机技术具有更大的优势和更显著的综合特性。
(二)家用电器
随着社会经济的快速发展和人们生活水平的不断提高,在现代社会,人们对生活质量越来越重视。其中最典型的表现之一就是人们对家用电器提出了更高效、更优质的要求,成为推动家用电器升级改进的重要动力。单片机在其中起着不可替代的重要作用。
单片机在家用电器中的应用可以实现家用电器的智能控制,并能有效地识别信息和数据,为用户提供最合适的信息,极大地提高用户的满意度,并极大地提高了家用电器的应用程序性能,它对家用电器的更新、替换,和增强竞争优势起着重要的作用。诸如,将单片机应用在电视机上面,电视机便能够有效控制各种大型的智能游戏,或者可以更加方便地进行频道的选择;将单片机应用在洗衣机上面,便能够根据衣物的材质来自动化地选择洗涤的强度和时间。
(三)医用设施
在国民经济发展的大背景下,人民物质生活水平不断提高,对健康和卫生的需求也越来越大。例如,人们会非常注意医疗消毒。但是,有一些小诊所或小医院,实际消毒设施非常简单,自动化程度更是可想而知,因此,消毒质量难以控制。而单片机正好解决了这个问题。它具有应用方便、功能强大、可灵活扩展等优点,可广泛应用于各种医疗设施中,如监护仪、医院呼叫器、分析仪或超声诊断等。
(四)工业控制
现如今,随着自动化技术的不断进步和完善,工业领域所涉及的特殊环境,如核工业、高压电力行业、粉尘行业等,这些行业的工作环境对人体的危害非常大。因此,我们需要降低劳动力的利用率,实现自动化操作。它可以采用单片机控制。借助单片机的控制方式和数据采集,可以进行科学合理的智能化管理,如自动喷水灭火系统、报警系统等。
(五)手机语音
目前,我们使用的手机更新换代非常快,语音功能也越来越强大。事实上,语音功能与单片机的应用是密切相关的。特别是在语音识别方面,现在的手机会在语音入口设置一个单片机,专门用来收集各种语音信息,在得到方便的指令和信息后,再把它放到各个组件上,然后进行相关操作。
(六)电话录音
众所周知,电话不仅仅具备基本的通话功能,而且还具备录音功能。电话录音主要依靠的就是单片机,单片机主要就是对请求信号进行收集,然后再发出控制信号。
三、单片机的技术开发分析
(一)CPU开发
在许多单片机技术中,最关键的技术是CPU核心,因为CPU会直接影响数据,对单片机的数量和宽度有着直接的影响。从目前的情况来看,半导体技术的发展,使CPU的投入显著增加,单片机的存储容量得到了显著的扩大,单片机的使用寿命得到了进一步的提高,电子产品的功能也得到了更加完善。因此,一方面CPU总线宽度要从8位增加到32位和48位。CPU总线宽度的提高可以有效提高CPU数据处理功能,加快系统运行速度。另一方面,需要对CPU的结构进行改进。在一个CPU的基础上,MCU的结构可以改为两个或三个CPU,以保证MCU的运行速度。
(二)降低耗能
CPU技术的更新给MUP技术带来了新的变化。MUP技术促进了单片机的发展,使单片机运行速度更快,在较短的时间内提高了幅频。一般来说,单片机的速度会消耗较多的能量。能耗不仅会造成单片机的使用寿命,还会造成噪声问题。因此,单片机技术的研究和发展也需要在保证速度的同时控制能耗、降低噪声。通过改变单片机的内部秩序,借助单片机的总体频率加快单片机的操作,最大程度节省部分能源消耗,延长单片机的生命,单片机的运算速度得到了改进。对于未来电子技术的发展,无论哪种先进的机器,在使用过程中都会存在噪音问题,这就需要高速的操作才能满足使用的需求。目前研究发现,噪声问题主要来自于集成电路。如果电源冲击电子芯片,可以改变电源的位置,避免电子芯片的冲击,降低噪音[3]。
(三)消除单片机干扰
单片机稳定运行可以提供均衡的运转速度。在市场中应用单片机范围越来越广泛,由于使用EFT高新技术,可显著改善单片机稳定性,使用过程中单片机会受到电磁波干扰,能够自动调节,减少单片机受到的负面影响。
结语:
综上所述,现代计算机技术的工业革命。将世界经济从资本经济带入知识经济时代。在电子世界领域,从20世纪中叶的无线电时代到21世纪以计算机技术为核心的智能化现代电子系统时代。现代电子系统的基本核心是嵌入式计算机系统(简称嵌入式系统),而单片机是其中最典型、应用最广泛、应用最广泛的嵌入式系统。因此,研究单片机在电子技术领域的应用和发展对现代电子系统的发展具有重要的作用。
参考文献:
[1]姜秀玲.单片机在电子技术中的应用和开发技术研究[J].科学技术创新,2018(15):177-178.
[2]李丽艳.试论单片机在电子技术中的应用及策略[J].山东工业技术,2018,000(013):134.
[3]蒋宜军,胡仁杰.单片机在电子技术中的应用和开发技术[J].电子技术与软件工程,2018,000(014):245-245.