分析单片机在电子技术中的应用和技术开发

单片机作为嵌入式系统，在现代自动化设备、通讯技术、控制技术、工业领域等广泛应用。与其他的嵌入式系统相比，单片机的体积小、能耗低、高集成性，具有十分强大的处理功能，可以满足电气设备的强大的存储功能、数据处理能力以及控制能力，从而让设备具备自动化和智能化管理控制要求，提高工业生产的效率。
1 单片机特点
单片机是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术把中央处理器、随机存储器、中断系统、定时器和计数器等功能集成到一块硅片上形成一个小的微型计算机系统。由于单片机的体积小、质量轻、价格便宜，可以连续工作六七十个小时无障碍工作，控制能力比较强等优点，因此在工业领域广泛应用。目前很多单片机已经将外围器件和外设接口集成在一片内，所以不需要扩展总线，减少了芯片体积。这类芯片称之为非总线型片机。控制型片机是根据应用范围进行划分。单片机主要由存储器、运算器、控制器构成。
2 单片机在电子技术的应用
2.1单片机在通讯系统中的应用
单片机在通讯领域中的主要应用在手机语音，近年来随着智能手机的发展，智能手机的语音功能已经十分强大，手机语音不仅可以进行通讯，而且还可以对手机语音信息进行识别，将语音直接转化为文字，文字转化正确率已经达到了70%。手机语音的语音识别技术与单片机关系密切。

图1 单片机的语音识别系统
嵌入式语音识别系统首先采集语音信号，并通过控制模块输入之前采集的语音信号，通过A/D模块将语音信息进行转换，转换以后进入到控制器，并通过一系列的算法建立标准语音库，并将语音信息存储在电路中。当手机语音进行识别的时候，通过控制模块输入需要进行的操作，然后采集用户语音信息，系统将采集的语音信号进行一系列运算处理以后，将其提取为矢量模板，存入到存储单元，并与标准语音库中的语音信息进行比较。然后从语音库中提取最接近该段音频的语音信号，将语音信号转换为语音数据信息告知用户。
单片机主要由硬件结构和软件系统构成，硬件设备为软件的运行提供物理支撑，软件单片机的应用提供技术支持。
2.1.1语音识别系统的硬件设施
语音识别系统的硬件包括微控制器、声音采集模块、存储电路、键盘控制电路、带通滤波器、显示电路等单元构成。
其中微控制器是整个识别语音系统的控制中心，负责对语音信号的存储、对语音信号的运算处理，并将结果输出；声音采集模块主要负责语音信号转换为电信号，然后对电信号进行处理。由于单片上的容量有限，存储电路存储语音信号的时候，可能外部存储器提供整个语音识别系统的存储容量；由于输入的语音信号具有一定的杂音，影响到语音识别系统的信号识别，因此需要带通滤波器对语音信号进行过滤，从而提高语音信号的识别效率；键盘控制模块主要负责对语音信号的录入、模板的训练和语音信号识别的控制；显示模块主要显示当前语音识别系统结果，方便用户进行下一步操作。
2.1.2语音识别系统的软件设计
软件设计师语音识别系统设计的关键，语音识别系统进入主程序以后，主程序则调用子程序的模板对语音模板进行训练和识别等任务。

图2 语音识别系统的软件设计
当软件运行时，只要按键按下则程序根据执行命令，则按照指令命令执行。如果是训练模板则按照模板训练的算法进行操作，如果程序下方的是语音识别命令则执行语音识别的程序。
2.2单片机在工业控制领域的应用
随着计算机、信息技术、电力电子技术的应用，工业生产逐渐向自动化、智能化方向发展。由于单片机体积小、质量轻、高集成性等优点，在智能仪表设计中广泛应用。工业控制系统必须具备良好的数据处理能力，强大的网络通信能力，有利于智能控制。目前大多数企业的工业由各种DCS、PLC、RTU、测控设备、HMI构成的过程控制系统负责完成基本的生产控制。将单片机应用在工业设备的现场控制中，可以实现实时数据采集和实时自动控制，从而实现自动化控制和管理，降低人工成本。比如常见的门禁系统，通过感应设备，可以实现自动打开和关闭大门。
2.2.1硬件设计
单片机通过接口直接控制设备软件，所以单片机的控制系统软件和硬件同步运行。以自动感应门为例，该软件的主要程序包括开门、关门、延时三个部分，程序比较简单。系统包括信号输入通道、信号输出通道、人机对话通道。信号输入通道主要负责信号采集，并对不同的输入形式进行转换，单片机的I/O模块通过输入线直接采集数据信息，如果I/O不能满足信号采集要求，可以在外部设置连接电路。信号输出通道则负责将采集的信息传输到计算机控制中心，从而最终实现设备的自动化控制。输出过程中可以直接利用I/O模块接口，如果模拟信号比较复杂，需要对其进行转换、过滤。目前在工业控制领域，广泛应用PLC技术，也就是可编辑逻辑控制器，这是一种可编程的存储器，可以存储在设备内部，实现逻辑运算、顺序控制、定时等操作指令，并通过I/O输入输出模块实现对机械设备的控制和管理。具有强大的运算能力、控制能力、通信能力和诊断能力，满足工业控制领域的安全性、可靠性和稳定性。
2.2.2软件设计
本系统软件的主要程序只三个部分开关、关门以及延时，根据系统设计要求。开门子程序设计应该满足快速开门或者慢速开门要求，并根据开门过程的不同阶段自动选择不同的速度。当系统感应到门口有人时，要立即缓慢开门。人离开一会，系统感应后会加快关门的速度。或者系统保持开门的状态，让后面的人陆续进入，直到所有的人进入大门后，大门关闭。维持开门状态的子程序设计在维持开门状态的同时，还需要接受探测器信号，是否后面有人需要通过大门，从而让大门保持开的状态，如果没有检测人的信号，这个时候大门彩绘关闭。这个过程中，对开门状态的维持，可以采用软件计时的方式。关门子程序模块的设计可以记录关门的步数，便于随时转入到开门的子程序模块。在这个环节，需要探测器探测大门附近的信息，如果有人立即启动开门程序，如果没有检测到人的信息，则启动关门程序。由于本系统的程序比较简单，属于实时控制，所以需要探测器进行探测信号，并结合软件进行定时。程序的延时设计则根据实际情况确定。
3 结束语
随着我国单片机技术的进步，单片机的芯片容量越来越大，可以满足大型工业生产领域的生产要求，并直接嵌入到传统电子设备内部，提升电子设备的智能化水平。为了满足电力电子技术的要求，单片机逐渐向集成化、存储化方向、超大容量等方向发展。