單片機技術智能化電子產品的運用

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摘要：隨著科學技術的不斷發展，我國電子技術也在不斷創新與改革，單片機技術便屬于這種創新與改革的產物?；诖?，介紹單片機技術、智能化電子產品中單片機技術的應用路徑，并結合智能化居家火災報警系統，深入探討智能化電子產品中單片機技術的具體應用，希望研究內容能夠給從業人員以啟發。

關鍵詞：單片機技術；智能化電子產品；智能化

居家火災報警系統自動化設備、汽車儀器、通信等屬于單片機技術傳統應用領域，而隨著單片機技術的不斷發展，其在自動化控制、自動測量、通訊交流、智能化電子產品研發等領域的應用日漸深入，相關研究和實踐也大量涌現。為保證單片機技術更好服務于智能化電子產品的研發，正是本文圍繞該課題開展具體研究的原因所在。

1單片機技術概述

單片機主要由存儲器、運算器、控制器組成，其本質上屬于用于編程的集成電路。結合實際調研可以發現，單片機屬于計算機發展過程中的重要組成部分，而結合現階段單片機發展現狀可以發現，單片機技術具備多方面優勢，包括受到的周邊環境影響較小、應用較為方便、應用過程中的耗能較小、信息處理速度較快、控制能力較強、可靠性較高。同時，單片機可在較長時間持續發揮作用，在整體運轉能力方面的表現較為出色，因此能夠較好用于智能化電子產品領域[1]。

2智能化電子產品中單片機技術的應用路徑

2.1電動節能控制

在智能化產品中，電動節能控制在很多時候會應用單片機技術。電動機屬于工業生產的重要組成部分，如何有效利用電動機并降低能耗向來屬于業界關注焦點。對處于輕載、變動負載狀態的電動機來說，電動機在這類狀態下的運行效率較低且負載不高，工業生產力在這種情況下無法提高，且會大量消耗電能資源，為實現工業生產過程中電動機的節能控制，基于單片機技術的節能控制裝置開始引起重視。傳統的節能控制裝置一般較為復雜，以三端雙向可控硅組成的節能控制器為例，該裝置主要構成為三項調壓電路，而通過引入單片機技術，電動機繞組的電壓即可更好控制，空載或輕載狀態下的電動機應用頻率也可同時降低。對于運行過程中的電動機來說，機械消耗、部件鐵損、定子及轉子銅損屬于主要能源消耗，其中電動機的運行電流和電壓的平方與定子及轉子銅損、部件鐵損成正比關系。在節能控制技術的應用中，為實現能量消耗的降低，可設法將電動機繞組電壓降低，如依托單片機技術采用定子套組星三角轉換調壓、雙向晶閘管調壓、電抗器調壓等裝置，即可實現電動機節能效果和運行穩定性提升[2]。

2.2車輛監控系統

受社會經濟快速發展影響，我國私家車數量不斷提升，而在人口較為密集的城市，道路擁堵問題屬于交通管理的重點和難點。為優化交通管理，合理規劃城市道路屬于主流措施，同時車輛控制系統也能夠在其中發揮積極作用，該系統的應用同樣需要得到單片機技術的支持。全球定位系統、地理位置系統、通信提供系統屬于通信提供，通過將無線通信技術和單片機技術相結合，即可實現車載信息的有效接收，并向監控系統傳輸信息。在接收信息后，監控系統能夠分析和處理信息，由此監控中心即可發出信號監控與追蹤車輛，更加完善的車輛監控系統可由此實現。在單片機技術應用中，車輛監控系統不僅能夠具備車輛全面監控和精確定位功能，同時還能夠實現車輛交互和人機交互。對于包含監控系統、定位系統等多個系統的車輛控制系統來說，單片機技術的應用具備巨大優勢，如單片機的數字外設技術和模擬外設技術可參與到繼電器監控中，斷電與報警也能夠在特殊情況出現后第一時間實現，車輛安全性可更好得到保障。

2.3自動報警控制

自動報警控制器的應用極為廣泛，火災自動報警裝置便屬于其中代表，而通過在自動報警控制器中引入單片機技術，即可有效優化火災自動探測器，保證火災發生初期警報發出的及時性，有效降低火災的威脅和帶來的損失。單片機在火災探測器中可依托串行口輸入和輸出信號，采用二總線進行信號傳輸，每一條線路均包含兩根線，對應著獨一無二地質的上百個報警信號存在于線路中，在火災發生時，總線可用于信號的輸出，火災發生的具體地點可基于信號源確定，相應消防設施也可以信號為依據啟動，更好開展滅火工作。此外，單片機技術在傳輸火災信號的過程中還能夠有效規避外界環境干擾，火災報警裝置的可靠性和準確性可由此大幅提升。

3智能化電子產品中單片機技術的具體應用－以智能化居家火災報警系統為例

3.1系統架構

為提升研究的實踐價值，本文以智能化居家火災報警系統作為研究對象，深入探討智能化電子產品中單片機技術的具體應用，這一系統由火災報警控制器、多種探測器組成，系統的總體架構如圖1所示。結合圖1進行分析可以發現，室內火災產生的氣體、溫度、煙霧顆粒濃度等信號可依托各種傳感器實現高效快捷的檢測，采集信號信息可依托轉換處理電路轉換為相應電信號并傳輸至火災報警控制器，由此完成數據的集中分析處理，災報警控制器即可最終給出結論。火災探測模塊的控制中心核心為STC15L2K32單片機，探測模塊傳送的數據信息由單片機接收后，數據的融合和判斷即可基于智能算法完成，報警信號和預警信號可自動發出，并發送報警信號給用戶手機，火警方位信息可同時得到顯示，及時獲取準確火災報警信息的居室人員可及時開展滅火或控制操作。

3.2單片機應用

采用STC15L2K32型號的單片機，該單片機屬于新一代的A/D轉換單片機，以此實現火災探測模塊功能，適用于低成本、高可靠性能、應用性強的系統，具備處理速度快、抗干擾能力強、性價比高、功耗低、高可靠復位等優勢。單片機由可重裝載定時器（16位）2個、程序及數據存儲器、8路高速A/D轉換器（10位）、中央處理器、外部終端5個、I/O口、看門狗等組成，采用高精度R/C振蕩時鐘作為可重裝載定時器，包含電喚醒專用定時器，I/O口包括1組同步串行通信端口、2組高速異步串行口。單片機具有外部數據總線、數據指針DPTR（2個）、高速ADC（10位）、8通道、8級可選復位門檻電壓，包含掉電、空閑、低速共3種低功耗設計模式，定時器可實現PWM功能、時鐘輸出功能、串口功能?？苫趯嶋H需求設計火災報警系統控制模塊，3個定時器可依托單片機的可重載定時器實現[3]。

3.3系統實現

智能化居家火災報警系統的實現需要首先從采用單片機技術得到控制模塊入手，采用模塊化設計方式進行系統核心設計，火災報警控制器需同時與火災探測模塊實現相互通信，接收到探測模塊發送的數據信息后需要分析處理，火災檢測與識別可由此實現，圖2為火災報警控制器結構示意圖。結合圖2進行分析可以發現，火災報警控制器還負責聯動報警控制、人機交互等功能，能夠更高質量實現火災報警控制功能。本文研究的智能化居家火災報警系統使用的電源電壓包括12V、5V、4.2V、3.3V，電源負責實現系統各部分高效穩定運轉；為有效滿足火災報警控制器需求，設計和使用能夠提供不同電壓的電源電路，系統多項任務可依托較短響應時間的火災報警控制器完成；系統程序文件、代碼存儲由存儲器負責；基于液晶顯示電路，系統控制模塊的人機交互功能可順利實現，傳感器采集、探測模塊發送的數據可由此實時顯示，狀態及報警信息也可同時顯示，且可根據實際需要設置系統相應參數信息，用戶可由此高效便捷的設置、查看系統相關參數和信息；布置報警信息和用戶信息設定由鍵盤電路負責；報警模塊由短信和語音兩種報警方式組成，具體構成包括GSM模塊和語音報警電路（語音報警喇叭），火災發生狀況可由此及時提醒。在智能家居火災報警系統的電源模塊設計中，考慮到其控制模塊使用的電源值包括12V、5V、4.2V、3.3V，因此設計采用電源電路LM1117_3.3將輸入的5V電壓轉換為3.3V電壓，以此滿足各集成電路使用需要。同時設計采用電源電路MP2307轉換輸入的12V直流電，以此得到4.2V及5V的直流電，以此滿足繼電器模塊、GSM模塊串口、控制器收發數據的使用需要；鍵盤電路設計將單片機I/O口直接連接6個行式鍵盤的各按鍵，不同按鈕的功能不同，為節省I/O口，存在設置有多種功能的部分案件，主要包括開啟報警裝置（BF）、撤除報警裝置（CF）、下翻（DOWN）、退出（EXIT）、上翻和設置短信號碼（UP）、菜單和確認（MENU）；探測模塊由煙霧傳感器、CO傳感器、溫度傳感器、電源模塊、調理電路、探測處理單元組成，在采集完成CO、溫度、煙霧濃度等模擬信號后，后續的放大和轉換處理由不同調理電路負責，火災報警控制器可接收處理的匯總數據信息，具體數據傳送基于無線通信模塊實現。綜上所述，單片機技術中智能化電子產品的應用價值較高。在此基礎上，本文涉及的電動節能控制、車輛監控系統、自動報警控制、智能家居火災報警系統等內容，則直觀展示了單片機技術的應用路徑。為更好地服務于智能化產品，單片機技術應用還需要關注處理信息位數提升、地址存儲量和信息獲取量逐步擴大帶來的影響。

參考文獻

[1]許樹杰，詹宇嫻，凌活龍.基于物聯網的智能家庭機器人[J].物聯網技術，2020，10（10）：82-83.

[2]侯凡博，王賽麗，鞏銀苗.基于單片機的智能玩具小車的設計[J].南方農機，2020，51（19）：118-119+135.

[3]劉萍，王江明.單片機技術在智能家居中的應用與發展[J].科技創新與應用，2020（25）：183-184.

作者：張越佳 單位：遼寧地質工程職業學院