黄新春
上海南华兰陵电气有限公司 201111
摘要：随着经济的快速发展，以提升智能化电子产品信息化、数字化、智能化为目标，探讨智能化电子产品中单片机技术的实践应用。根据单片机技术原理，分析其在节能控制、语言交互、智能监控、车辆监控系统等领域的运用，结合智能花盆这一产品的设计进行分析，总结单片机技术应用优势，旨在为今后智能化电子产品设计、生产提供先进技术支持。
关键词：智能化电子产品；单片机技术；节能控制；语言交互
引言
单片机简单的说就是一种集成电路芯片，利用集成电路技术把微处理器（CPU）、计时/计数、存储器以及通信部件等集成到一块硅片上，形成了一个完整的微型计算机系统。单片机技术目前已经发展相对成熟，并且在很多工业领域都得到了广泛的应用，在工业方面单片机主要应用于工业测控领域，因此也被称作微控器或者嵌入式控制器。单片机近年来在科学技术的推动下得到了极大的发展，为世界范围内技术的改革和进步提供了条件。
1单片机技术与电子信息技术概述
1.1单片机技术
所谓的单片机技术通俗地说就是微型控制器，是一种高度集成的电子芯片，芯片中包含了一个具有针对性功能的计算机系统。这种芯片的特点就是能量消耗少、体积小，并且还有着良好的适应性和较高的性价比，因此被大量运用到各种电子或者机械产品中。作为一款微型的计算机集成系统，除了拥有基础的系统功能之外，还有着较高的自由度。例如只需要按照所需要的功能对该系统进行调整，就可以使它变得更完整。从当前的市场情况来看，单生机早已普及到了人类生活与生产的所有方面，例如农业、通信、制造业、金融业等等，为人类社会的进步与发展起到了重要作用。
1.2电子信息技术
电子信息技术是以电子计算机为主的，集现代化信息处理和电子信号控制技术于一身的高新科学技术。该项技术的研究方向是各种电子设备与信息系统的关联和信息交互、设计、处理，电子信息技术的传播和使用通常是以网络的形式展开。随着信息化进程的不断深入，电子信息技术的运用范围也变得更加广阔，无论是在农业生产、加工制造、邮政通信，或者在航空航天、地下勘探、案件侦察等领域都有涉及。
2单片机的分类和特点
2.1种类繁多，应用非常广泛
随着技术的不断发展进步，单片机在发展中为了满足人们在生产生活中的需要也逐渐向人性化的方向发展。而且研究者并没有停止对单片机技术的研究，每隔一段时间就会推出新型的单片机，每种新型单片机的问世往往意味着单片机更多的使用方法被挖掘出来了，使其能够在人类的生产生活中发挥更大的作用。单片机的种类除了上面介绍的根据微处理器字长的位数不同进行的分类外，每年随着新的技术的发展型号也在不断扩充，不同型号的用途也不相同但都在各自的领域得到了广泛的应用。
2.2使用寿命长
在科学技术不断发展的推动下，MPU更新的速度也在不断加快，甚至每半年或者一年的时间就会产生最新的产品。但是与之相反的是单片机在使用中的寿命却延长了很多。例如，很多已经使用15年以上的旧式单片机8051和at89S52等目前还处在正常运行阶段。单片机寿命延长的主要原因是以CPU为中心的集成芯片在发展中也在持续更新，促使单片机能一直适应时代的发展和变化，进而使其能够很好的应用到各个生产领域中。因此，单片机在发展过程中会性能会更加稳定，使用寿命也在不断延长。
2.3运算速度快
单片机在使用过程中的运算速度是非常快的，而且随着技术的不断发展改进，其速度和稳定都在不断提升。单片机发展之初是为了能够有效降低噪音和时钟的频率，并且还不会妨碍到人们正常的工作。后来8051单片机的问世就实现了这个目标，而且其内部的运算速度也有了明显的提高。另外，很多单片机也在发展中使用了相同的先进的技术用来提高单片机的运算速度，比如，我们常见的锁相环技术和外部振荡器技术等，大大提高了单片机在使用过程中的运算速度，并且其性能也得到了很大的提升。
2.4噪音低，可靠性比较强
单片机在使用过程中有一个非常明显的优势就是其稳定性比较强，而且噪音非常小。在进行单片机的研究设计时，设计人员为了能够实现这个特点经过多次的实践与验证，利用先进的技术手段有效提高单片机的抗干扰能力。例如，通过降低外时钟频率的方法降低设备运行中的噪音；设置去耦电容最大限度的降低高频率运行产生的噪声；在设备使用前进行接地情况的检查；在设计中使用EFT技术消除潜在的干扰等。这些先进技术的应用有效减少了单片机使用中的噪音，并且使其性能得到了很大的提升。在技术发展进步的进程中，更加先进的技术和方法也终将诞生，会大大提升单片机在使用中的稳定性。
3单片机技术原理
单片机技术原理本质是具有编程功能的集成电路，电路内所有组成部件独立运行且彼此之间互相配合。在应用当中首先根据特定指令系统完成任务，其次写成任务后将其传递给对应部件，再次单片机完成终极任务时，个别零部件无法独立运行，通常是将任务分解为若干个单一指令，再分配至对应部件，彼此协助合作完成。最后，储存器内单片机存放程序，执行环节系统根据既定流程向程序计数器传送指令储存单元地质，并且在对应储存器内加以储存，随后所有部件便可以执行相应的指令完成既定任务。
4智能化电子产品中应用单片机技术
4.1节能控制
智能化电子产品在大数据时代下，更新换代速度也相应提升，期间对于产品性能、参数也在技术研发与升级的同时加以完善。然而产品运行耗能却有所增加，导致电力系统运行面临更大的压力，必然会形成电能耗损，与现如今智能化电子产品研发理念不符。所以，在产品研发阶段，利用单片机技术搭建节能控制功能模块，有利于减少产品运行能量耗损，也可以将产品使用期限延长。将智能化电子产品调整到外出作业模式，极有可能会加大运行负荷，所以此时采用单片机技术，采集分析产品使用数据与能耗信息，了解运行模式，分析在运行时存在的问题。如果智能化电子产品运行过程中压力较低，也可以应用单片机技术，达到降低电压输出的效果，同时延长待机时间。除此之外，智能化电子产品信息传输与共享所形成的运行负荷电能消耗较大，应用单片机技术，在控制信息传输节奏、频率这一方面能够保证效果，加强产品运行稳定性，避免严重运行能源耗损问题。最为典型的的产品便是AppleWatch，采用单片机技术减少电能耗损。尤其是将该技术运用在节能装置，利用三端双向可控硅设计三相调压电路节能控制器，当AppleWatch处在运行状态下，便可以更加清晰的了解机械消耗原因，保证电压、电流平方为正比例关系，精准控制绕组端电压值，这对于其他智能化电子产品研发与设计是非常有价值的参考经验。
4.2语声通信。在智能语言产品中，语音合
成是应用最为广泛的智能化电子产品，能够提升各类电子产品的人机交互功能和作用。而将单片机技术有机地融入语言通信中，可以切实实现语音通信设备的智能化目标，使语音合成技术更好地增强自身的仿真性、智能性及自动化能力。
譬如在智能音箱中应用单片机技术，能够使设备快速识别不同语言环境下的人机交互需求，确定指令下达类型，提高设备应用的精准性和实效性。而在未来的发展中，单片机技术还可以根据音调的高低、语境的变换及语言逻辑的脉络，识别、预测及诊断用户的具体需求。
4.3在医学信息领域的运用
（1）医疗电子信息化和传统的医疗模式相比，新时期的医疗模式全面采用了信息化技术，能够把每一个病人的相关信息、个人病例、过往情况等资料以电子化的方式呈现，然后再通过先进的数据库系统和专用程式迅速地调出查阅，为后续的医疗行为进行参考，并且还可以对各种病例进行系统化归类，对于提高医疗工作者的工作效率起到了十分明显的成效。（2）远程医疗手术的运用由于远程医疗手术所涉及的硬件水平和科学技术较高，并且远程操作的环境还有着严格要求，所以在使用远程医疗设备进行手术的时候，需要有一个稳定、可靠的多功能通信设备作为保障，这样才能够让手术的专家在有限的时间内进行手术。而把单片机技术与电子信息技术相结合后运用到该通信设备中，能够自动锁定病灶位置，确保远程医疗手术的顺利进行。
4.4智能监控
关于智能化电子产品的研发、设计与应用，必须要在产品内部增设实时监测功能模块，该模块便需要应用单片机技术。例如某企业研发汽车，在实施三维位置检测过程中便应用了单片机技术，获取到实时监测数据，向车辆停车提供位置指导，充分发挥出智能停车系统优势，解决停车这一流程面临的问题。与此同时，电子设备的研发与设计，为了满足使用者需求，通常会安装警报监测系统，尤其是在建筑物种比较常见，具备智能化报警、监督等功能。该功能也运用到单片机技术，处在烟雾环境下，通过实时监测功能判断附近环境烟雾含量，一旦超出规定数值便会自动预警，以免造成严重后果。
4.5车辆监控系统
在我国交通行业不断发展的当下，无论是城市还是乡镇汽车数量越来越多，特别是人口密集的一线城市，开展交通管理要重点解决道路堵塞这一问题。经过实践经验总结道路堵塞的解决思路，一方面要加强道路规划合理性，另一方面也应该在车辆控制系统研发使用这一层面增加投入。在车辆控制系统研发与设计阶段，运用单片机将其与全球定位系统、地理位置系统等结合，单片机技术是该系统控制中心。通过单片机技术和无线通信技术的联合运行，获取车载数据，及时传输至监控系统。由监控系统接收数据后展开实时分析，并且发出指令，开始监控追踪车辆位置信息驾驶状态。另外，车辆监控系统设计中运用单片机技术，也可以增加系统人机交互、车辆交互等先进功能。凭借定位系统以及监控系统，充分发挥出单片机技术的作用展开继电器监控，一旦出现问题便可以马上断电，发出预警信息，保证车辆驾驶安全。
4.6农业上的运用
对农田中的智能化机械设备发出相应的数据信号之后，机智能化机械就会把接收到的信息进行判断，然后再对各种农业生产资源（例如水、肥料、农药等）的消耗和使用数据进行即时地监督与记录，这样就可以有效地防止出现用水过度或者用药过度的情况，对于保障农业生产效率、降低农业产品的成本投入具有良好的成效。除此之外，不同智能化农业生产机械之间也可以进行数据的关联，全面强化了农业生产的精确性和可靠性，而且还会按照气候情况以及水土环境来选择出最为合适的作物进行种植，还可以对作物的产量以及生长情况用数据化的方式进行记录，作为农业天气预报提供重要的数据参考。
4.7探测领域的运用
（1）信息采集例如在对目标进行锁定探测活动的过程中，可以利用目标小、灵活性好的无人机来对目标进行锁定，通过无线遥控的方式对目标进行自动跟随和拍摄，从而在复杂多变的外界环境里完成目标锁定与探测任务；除此之外，在对人员进行搜索、参与救援行动等时候也能够轻松胜任，除了体形小无噪音之外，还可以进行色彩伪装等等，有着良好的隐蔽性能，最关键的是可以明显地降低人力资源和物力资源的投入，为工作人员的生命安全提供有力保障。（2）现场勘查检验该项技术主要是运用于大范围空间内对某个目标进行勘查检验，常用于卫星定位系统（GPS）的电子信息勘验、某个空间域场内的WLAN信息勘察检验、对于一定范围内的蓝牙设备（bluetooth）信息勘察与检验、大型DFAD信息数据勘察检验、宇宙力场内信息采集技术等等，由于该项技术运用的范围广，而且效果明显，因此也被常用在各种事件发生现场的勘察中，能够通过高度精确的定位和海量的数据分析，对事故的现场进行高清绘制、还原，让勘察效果变得更为精准。（3）数据库系统数据库的出现能够帮助人们提供一个稳定、安全的数据存储空间，然后管理员再把重要的资讯或者信息用数字化的方式进行转化后，再储存到数据库里，从某种意义上来说数据库是人类解决各类问题的重要助力。把单片机和电子信息技术进行技术性融合之后，能够有效地提高数据库的运行效率，还可以为数据库的安全和稳定性提供重要的保障，尤其是在针对一些机密的信息或者重要的数据时，为了能够确保这些信息与数据不被非法使用者网络入侵，防止出现数据出现非正常访问的情况，就可以利用数据库系统进行多元加密以提高数据信息的安全性。
5单片机技术在未来的发展
单片机技术从1971年诞生到现在已经经历的很长的发展历史，在这漫长的发展过程中单片机技术也在随着科技的发展不断进步。例如在单片机发展的过程中嵌入式单片机和嵌入式In?ternet技术、Machz单芯片PC是嵌入式单片机不断发展和创新的产物。而在今后的社会发展中单片机技术也不会止住其发展的步伐，还会不断进行技术的改革和创新。“嵌入式Internet”并不是普通概念上的嵌入式循环控制器，而是在PC时代科学技术不断发展创新的结果。还有嵌入式MCU也已经广泛应用于工业生产领域和居民的日常生活中，在很大程度上改变了人们生产和生活的方式，促进了社会发展的文明和进步。但是，在现阶段技术的发展现状是大多数的嵌入式系统都还处在单独使用的阶段，一旦研究者攻克技术的难题将这些相互独立的嵌入式系统有效连接到Internet上，就能够实现低成本并且以非常快捷的方式将信息传递到世界的任何有互联网的角落，这就是单片机技术嵌入式Internet的发展方向。
结语
作为集成电路芯片，单片机技术在我国工业领域有非常广泛的应用，凭借该技术强大的数据处理能力、随机储存、定时器等功能，也成为智能化电子产品首选技术，在节能控制、智能语音设备、报警控制、医疗设备等方面均有体现。智能化电子产品的研发、设计与应用，通过单片机技术有利于延长产品使用寿命、保证运行速度，还可以提升产品可靠性，降低运行中的噪音。除此之外，单片机技术集成度较高，在控制功能、运行电压、性价比等诸多方面均有明显优势，得到智能化电子产品从业者的青睐，今后应用单片机技术研发、设计智能化电子产品，有利于推动我国工业智能化发展。
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