單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)與開(kāi)發(fā)研究

張翔

（江蘇旅游職業(yè)學(xué)院，江蘇揚(yáng)州，225000）

1 單片機(jī)結(jié)構(gòu)

單片機(jī)屬于集成電路芯片，主要是以集成電路技術(shù)為載體，融合具備數(shù)據(jù)處理能力的CPU、只讀存儲(chǔ)器的ROM、隨機(jī)存儲(chǔ)器的RAM、中斷系統(tǒng)等各種構(gòu)件，集中到微型硅片上，促使其可以形成健全的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其中，單片器組成部分相對(duì)較多，具體如圖1所示。

圖1 單片機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1.1 運(yùn)算器

在單片機(jī)中，運(yùn)算器是十分關(guān)鍵的部分，其核心在于二進(jìn)制算數(shù)與邏輯運(yùn)算部件ALU，主要通過(guò)暫存器、累加器、布爾處理器、程序狀態(tài)寄存器等之間的有機(jī)配合，運(yùn)算并處理數(shù)據(jù)信息。

1.2 控制器

所謂控制器主要包括定時(shí)控制邏輯電路、指令寄存器、譯碼器、SP、程序計(jì)數(shù)器等，控制器在中央處理器CPU中承擔(dān)著十分重要的作用，即其運(yùn)行的神經(jīng)中樞，屬于單片機(jī)的核心組成部分。中央處理器在獲得指定地址之后，自動(dòng)在ROM中抽出指令字節(jié)，然后放到指令寄存器內(nèi)進(jìn)行寄存，其中字節(jié)則會(huì)被譯碼器轉(zhuǎn)換成各種控制信號(hào)，以此促使其可以在定時(shí)與控制電路中實(shí)現(xiàn)有機(jī)融合，以此形成相應(yīng)的控制信息。

1.3 存儲(chǔ)器

部分型號(hào)的單片機(jī)存儲(chǔ)器主要是由256個(gè)存儲(chǔ)單元所構(gòu)成，其中不同存儲(chǔ)單元間所對(duì)應(yīng)的地址大不相同，所以，促使其具備256個(gè)存儲(chǔ)地址。其中，存儲(chǔ)器在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候，存儲(chǔ)單元主要是利用16進(jìn)制數(shù)表示，也就是八位二進(jìn)制信息。

2 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 保證可靠性

為了確保單片機(jī)應(yīng)用的可靠性，部分廠家已經(jīng)開(kāi)始嘗試在設(shè)計(jì)中添加各種新型技術(shù)，就現(xiàn)階段應(yīng)用最為廣泛的EFT技術(shù)。這是一種以單片機(jī)為基礎(chǔ)的抗干擾技術(shù)，其功能主要是以正弦信號(hào)為載體得以實(shí)現(xiàn)的。EFT震蕩電路在運(yùn)行過(guò)程中，如果正弦信號(hào)受外界干擾，波形則會(huì)自動(dòng)形成毛刺信號(hào)，用戶(hù)在接收到其告警時(shí)，就可以及時(shí)處理單片機(jī)系統(tǒng)的干擾狀況。另外，在單片機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，適當(dāng)融入可靠性較高的技術(shù)，有助于深入開(kāi)發(fā)電子技術(shù)，促使其可靠性大大提高。

2.2 延長(zhǎng)使用壽命

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，其在很大程度上推動(dòng)了MPU的快速更新，新研發(fā)的CPU核心則會(huì)在I/O功能模塊的推動(dòng)下，得以豐富。而CPU核心產(chǎn)品的不斷增加，進(jìn)一步加快了單片機(jī)8位、16位、32位類(lèi)型的快速發(fā)展，以此為用戶(hù)提供了更加多元化的單片機(jī)類(lèi)型。用戶(hù)在通過(guò)單片機(jī)開(kāi)發(fā)電子技術(shù)產(chǎn)品的時(shí)候，可以切實(shí)依據(jù)自身需求，合理選擇單片機(jī)，確保能夠滿(mǎn)足電子技術(shù)開(kāi)發(fā)的多樣性需求。就調(diào)查顯示，通過(guò)利用單片機(jī)開(kāi)發(fā)的電子技術(shù)產(chǎn)品，其使用壽命明顯延長(zhǎng)，也就延長(zhǎng)了電子技術(shù)的可利用時(shí)間。

3 單片機(jī)在電子技術(shù)中的應(yīng)用

3.1 在儀器儀表中的應(yīng)用

現(xiàn)階段，在儀器儀表領(lǐng)域，開(kāi)始朝向智能化發(fā)展。在此領(lǐng)域，單片機(jī)由于體積小、高度集成度、可靠性等優(yōu)勢(shì)，得以在儀器儀表中被廣泛應(yīng)用，可以在很大程度上促進(jìn)儀器儀表行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。而且，隨著單片機(jī)的應(yīng)用，可以進(jìn)一步推動(dòng)儀器儀表實(shí)現(xiàn)智能化與數(shù)字化發(fā)展，以此提高其在處理、測(cè)試、控制等方面的功能。在航空領(lǐng)域，利用單片機(jī)技術(shù)，可以明顯提高儀器的準(zhǔn)確性、可靠性、集成性，通過(guò)提高航空電子系統(tǒng)的智能化水平，有效保障人們的出行安全。

3.2 在醫(yī)療器械中的應(yīng)用

在醫(yī)學(xué)技術(shù)的推動(dòng)下，人們生活水平不斷提高的影響下，人們開(kāi)始十分注重身心健康。而單片機(jī)以其自身獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，切實(shí)應(yīng)用與醫(yī)療器械中，可以有效準(zhǔn)確分析各種疾病，這樣不僅可以提高設(shè)施設(shè)備在疾病診斷上的準(zhǔn)確性和可靠性，還可以做到對(duì)癥治療，有效降低誤診和漏診等不良現(xiàn)象。并且，合理利用單片機(jī)，可以促進(jìn)醫(yī)療設(shè)施設(shè)備結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化與智能化發(fā)展，即在超聲波檢測(cè)中的應(yīng)用，在診斷疾病時(shí)，準(zhǔn)確性與可靠性十分突出。

3.3 在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用

在現(xiàn)代化自動(dòng)化控制技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域中實(shí)現(xiàn)了廣泛應(yīng)用。尤其是在核工業(yè)與電力高壓等特殊工種作業(yè)環(huán)境下，很容易威脅人體健康，因此，必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化作業(yè)，以此降低人體危害。所以，單片機(jī)由于其自身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，得以在工業(yè)領(lǐng)域備受青睞。單片機(jī)通過(guò)采集和控制數(shù)據(jù)信息，可以實(shí)現(xiàn)智能化控制與管理，即在自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)噴漆、流水線作業(yè)等各個(gè)系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。

4 單片機(jī)在電子技術(shù)中的開(kāi)發(fā)

4.1 CPU開(kāi)發(fā)

（1）開(kāi)發(fā)單片機(jī)中的CPU總線寬度

中央處理器CPU的地址總線寬度直接決定了尋址的具體范圍，而數(shù)據(jù)總線則進(jìn)一步?jīng)Q定了單次可以獲得的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。初期時(shí)，CPU地址總線寬度只是8位，而在實(shí)際需求不斷增長(zhǎng)，科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的推動(dòng)下，需要擴(kuò)展為32位或48位，甚至是更高位，這樣一來(lái)，就能夠有效完善單片機(jī)信息梳理功能緩慢的問(wèn)題，提高信息梳理效率與速度。

（2）開(kāi)發(fā)中央處理器CPU的實(shí)際結(jié)構(gòu)

以前發(fā)揮單片機(jī)的功能是以CPU運(yùn)行為基礎(chǔ)的，但是，經(jīng)過(guò)開(kāi)發(fā)與改進(jìn)之后，可以同時(shí)運(yùn)行2-3個(gè)CPU，從而大大提高單片機(jī)的整體性能。

4.2 程序開(kāi)發(fā)

嵌入式系統(tǒng)的合理應(yīng)用得到了大力推廣，其對(duì)單片機(jī)開(kāi)發(fā)已經(jīng)不再單純地局限于裸機(jī)環(huán)境。就某種意義而言，單片機(jī)程序操作能夠在一定程度上自動(dòng)執(zhí)行各種指令。因?yàn)閱纹瑱C(jī)處理、存儲(chǔ)、傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，優(yōu)勢(shì)突出，能夠保證計(jì)算機(jī)在任何環(huán)境下得以正常有效運(yùn)行，可以快速、準(zhǔn)確地采集外部數(shù)據(jù)，且高效性較強(qiáng)。另外，還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和邏輯分析，以此提高單片機(jī)的應(yīng)用效率。

4.3 存儲(chǔ)器開(kāi)發(fā)

所謂存儲(chǔ)功能實(shí)際上就是單片機(jī)中最強(qiáng)大和實(shí)用的一大主要功能。所以，開(kāi)發(fā)單片機(jī)應(yīng)該側(cè)重于存儲(chǔ)器。而具體改進(jìn)與開(kāi)發(fā)需要以傳統(tǒng)存儲(chǔ)器讀寫(xiě)功能為基礎(chǔ)，強(qiáng)化探究閃速型存儲(chǔ)器，而新型存儲(chǔ)器既能夠?qū)崿F(xiàn)靜態(tài)讀寫(xiě)，又能完成動(dòng)態(tài)讀寫(xiě)，從而明顯提高存儲(chǔ)性能，防止單片機(jī)掉電的時(shí)候，導(dǎo)致信息被丟失，進(jìn)而大大提高單片機(jī)的有效與便捷性。

4.4 計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)

任何單片機(jī)都具備一定的通信接口，以此為載體能夠有效連接單片機(jī)和計(jì)算機(jī)間的數(shù)據(jù)，并提供更加準(zhǔn)確、有效的數(shù)據(jù)信息，從而為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)施設(shè)備的合理應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。所以，如果想要進(jìn)一步優(yōu)化和開(kāi)發(fā)單片機(jī)，應(yīng)積極分析并應(yīng)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)連接通信數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞。

4.5 C語(yǔ)言程序開(kāi)發(fā)

如果為了保證單片機(jī)在十分復(fù)雜的計(jì)算機(jī)與控制環(huán)境中，依據(jù)可以正常有序運(yùn)行，必須全面采取有效措施，優(yōu)化開(kāi)發(fā)C語(yǔ)言，并大力開(kāi)發(fā)單片機(jī)，促使其實(shí)現(xiàn)廣泛、全面應(yīng)用，在電子技術(shù)中，得以充分發(fā)揮高效作用。