單片機(jī)在現(xiàn)代電器上的應(yīng)用

謝 會(huì)

（西華師范大學(xué) 電子信息工程學(xué)院，四川 南充 637009）

0 引 言

當(dāng)前，人們對(duì)電器產(chǎn)品的需求量與日俱增。其中，傳統(tǒng)電器具備的功能特性已難以滿足人們當(dāng)前對(duì)電器的實(shí)際要求。全面實(shí)行電器創(chuàng)新與升級(jí)改造已成為現(xiàn)代電器的發(fā)展方向。單片機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)與廣泛使用為現(xiàn)代電器的創(chuàng)新與升級(jí)改造提供了現(xiàn)實(shí)條件。單片機(jī)技術(shù)在19世紀(jì)80年代流入我國(guó)，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展與實(shí)踐，國(guó)內(nèi)單片機(jī)技術(shù)已取得較大突破與成就，并逐漸滲入電器制造行業(yè)，取得較為顯著的效果。

1 單片機(jī)的分類與結(jié)構(gòu)形式

1.1 分類

單片機(jī)屬于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)物。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)主要如下幾種分類方法。

（1）根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用原理的不同，可分為通用型與專用型，即指可在電器中實(shí)現(xiàn)通用或?qū)ｉT使用的單片機(jī)設(shè)備。結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通用型單片機(jī)應(yīng)用更加廣泛，專用型單片機(jī)的針對(duì)性更強(qiáng)[1]。

（2）根據(jù)單片總線是否存在并行功能，可分為總線型與非總線型。部分單片機(jī)在串口連接方面較為復(fù)雜，需要操作人員優(yōu)化外圍的部件結(jié)構(gòu)，確保單片機(jī)的運(yùn)行效果，此種單片機(jī)便被稱為總線型單片機(jī)[2]。至于某些單片機(jī)為提高操作效果，往往需要通過(guò)集成處理促使重要線路形成完整體系，此種單片機(jī)便被稱為非總線型單片機(jī)。

（3）根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行特性與界定范圍，可分為控制與家電型?？刂菩蛦纹瑱C(jī)的運(yùn)算能力極強(qiáng)，但使用成本較高。家電型單片機(jī)則體積小巧，集成度較高，便于操作與使用[2]。

1.2 結(jié)構(gòu)形式

單片機(jī)的結(jié)構(gòu)與計(jì)算機(jī)相近，主要由運(yùn)算器、控制器以及主要寄存器組成。

（1）運(yùn)算器屬于單片機(jī)的核心部分，可利用累加器與數(shù)據(jù)寄存器獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)而通過(guò)各類運(yùn)算處理，如常規(guī)運(yùn)算、邏輯性運(yùn)算處理等，發(fā)出指令動(dòng)作[3]。

（2）控制器主要作用于單片機(jī)發(fā)布命令階段，屬于中央部件。通過(guò)接收運(yùn)算器數(shù)據(jù)對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行合理調(diào)整，并作出指令，確保單片機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行。同時(shí)，單片機(jī)可根據(jù)控制器的管控功能作出運(yùn)行調(diào)整。

（3）主要寄存器屬于單片機(jī)的重要組成部分，包括寄存數(shù)據(jù)與操作命令的所有寄存部件。無(wú)論運(yùn)用哪一個(gè)部件，都需要主要寄存器的協(xié)調(diào)配合方能發(fā)揮正常功能，具有重要的應(yīng)用意義[4]。

2 單片機(jī)在現(xiàn)代電器中的實(shí)踐應(yīng)用

雖然我國(guó)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平明顯落后于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，但國(guó)內(nèi)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展空間較大且發(fā)展速度較快，具有較好的發(fā)展前景。當(dāng)前，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于國(guó)內(nèi)現(xiàn)代電器領(lǐng)域，并取得較為明顯的應(yīng)用成果。

2.1 儀器儀表類的實(shí)踐應(yīng)用

單片機(jī)在儀器儀表類電器中取得的應(yīng)用效果較為明顯，主要原因在于在儀器儀表中應(yīng)用單片機(jī)可以降低儀表儀器原有體積，使其適用于多種環(huán)境之中，為儀器儀表的安全運(yùn)行提供保障。最重要的是，應(yīng)用單片機(jī)后的儀器儀表不僅可以顯示待測(cè)數(shù)據(jù)，還可以智能化調(diào)整待測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，確保最終的應(yīng)用效果[5]。

2.2 工業(yè)控制系統(tǒng)類的實(shí)踐應(yīng)用

在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，為確保生產(chǎn)設(shè)備的精密性與安全性，可應(yīng)用單片機(jī)控制生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量。單片機(jī)憑借自身體積小、功能多以及運(yùn)算能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)可滿足對(duì)生產(chǎn)設(shè)備實(shí)時(shí)精準(zhǔn)控制的要求。同時(shí)，工廠的流水生產(chǎn)線可結(jié)合單片機(jī)功能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。當(dāng)出現(xiàn)生產(chǎn)失誤情況時(shí)，單片機(jī)設(shè)備會(huì)第一時(shí)間啟動(dòng)智能報(bào)警功能，立即停止運(yùn)行，不僅可有效降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化，還可以提升流水線生產(chǎn)質(zhì)量，確保產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量不受損。

2.3 家用電器類的實(shí)踐應(yīng)用

家用電器是居民比較熟知的現(xiàn)代電器，屬于經(jīng)常使用的電器設(shè)備。當(dāng)前，家用電器單片機(jī)的使用主要體現(xiàn)在智能控溫與自動(dòng)化操作方面，如智能控溫電飯鍋和全自動(dòng)洗衣機(jī)。通過(guò)應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，可以有效解決以往人為操作工作效率較低的問(wèn)題，同時(shí)可減輕使用者的家務(wù)量。在家用電器中使用單片機(jī)不僅是時(shí)代的必然趨勢(shì)，也是人類實(shí)際需求推動(dòng)的產(chǎn)物。

2.4 網(wǎng)絡(luò)與通信類的實(shí)踐應(yīng)用

隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的科技成果已被用戶廣泛使用，如手機(jī)、智能電視、電腦以及平板等終端設(shè)備成為萬(wàn)千用戶的生活必需品，同時(shí)也是大多數(shù)用戶的必備通訊手段。單片機(jī)技術(shù)的全面應(yīng)用進(jìn)一步提升了信息化技術(shù)、智能化技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用力度，有效解決以往終端設(shè)備自動(dòng)化控制力度薄弱的問(wèn)題，便于人們進(jìn)行交流與互動(dòng)，應(yīng)用意義較強(qiáng)。

2.5 汽車電子類的實(shí)踐應(yīng)用

汽車是現(xiàn)階段人們?nèi)粘３鲂械闹饕ぞ?，?nèi)部結(jié)構(gòu)的相關(guān)功能會(huì)對(duì)汽車整體的運(yùn)行情況產(chǎn)生直接影響。以往汽車內(nèi)部功能缺乏，智能控制水平不高。為有效解決此情況，可將單片機(jī)設(shè)備用于汽車控制系統(tǒng)之中，實(shí)現(xiàn)智能化控制。例如，GPS系統(tǒng)、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等都是單片機(jī)技術(shù)的具體應(yīng)用。汽車的平穩(wěn)運(yùn)行離不開多種單片機(jī)的協(xié)調(diào)工作，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用既必要，又可創(chuàng)造可觀的價(jià)值。

3 單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)的具體實(shí)例

以空調(diào)機(jī)控制設(shè)計(jì)為例，闡明單片機(jī)的具體應(yīng)用。當(dāng)前，自動(dòng)化控溫空調(diào)機(jī)多以單片機(jī)控制為主，依賴單片機(jī)具體的應(yīng)用特性，達(dá)到控制室內(nèi)溫度的要求。此外，單片機(jī)也可作用于室外溫度，發(fā)揮具體的控制功能。

室內(nèi)溫度單片機(jī)需要使用者預(yù)先設(shè)定好溫度，且溫度必須合理，此時(shí)空調(diào)內(nèi)部的傳感器設(shè)備會(huì)感應(yīng)到單片機(jī)系統(tǒng)發(fā)送的溫度控制指令，將溫度數(shù)據(jù)傳遞到室內(nèi)控制系統(tǒng)，如微電腦系統(tǒng)。微電腦中的單片機(jī)會(huì)比較接收的數(shù)據(jù)與使用者預(yù)先設(shè)置好的溫度，經(jīng)科學(xué)運(yùn)算后，下達(dá)制冷或制熱的指令，并將溫度顯示到顯示器，進(jìn)而將室內(nèi)的溫度調(diào)控至設(shè)置溫度。室外的溫控系統(tǒng)應(yīng)用原理與室內(nèi)溫控系統(tǒng)基本相同，單片機(jī)控制系統(tǒng)依舊充當(dāng)實(shí)行整體控制的主體設(shè)備。

4 結(jié) 論

隨著人們生活水平的不斷提升，家用電器的需求量日益增大，對(duì)家電功能方面的要求也逐漸提高，智能型控制系統(tǒng)已成為家電的發(fā)展趨勢(shì)。而通過(guò)使用單片機(jī)可以進(jìn)一步使電器實(shí)現(xiàn)智能化控制要求，并強(qiáng)化電器的功能特性，具有重要的應(yīng)用意義。當(dāng)前，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用潛力仍待發(fā)掘，國(guó)內(nèi)單片機(jī)技術(shù)尚未發(fā)展成熟，功能與使用方面依然存在不足。為進(jìn)一步提高我國(guó)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展水平，需要積極借鑒先進(jìn)國(guó)家的技術(shù)手段，不斷進(jìn)行創(chuàng)新與改善，促進(jìn)我國(guó)單片機(jī)技術(shù)的進(jìn)一步完善。