單片機(jī)技術(shù)智能化電子產(chǎn)品的運(yùn)用

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，我國電子技術(shù)也在不斷創(chuàng)新與改革，單片機(jī)技術(shù)便屬于這種創(chuàng)新與改革的產(chǎn)物?；诖耍榻B單片機(jī)技術(shù)、智能化電子產(chǎn)品中單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用路徑，并結(jié)合智能化居家火災(zāi)報警系統(tǒng)，深入探討智能化電子產(chǎn)品中單片機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用，希望研究內(nèi)容能夠給從業(yè)人員以啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)技術(shù)；智能化電子產(chǎn)品；智能化

居家火災(zāi)報警系統(tǒng)自動化設(shè)備、汽車儀器、通信等屬于單片機(jī)技術(shù)傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域，而隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，其在自動化控制、自動測量、通訊交流、智能化電子產(chǎn)品研發(fā)等領(lǐng)域的應(yīng)用日漸深入，相關(guān)研究和實(shí)踐也大量涌現(xiàn)。為保證單片機(jī)技術(shù)更好服務(wù)于智能化電子產(chǎn)品的研發(fā)，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1單片機(jī)技術(shù)概述

單片機(jī)主要由存儲器、運(yùn)算器、控制器組成，其本質(zhì)上屬于用于編程的集成電路。結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)屬于計算機(jī)發(fā)展過程中的重要組成部分，而結(jié)合現(xiàn)階段單片機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)技術(shù)具備多方面優(yōu)勢，包括受到的周邊環(huán)境影響較小、應(yīng)用較為方便、應(yīng)用過程中的耗能較小、信息處理速度較快、控制能力較強(qiáng)、可靠性較高。同時，單片機(jī)可在較長時間持續(xù)發(fā)揮作用，在整體運(yùn)轉(zhuǎn)能力方面的表現(xiàn)較為出色，因此能夠較好用于智能化電子產(chǎn)品領(lǐng)域[1]。

2智能化電子產(chǎn)品中單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用路徑

2.1電動節(jié)能控制

在智能化產(chǎn)品中，電動節(jié)能控制在很多時候會應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)。電動機(jī)屬于工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，如何有效利用電動機(jī)并降低能耗向來屬于業(yè)界關(guān)注焦點(diǎn)。對處于輕載、變動負(fù)載狀態(tài)的電動機(jī)來說，電動機(jī)在這類狀態(tài)下的運(yùn)行效率較低且負(fù)載不高，工業(yè)生產(chǎn)力在這種情況下無法提高，且會大量消耗電能資源，為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)過程中電動機(jī)的節(jié)能控制，基于單片機(jī)技術(shù)的節(jié)能控制裝置開始引起重視。傳統(tǒng)的節(jié)能控制裝置一般較為復(fù)雜，以三端雙向可控硅組成的節(jié)能控制器為例，該裝置主要構(gòu)成為三項(xiàng)調(diào)壓電路，而通過引入單片機(jī)技術(shù)，電動機(jī)繞組的電壓即可更好控制，空載或輕載狀態(tài)下的電動機(jī)應(yīng)用頻率也可同時降低。對于運(yùn)行過程中的電動機(jī)來說，機(jī)械消耗、部件鐵損、定子及轉(zhuǎn)子銅損屬于主要能源消耗，其中電動機(jī)的運(yùn)行電流和電壓的平方與定子及轉(zhuǎn)子銅損、部件鐵損成正比關(guān)系。在節(jié)能控制技術(shù)的應(yīng)用中，為實(shí)現(xiàn)能量消耗的降低，可設(shè)法將電動機(jī)繞組電壓降低，如依托單片機(jī)技術(shù)采用定子套組星三角轉(zhuǎn)換調(diào)壓、雙向晶閘管調(diào)壓、電抗器調(diào)壓等裝置，即可實(shí)現(xiàn)電動機(jī)節(jié)能效果和運(yùn)行穩(wěn)定性提升[2]。

2.2車輛監(jiān)控系統(tǒng)

受社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展影響，我國私家車數(shù)量不斷提升，而在人口較為密集的城市，道路擁堵問題屬于交通管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為優(yōu)化交通管理，合理規(guī)劃城市道路屬于主流措施，同時車輛控制系統(tǒng)也能夠在其中發(fā)揮積極作用，該系統(tǒng)的應(yīng)用同樣需要得到單片機(jī)技術(shù)的支持。全球定位系統(tǒng)、地理位置系統(tǒng)、通信提供系統(tǒng)屬于通信提供，通過將無線通信技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)相結(jié)合，即可實(shí)現(xiàn)車載信息的有效接收，并向監(jiān)控系統(tǒng)傳輸信息。在接收信息后，監(jiān)控系統(tǒng)能夠分析和處理信息，由此監(jiān)控中心即可發(fā)出信號監(jiān)控與追蹤車輛，更加完善的車輛監(jiān)控系統(tǒng)可由此實(shí)現(xiàn)。在單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用中，車輛監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠具備車輛全面監(jiān)控和精確定位功能，同時還能夠?qū)崿F(xiàn)車輛交互和人機(jī)交互。對于包含監(jiān)控系統(tǒng)、定位系統(tǒng)等多個系統(tǒng)的車輛控制系統(tǒng)來說，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用具備巨大優(yōu)勢，如單片機(jī)的數(shù)字外設(shè)技術(shù)和模擬外設(shè)技術(shù)可參與到繼電器監(jiān)控中，斷電與報警也能夠在特殊情況出現(xiàn)后第一時間實(shí)現(xiàn)，車輛安全性可更好得到保障。

2.3自動報警控制

自動報警控制器的應(yīng)用極為廣泛，火災(zāi)自動報警裝置便屬于其中代表，而通過在自動報警控制器中引入單片機(jī)技術(shù)，即可有效優(yōu)化火災(zāi)自動探測器，保證火災(zāi)發(fā)生初期警報發(fā)出的及時性，有效降低火災(zāi)的威脅和帶來的損失。單片機(jī)在火災(zāi)探測器中可依托串行口輸入和輸出信號，采用二總線進(jìn)行信號傳輸，每一條線路均包含兩根線，對應(yīng)著獨(dú)一無二地質(zhì)的上百個報警信號存在于線路中，在火災(zāi)發(fā)生時，總線可用于信號的輸出，火災(zāi)發(fā)生的具體地點(diǎn)可基于信號源確定，相應(yīng)消防設(shè)施也可以信號為依據(jù)啟動，更好開展滅火工作。此外，單片機(jī)技術(shù)在傳輸火災(zāi)信號的過程中還能夠有效規(guī)避外界環(huán)境干擾，火災(zāi)報警裝置的可靠性和準(zhǔn)確性可由此大幅提升。

3智能化電子產(chǎn)品中單片機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用－以智能化居家火災(zāi)報警系統(tǒng)為例

3.1系統(tǒng)架構(gòu)

為提升研究的實(shí)踐價值，本文以智能化居家火災(zāi)報警系統(tǒng)作為研究對象，深入探討智能化電子產(chǎn)品中單片機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用，這一系統(tǒng)由火災(zāi)報警控制器、多種探測器組成，系統(tǒng)的總體架構(gòu)如圖1所示。結(jié)合圖1進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，室內(nèi)火災(zāi)產(chǎn)生的氣體、溫度、煙霧顆粒濃度等信號可依托各種傳感器實(shí)現(xiàn)高效快捷的檢測，采集信號信息可依托轉(zhuǎn)換處理電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號并傳輸至火災(zāi)報警控制器，由此完成數(shù)據(jù)的集中分析處理，災(zāi)報警控制器即可最終給出結(jié)論?；馂?zāi)探測模塊的控制中心核心為STC15L2K32單片機(jī)，探測模塊傳送的數(shù)據(jù)信息由單片機(jī)接收后，數(shù)據(jù)的融合和判斷即可基于智能算法完成，報警信號和預(yù)警信號可自動發(fā)出，并發(fā)送報警信號給用戶手機(jī)，火警方位信息可同時得到顯示，及時獲取準(zhǔn)確火災(zāi)報警信息的居室人員可及時開展滅火或控制操作。

3.2單片機(jī)應(yīng)用

采用STC15L2K32型號的單片機(jī)，該單片機(jī)屬于新一代的A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)，以此實(shí)現(xiàn)火災(zāi)探測模塊功能，適用于低成本、高可靠性能、應(yīng)用性強(qiáng)的系統(tǒng)，具備處理速度快、抗干擾能力強(qiáng)、性價比高、功耗低、高可靠復(fù)位等優(yōu)勢。單片機(jī)由可重裝載定時器（16位）2個、程序及數(shù)據(jù)存儲器、8路高速A/D轉(zhuǎn)換器（10位）、中央處理器、外部終端5個、I/O口、看門狗等組成，采用高精度R/C振蕩時鐘作為可重裝載定時器，包含電喚醒專用定時器，I/O口包括1組同步串行通信端口、2組高速異步串行口。單片機(jī)具有外部數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)指針DPTR（2個）、高速ADC（10位）、8通道、8級可選復(fù)位門檻電壓，包含掉電、空閑、低速共3種低功耗設(shè)計模式，定時器可實(shí)現(xiàn)PWM功能、時鐘輸出功能、串口功能?？苫趯?shí)際需求設(shè)計火災(zāi)報警系統(tǒng)控制模塊，3個定時器可依托單片機(jī)的可重載定時器實(shí)現(xiàn)[3]。

3.3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

智能化居家火災(zāi)報警系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)需要首先從采用單片機(jī)技術(shù)得到控制模塊入手，采用模塊化設(shè)計方式進(jìn)行系統(tǒng)核心設(shè)計，火災(zāi)報警控制器需同時與火災(zāi)探測模塊實(shí)現(xiàn)相互通信，接收到探測模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)信息后需要分析處理，火災(zāi)檢測與識別可由此實(shí)現(xiàn)，圖2為火災(zāi)報警控制器結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖2進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，火災(zāi)報警控制器還負(fù)責(zé)聯(lián)動報警控制、人機(jī)交互等功能，能夠更高質(zhì)量實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報警控制功能。本文研究的智能化居家火災(zāi)報警系統(tǒng)使用的電源電壓包括12V、5V、4.2V、3.3V，電源負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各部分高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；為有效滿足火災(zāi)報警控制器需求，設(shè)計和使用能夠提供不同電壓的電源電路，系統(tǒng)多項(xiàng)任務(wù)可依托較短響應(yīng)時間的火災(zāi)報警控制器完成；系統(tǒng)程序文件、代碼存儲由存儲器負(fù)責(zé)；基于液晶顯示電路，系統(tǒng)控制模塊的人機(jī)交互功能可順利實(shí)現(xiàn)，傳感器采集、探測模塊發(fā)送的數(shù)據(jù)可由此實(shí)時顯示，狀態(tài)及報警信息也可同時顯示，且可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置系統(tǒng)相應(yīng)參數(shù)信息，用戶可由此高效便捷的設(shè)置、查看系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)和信息；布置報警信息和用戶信息設(shè)定由鍵盤電路負(fù)責(zé)；報警模塊由短信和語音兩種報警方式組成，具體構(gòu)成包括GSM模塊和語音報警電路（語音報警喇叭），火災(zāi)發(fā)生狀況可由此及時提醒。在智能家居火災(zāi)報警系統(tǒng)的電源模塊設(shè)計中，考慮到其控制模塊使用的電源值包括12V、5V、4.2V、3.3V，因此設(shè)計采用電源電路LM1117_3.3將輸入的5V電壓轉(zhuǎn)換為3.3V電壓，以此滿足各集成電路使用需要。同時設(shè)計采用電源電路MP2307轉(zhuǎn)換輸入的12V直流電，以此得到4.2V及5V的直流電，以此滿足繼電器模塊、GSM模塊串口、控制器收發(fā)數(shù)據(jù)的使用需要；鍵盤電路設(shè)計將單片機(jī)I/O口直接連接6個行式鍵盤的各按鍵，不同按鈕的功能不同，為節(jié)省I/O口，存在設(shè)置有多種功能的部分案件，主要包括開啟報警裝置（BF）、撤除報警裝置（CF）、下翻（DOWN）、退出（EXIT）、上翻和設(shè)置短信號碼（UP）、菜單和確認(rèn)（MENU）；探測模塊由煙霧傳感器、CO傳感器、溫度傳感器、電源模塊、調(diào)理電路、探測處理單元組成，在采集完成CO、溫度、煙霧濃度等模擬信號后，后續(xù)的放大和轉(zhuǎn)換處理由不同調(diào)理電路負(fù)責(zé)，火災(zāi)報警控制器可接收處理的匯總數(shù)據(jù)信息，具體數(shù)據(jù)傳送基于無線通信模塊實(shí)現(xiàn)。綜上所述，單片機(jī)技術(shù)中智能化電子產(chǎn)品的應(yīng)用價值較高。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的電動節(jié)能控制、車輛監(jiān)控系統(tǒng)、自動報警控制、智能家居火災(zāi)報警系統(tǒng)等內(nèi)容，則直觀展示了單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用路徑。為更好地服務(wù)于智能化產(chǎn)品，單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用還需要關(guān)注處理信息位數(shù)提升、地址存儲量和信息獲取量逐步擴(kuò)大帶來的影響。

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作者：張?jiān)郊?單位：遼寧地質(zhì)工程職業(yè)學(xué)院