順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 車樹炎

淺談單片機(jī)的運(yùn)用領(lǐng)域

順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院 車樹炎

本文以單片機(jī)的應(yīng)用為題展開論述，筆者先對(duì)本文的研究背景進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，進(jìn)而首先對(duì)單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，然后對(duì)單片機(jī)的主要類型進(jìn)行了概述，之后從智能臺(tái)燈、智能電視、智能洗衣機(jī)等方面對(duì)單片機(jī)在智能家電中的應(yīng)用，然后從軟件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)升級(jí)、以及電路設(shè)計(jì)等方面對(duì)單片機(jī)在工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了分析，最后分析了單片機(jī)在路燈節(jié)能方面的應(yīng)用。希望本次研究活動(dòng)能夠起到拋磚引玉的作用。

單片機(jī)；智能家電；工業(yè)設(shè)備；路燈節(jié)能

1　引言

單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，本文則對(duì)單片機(jī)的具體應(yīng)用進(jìn)行了分析探討。

2　單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

第一，運(yùn)算器。運(yùn)算器主要作用則是對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，而運(yùn)算器則是由寄存器、累加器以及算數(shù)邏輯單元等原件構(gòu)成，每一基本原件都有其自身的作用，如算數(shù)邏輯單元原件主要是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)計(jì)算，而累計(jì)器和寄存器則是則是負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)積累和輸送。第二，控制器?？刂破魇菃纹瑱C(jī)的主體構(gòu)件，其主要作用是進(jìn)行命令輸送和傳達(dá)，所以指令寄存器和指令譯碼器是構(gòu)成，另外還有程序計(jì)數(shù)器以及操作控制器等。具體而言，控制器的作用包括三個(gè)方面：首先，將一條指令從內(nèi)存中指出，并且指明下一條指令所在的位置；其次，將上述指令進(jìn)行譯碼并做出相應(yīng)的測(cè)試，然后發(fā)出操作信號(hào)；再者，通過(guò)開展上述一系列工序，實(shí)現(xiàn)對(duì)中央處理器的控制，促進(jìn)輸入和輸出設(shè)備之間的信息流動(dòng)。第三，主要寄存器。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，寄存器主要被分為以下幾種類型；第一類為累加器。累加器主要被用于微處理器中，在累加器的作用，微處理器所進(jìn)行過(guò)的運(yùn)算會(huì)被保存，其中包括運(yùn)算前保存和運(yùn)算后保存。第二類，數(shù)據(jù)寄存器。在數(shù)據(jù)寄存器的作用下，可以將讀寫數(shù)據(jù)向存儲(chǔ)器和輸入輸出設(shè)備輸送，從而表現(xiàn)出較強(qiáng)的存儲(chǔ)功能，其主要特點(diǎn)是可以將正在譯碼的指令甚至是一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)都可以進(jìn)行保存。第三類，指令寄存器和指令譯碼器。前者主要作用是對(duì)正在執(zhí)行的指令進(jìn)行保存，在此過(guò)程中，被執(zhí)行的指令需要從內(nèi)存中被提取到數(shù)據(jù)寄存器，然后在實(shí)現(xiàn)指令存儲(chǔ)。指令譯碼器的主要作用是確保指令的正確傳達(dá)。第四類，程序計(jì)數(shù)器。在程序進(jìn)行過(guò)程中，如果先前的指令得到了確切的執(zhí)行，那么在程序計(jì)數(shù)器的作用，下一條指令的地址會(huì)被確立，所以，可以確保程序能夠持續(xù)執(zhí)行下去，所以，程序計(jì)數(shù)器也可以稱之為地址計(jì)數(shù)器。在具體操作過(guò)程中，相應(yīng)的程序開始執(zhí)行之前，先前指令的內(nèi)存單元地址會(huì)被發(fā)送到程序計(jì)數(shù)器之中，這樣可以使其始終都能夠指向下一條指令的地址。第五類，地址寄存器。與程序計(jì)數(shù)器所不同的是地址寄存器主要用于保存當(dāng)前所要訪問(wèn)的內(nèi)存單元或者設(shè)備地址。

3　單片機(jī)的主要類型

通常情況下，不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)產(chǎn)生不同的類型，總體而言，單片機(jī)可以被分為通用型和專用型、總線型和非總線型、工控型和家電型等。具體而言，根據(jù)單片機(jī)在當(dāng)前社會(huì)的應(yīng)用范圍來(lái)看，可以將其分為通用型和專用型。其次，根據(jù)是否提供并行總線，則可以將單片機(jī)分為總線型和非總線型對(duì)于前者而言，會(huì)配置相應(yīng)的并行地址總線，外部設(shè)備可以通過(guò)串口實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)的對(duì)接。最后，根據(jù)具體的應(yīng)用領(lǐng)域，單片機(jī)可分為家電型和控制型。

4　單片機(jī)在智能家電中的應(yīng)用

4.1在智能臺(tái)燈中的應(yīng)用

在日常生活中，臺(tái)燈是重要的照明設(shè)備，傳統(tǒng)社會(huì)中所使用的臺(tái)燈無(wú)法對(duì)外部環(huán)境狀況進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別，多數(shù)情況下，主要通過(guò)手動(dòng)調(diào)節(jié)來(lái)控制臺(tái)燈亮度，所以總體而言，傳統(tǒng)的臺(tái)燈實(shí)用性不強(qiáng)。而將單片機(jī)應(yīng)用于臺(tái)燈制作之后，臺(tái)燈的上述功能得到了明顯改善?，F(xiàn)代化的新型臺(tái)燈含有紅外傳感器和光電傳感器，在此類部件的作用下，臺(tái)燈可以對(duì)外部環(huán)境的變化進(jìn)行準(zhǔn)確感知，然后將感知到的變化傳遞給臺(tái)燈內(nèi)部的單片機(jī)中，然后在單片機(jī)的作用下對(duì)臺(tái)燈進(jìn)行控制，所以，臺(tái)燈的亮度可以得到自行調(diào)節(jié)，從而有效提高了臺(tái)燈的照明功能。如，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到外部環(huán)境中光線較暗且紅外傳感器檢測(cè)到有人員經(jīng)過(guò)時(shí)，在預(yù)先設(shè)定程序的驅(qū)動(dòng)下，單片機(jī)發(fā)揮作用，自動(dòng)增強(qiáng)臺(tái)燈亮度，當(dāng)人離開時(shí)，在單片機(jī)的作用下，臺(tái)燈變暗或關(guān)閉。由此可見，單片機(jī)在智能臺(tái)燈中的應(yīng)用，極大的增強(qiáng)了臺(tái)燈的照明功能。

4.2在智能電視中的應(yīng)用

智能電視的出現(xiàn)給人們的生活帶來(lái)了很大的便利和享受，在智能電視中，通常會(huì)置入數(shù)字網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，其主體為硬盤儲(chǔ)存介質(zhì)，并且運(yùn)用了數(shù)字編碼技術(shù)，所以，所播放的電視節(jié)目會(huì)被壓縮存儲(chǔ)于硬盤之中，當(dāng)用戶根據(jù)自己的時(shí)間安排選擇觀看相應(yīng)的電視節(jié)目時(shí)，則可以通過(guò)簡(jiǎn)單的遙控操作完成上述活動(dòng)。如果用戶所熱衷的兩個(gè)電視節(jié)目同時(shí)在兩個(gè)電視頻道播放，則可以利用智能電視的記憶功能對(duì)其中的一個(gè)節(jié)目?jī)?nèi)容進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)用戶需要時(shí)則可以隨時(shí)調(diào)用，而上述智能電視功能的實(shí)現(xiàn)，主要依賴于單片機(jī)的應(yīng)用。智能電視內(nèi)裝設(shè)的單片機(jī)會(huì)執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的程序，在單片機(jī)的作用下，電視頻道會(huì)被智能篩選并存儲(chǔ)于硬盤介質(zhì)中，從而有效增強(qiáng)用戶的觀看體驗(yàn)。

4.3在智能洗衣機(jī)中的應(yīng)用

新型智能洗衣機(jī)的出現(xiàn)，是單片機(jī)應(yīng)用的又一重要體現(xiàn)，在智能洗衣機(jī)中，裝設(shè)有傳感器、單片機(jī)以及信息傳遞設(shè)備，洗衣機(jī)在使用過(guò)程中，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，用戶可以實(shí)時(shí)監(jiān)控洗衣機(jī)的工作情況。在智能洗衣機(jī)的使用過(guò)程中，用戶可以輸入相應(yīng)的指令程序，讓洗衣機(jī)進(jìn)入自行運(yùn)作狀態(tài)，與傳統(tǒng)的洗衣機(jī)相比，極大的降低了用戶工作量，所以得到了廣泛的應(yīng)用。

5　單片機(jī)在工自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用業(yè)設(shè)備

5.1軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，軟件已經(jīng)在現(xiàn)代社會(huì)中得到了廣泛的應(yīng)用，尤其在自動(dòng)化應(yīng)用方面發(fā)揮了重要的作用。而單片在軟件設(shè)計(jì)方面發(fā)揮了重要的作用，從而極大的提高了軟件設(shè)施在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用效果。工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)作首先應(yīng)該配備特定的操作系統(tǒng)，如果缺少了軟件的設(shè)施的支持，那么整個(gè)設(shè)備則無(wú)法政策運(yùn)作，工業(yè)生產(chǎn)也會(huì)因此而受到負(fù)面影響。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，在計(jì)算機(jī)控制下所完成的各類操作，其實(shí)質(zhì)就是對(duì)各類計(jì)算機(jī)軟件的使用操作過(guò)程，其中，軟件的更新是計(jì)算機(jī)內(nèi)部中央處理器的相關(guān)芯片自行完成的。另一方面，軟件的自動(dòng)設(shè)計(jì)更新也是工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化的重要體現(xiàn)，在工業(yè)生產(chǎn)中，很多設(shè)備軟件會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期使用而老化，為了使整個(gè)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)能夠有序進(jìn)行下去，則必須對(duì)相關(guān)的軟件進(jìn)行更新，這是在對(duì)單片機(jī)進(jìn)行研究設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)其特有功能的設(shè)定，在單片機(jī)的作用下，整個(gè)更新會(huì)自行完成，從而節(jié)省了大量的人力物力，而且提高了工作效率。

5.2系統(tǒng)升級(jí)中的應(yīng)用

和計(jì)算機(jī)存在很大程度的相似，工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化實(shí)施過(guò)程中，也需要相應(yīng)操作系統(tǒng)的支持，而且工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化操作系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)也非常的相似。通常情況下，工業(yè)設(shè)備具有特殊的運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)，在單片機(jī)的作用下，其操作系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)具有較強(qiáng)的相似性，這就極大的拓寬了單片機(jī)的應(yīng)用范圍。和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)類似，工業(yè)設(shè)備的操作系統(tǒng)也需要進(jìn)行升級(jí)處理，而系統(tǒng)升級(jí)的目的就是為了更加方便的使用。在單片機(jī)的作用，工業(yè)設(shè)備系統(tǒng)升級(jí)過(guò)程中，能夠?qū)⒋嬖诘穆┒催M(jìn)行自行完善，從而為工業(yè)生產(chǎn)提供了更好的保障，并且提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。

5.3電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

另一方面，單片機(jī)在工業(yè)自動(dòng)化方面的應(yīng)用還體現(xiàn)在電路設(shè)計(jì)方面，相對(duì)而言，工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，工作量比較大，所以工業(yè)設(shè)備的的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，而單片機(jī)的運(yùn)用，可以促使工業(yè)設(shè)備復(fù)雜的內(nèi)部系統(tǒng)能夠有序運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)設(shè)備高效的自動(dòng)化運(yùn)行。

6　單片機(jī)在路燈節(jié)能中的應(yīng)用

路燈的主要作用是進(jìn)行道路照明，而單片機(jī)在路燈中的應(yīng)用機(jī)理和在智能臺(tái)燈中的應(yīng)用機(jī)理存在著很大的類似之處。新型路燈含有紅外傳感器和光電傳感器，在此類部件的作用下，路燈可以對(duì)外部環(huán)境的變化進(jìn)行準(zhǔn)確感知，然后將感知到的變化傳遞給路燈內(nèi)部的單片機(jī)中，然后在單片機(jī)的作用下對(duì)路燈進(jìn)行控制，所以，路燈的亮度可以得到自行調(diào)節(jié)，從而有效提高了路燈的照明功能。如，當(dāng)光電傳感器檢測(cè)到外部環(huán)境中光線較暗且紅外傳感器檢測(cè)到有人員經(jīng)過(guò)時(shí)，在預(yù)先設(shè)定程序的驅(qū)動(dòng)下，單片機(jī)發(fā)揮作用，自動(dòng)增強(qiáng)路燈亮度，當(dāng)人離開時(shí)，在單片機(jī)的作用下，路燈變暗或關(guān)閉。因此，單片機(jī)在路燈中的應(yīng)用，極大的提升了路燈的照明功能，很多地區(qū)閑置的路燈則會(huì)在單片機(jī)的作用下變暗或者被自動(dòng)關(guān)閉，從而節(jié)約了大量的電力能源，因此單片機(jī)在路燈節(jié)能方面得到了廣泛的應(yīng)用。

7　結(jié)論

本文結(jié)合個(gè)人多年實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，就單片機(jī)運(yùn)用的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探討，具體的分析了單片機(jī)在智能家電中的應(yīng)用、工業(yè)設(shè)備自動(dòng)化領(lǐng)域中的應(yīng)用、路燈節(jié)能中的應(yīng)用，其中包括在智能臺(tái)燈中的應(yīng)用、在智能電視中的應(yīng)用、在智能洗衣機(jī)中的應(yīng)用、軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、系統(tǒng)升級(jí)中的應(yīng)用、電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用等。然而由于個(gè)人所學(xué)知識(shí)以及閱歷的局限性，并未能夠做到面面俱到，希望能夠憑借本文引起廣大學(xué)者的關(guān)注。

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車樹炎（1982—），男，廣東高州人，大學(xué)本科，順德職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息管理中心實(shí)驗(yàn)師，研究方向：智能家居、節(jié)能應(yīng)用。