浅谈单片机的运用领域

顺德职业技术学院 车树炎

浅谈单片机的运用领域

顺德职业技术学院 车树炎

本文以单片机的应用为题展开论述，笔者先对本文的研究背景进行了简要介绍，进而首先对单片机的基本结构进行了介绍，然后对单片机的主要类型进行了概述，之后从智能台灯、智能电视、智能洗衣机等方面对单片机在智能家电中的应用，然后从软件设计、系统升级、以及电路设计等方面对单片机在工业设备自动化领域中的应用进行了分析，最后分析了单片机在路灯节能方面的应用。希望本次研究活动能够起到抛砖引玉的作用。

单片机；智能家电；工业设备；路灯节能

1　引言

单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。单片机的应用领域非常广泛，本文则对单片机的具体应用进行了分析探讨。

2　单片机的基本结构

第一，运算器。运算器主要作用则是对数据信息进行处理，而运算器则是由寄存器、累加器以及算数逻辑单元等原件构成，每一基本原件都有其自身的作用，如算数逻辑单元原件主要是负责数据计算，而累计器和寄存器则是则是负责数据积累和输送。第二，控制器。控制器是单片机的主体构件，其主要作用是进行命令输送和传达，所以指令寄存器和指令译码器是构成，另外还有程序计数器以及操作控制器等。具体而言，控制器的作用包括三个方面：首先，将一条指令从内存中指出，并且指明下一条指令所在的位置；其次，将上述指令进行译码并做出相应的测试，然后发出操作信号；再者，通过开展上述一系列工序，实现对中央处理器的控制，促进输入和输出设备之间的信息流动。第三，主要寄存器。在实际应用过程中，寄存器主要被分为以下几种类型；第一类为累加器。累加器主要被用于微处理器中，在累加器的作用，微处理器所进行过的运算会被保存，其中包括运算前保存和运算后保存。第二类，数据寄存器。在数据寄存器的作用下，可以将读写数据向存储器和输入输出设备输送，从而表现出较强的存储功能，其主要特点是可以将正在译码的指令甚至是一个数据字节都可以进行保存。第三类，指令寄存器和指令译码器。前者主要作用是对正在执行的指令进行保存，在此过程中，被执行的指令需要从内存中被提取到数据寄存器，然后在实现指令存储。指令译码器的主要作用是确保指令的正确传达。第四类，程序计数器。在程序进行过程中，如果先前的指令得到了确切的执行，那么在程序计数器的作用，下一条指令的地址会被确立，所以，可以确保程序能够持续执行下去，所以，程序计数器也可以称之为地址计数器。在具体操作过程中，相应的程序开始执行之前，先前指令的内存单元地址会被发送到程序计数器之中，这样可以使其始终都能够指向下一条指令的地址。第五类，地址寄存器。与程序计数器所不同的是地址寄存器主要用于保存当前所要访问的内存单元或者设备地址。

3　单片机的主要类型

通常情况下，不同的分类标准，会产生不同的类型，总体而言，单片机可以被分为通用型和专用型、总线型和非总线型、工控型和家电型等。具体而言，根据单片机在当前社会的应用范围来看，可以将其分为通用型和专用型。其次，根据是否提供并行总线，则可以将单片机分为总线型和非总线型对于前者而言，会配置相应的并行地址总线，外部设备可以通过串口实现与单片机的对接。最后，根据具体的应用领域，单片机可分为家电型和控制型。

4　单片机在智能家电中的应用

4.1在智能台灯中的应用

在日常生活中，台灯是重要的照明设备，传统社会中所使用的台灯无法对外部环境状况进行自动识别，多数情况下，主要通过手动调节来控制台灯亮度，所以总体而言，传统的台灯实用性不强。而将单片机应用于台灯制作之后，台灯的上述功能得到了明显改善。现代化的新型台灯含有红外传感器和光电传感器，在此类部件的作用下，台灯可以对外部环境的变化进行准确感知，然后将感知到的变化传递给台灯内部的单片机中，然后在单片机的作用下对台灯进行控制，所以，台灯的亮度可以得到自行调节，从而有效提高了台灯的照明功能。如，当光电传感器检测到外部环境中光线较暗且红外传感器检测到有人员经过时，在预先设定程序的驱动下，单片机发挥作用，自动增强台灯亮度，当人离开时，在单片机的作用下，台灯变暗或关闭。由此可见，单片机在智能台灯中的应用，极大的增强了台灯的照明功能。

4.2在智能电视中的应用

智能电视的出现给人们的生活带来了很大的便利和享受，在智能电视中，通常会置入数字网络设备，其主体为硬盘储存介质，并且运用了数字编码技术，所以，所播放的电视节目会被压缩存储于硬盘之中，当用户根据自己的时间安排选择观看相应的电视节目时，则可以通过简单的遥控操作完成上述活动。如果用户所热衷的两个电视节目同时在两个电视频道播放，则可以利用智能电视的记忆功能对其中的一个节目内容进行存储，当用户需要时则可以随时调用，而上述智能电视功能的实现，主要依赖于单片机的应用。智能电视内装设的单片机会执行预先设定的程序，在单片机的作用下，电视频道会被智能筛选并存储于硬盘介质中，从而有效增强用户的观看体验。

4.3在智能洗衣机中的应用

新型智能洗衣机的出现，是单片机应用的又一重要体现，在智能洗衣机中，装设有传感器、单片机以及信息传递设备，洗衣机在使用过程中，可以进行实时交互，用户可以实时监控洗衣机的工作情况。在智能洗衣机的使用过程中，用户可以输入相应的指令程序，让洗衣机进入自行运作状态，与传统的洗衣机相比，极大的降低了用户工作量，所以得到了广泛的应用。

5　单片机在工自动化领域中的应用业设备

5.1软件设计中的应用

随着计算机网络技术的发展，软件已经在现代社会中得到了广泛的应用，尤其在自动化应用方面发挥了重要的作用。而单片在软件设计方面发挥了重要的作用，从而极大的提高了软件设施在工业自动化领域的应用效果。工业自动化设备的运作首先应该配备特定的操作系统，如果缺少了软件的设施的支持，那么整个设备则无法政策运作，工业生产也会因此而受到负面影响。在工业生产过程中，在计算机控制下所完成的各类操作，其实质就是对各类计算机软件的使用操作过程，其中，软件的更新是计算机内部中央处理器的相关芯片自行完成的。另一方面，软件的自动设计更新也是工业设备自动化的重要体现，在工业生产中，很多设备软件会因为长期使用而老化，为了使整个工业生产活动能够有序进行下去，则必须对相关的软件进行更新，这是在对单片机进行研究设计时对其特有功能的设定，在单片机的作用下，整个更新会自行完成，从而节省了大量的人力物力，而且提高了工作效率。

5.2系统升级中的应用

和计算机存在很大程度的相似，工业生产设备的自动化实施过程中，也需要相应操作系统的支持，而且工业生产中的自动化操作系统与计算机操作系统也非常的相似。通常情况下，工业设备具有特殊的运转系统，在单片机的作用下，其操作系统和计算机操作系统具有较强的相似性，这就极大的拓宽了单片机的应用范围。和计算机系统类似，工业设备的操作系统也需要进行升级处理，而系统升级的目的就是为了更加方便的使用。在单片机的作用，工业设备系统升级过程中，能够将存在的漏洞进行自行完善，从而为工业生产提供了更好的保障，并且提高了工业生产效率。

5.3电路设计中的应用

另一方面，单片机在工业自动化方面的应用还体现在电路设计方面，相对而言，工业生产过程中，工作量比较大，所以工业设备的的系统结构相对复杂，而单片机的运用，可以促使工业设备复杂的内部系统能够有序运行，进而实现工业设备高效的自动化运行。

6　单片机在路灯节能中的应用

路灯的主要作用是进行道路照明，而单片机在路灯中的应用机理和在智能台灯中的应用机理存在着很大的类似之处。新型路灯含有红外传感器和光电传感器，在此类部件的作用下，路灯可以对外部环境的变化进行准确感知，然后将感知到的变化传递给路灯内部的单片机中，然后在单片机的作用下对路灯进行控制，所以，路灯的亮度可以得到自行调节，从而有效提高了路灯的照明功能。如，当光电传感器检测到外部环境中光线较暗且红外传感器检测到有人员经过时，在预先设定程序的驱动下，单片机发挥作用，自动增强路灯亮度，当人离开时，在单片机的作用下，路灯变暗或关闭。因此，单片机在路灯中的应用，极大的提升了路灯的照明功能，很多地区闲置的路灯则会在单片机的作用下变暗或者被自动关闭，从而节约了大量的电力能源，因此单片机在路灯节能方面得到了广泛的应用。

7　结论

本文结合个人多年实践工作经验，就单片机运用的相关内容进行了探讨，具体的分析了单片机在智能家电中的应用、工业设备自动化领域中的应用、路灯节能中的应用，其中包括在智能台灯中的应用、在智能电视中的应用、在智能洗衣机中的应用、软件设计中的应用、系统升级中的应用、电路设计中的应用等。然而由于个人所学知识以及阅历的局限性，并未能够做到面面俱到，希望能够凭借本文引起广大学者的关注。

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车树炎（1982—），男，广东高州人，大学本科，顺德职业技术学院信息管理中心实验师，研究方向：智能家居、节能应用。