引言
随着社会的进步,科技的发展,在电子技术领域,也在不断地提高技术水平,研发新的技术产品,其中单片机就是其中一项,单片机在电子技术的运用,针对电子技术人员,单片机的研究也成为了一个热门话题,往往把单片机的研究运用与电子技术的发展联系在一起,可见对单片机的重视。随着单片机在电子技术中运用价值的体现,研究者和学者也加强了对其的研究,并且把其纳入到电气工程及其自动化的相关课程中。本文也就结合相关的知识,对单片机展开讨论。
1基于单片机技术的自动浇水、补光系统具体方案实现
1.1系统功能介绍
本系统主要是有四模块组成,分别是控制模块、传感器采集数据输入模块、执行模块、电源模块组成的。STM32F103C8T6单片机最小系统电路是本系统的控制模块,湿度传感器DHT11数据采集电路、GSM远程网络控制电路、光敏电路采集数据电路构成了传感器采集输入模块,液晶显示模块电路、继电器控制电路、以及LED补光电路构成了系统的执行模块。如图1所示。本系统主要实现以下对的功能:(1)通过温湿度传感器和热敏电阻检测盆栽植物的温度、湿度和光照强度的信息,并将这些信息在液晶模块上显示。(2)通过GSM无线接收电路远程接受用户的指令来控制继电器和LED灯对植物进行浇水和补光。(3)如果传感器采集的湿度数据低于阈值35%的话,主控芯片立刻控制继电器进行自动浇水,如果光敏电阻采集的数据显示光照较暗的话,主控控制LED进行自动补光。
1.2本项目的创新点
(1)本套系统是不但能够对植物进行浇水的操作而且当光照不足的时候还能对植物进行补光的操作,这是市面上大多数智能花盆不具备的功能。(2)本系统分为两个模式,第一模式是智能模式。第二模式人为控制的方式,通过发短信指令来控制主控,对植物进行浇水和补光的操作的。(3)软件的编程采用的是多文件的编程方式,这样方便程序的移植和修改,而且便于用户的阅读。
1.3单片机的作用
单片机控制电路是系统最核心的部分,它是系统的CPU,数据的采集、处理、以及发出控制指令都是要通过它完成的。本系统的控制电路需要完成这些功能:通过不断的采集温湿度传感器的数据、光敏电阻的数据、以及用户通过GSM发送过来的指令,控制器在数据之后,来对继电器模块、LED补光模块发出控制命令、来执行相关的动作。同时控制液晶模块进行相关的显示。
图1系统具体模块构成
2电子信息技术中单片机硬件结构与工艺的发展趋势
2.1单片机内中央微处理器的发展趋势
随着集成电路技术的快速发展,单片机中数据处理单元CPU处理器的集成度也越来越高,开始向微型化、低功耗化方向发展。如当下常规单片机的芯片中,通常集成有中央微处理器(CPU)、数据与程序存储(RAM&ROM)、定时器/计数器、I/O通信接口、中断系统等,某些单片机中还集成有脉宽调制电路、A/D转换器、看门狗(WDT),在使用互补高密度金属氧化物工艺(CHMOS)、高密度金属氧化物工艺(HMOS)的情况下,功耗一般控制在100mW左右。再加上多数单片机采取SMD封装形式,使其单位体积朝着微型化的方向发展。
2.2单片机中数据或程序存储器的发展趋势
单片机存储器主要伴随半导体技术的更新而发展,当下主流的单片机数据或程序存储器,包括电荷捕获(chargetrap)存储器、相变存储器(PRAM)、磁存储器(MRAM)和阻变存储器(RRAM)等,利用器件电阻的变化来存储信息。在单片机存储器体积不断微缩的过程中,高带宽、高性能、大容量、低功耗和低成本,成为存储器阻态与封装的发展方向。其中3DXpoint存储器技术的推出,被称为存储器领域的革命性进展,其从存储器层次架构、刷新周期等方面作出革新,3DX-point不需要刷新、读取过程中电荷不存在丢失,可以广泛用于高集成度单片机的数据资源、应用程序存储之中。
2.3单片机中其他半导体技术的发展趋势
现阶段4或8位单片机的高性能、低价格方案,成为智能家居产品中使用的主要控制模块,利用数字逻辑集成控制电路,加强对中央微处理器、中断器、定时器/计数器等的控制。其中采取流水线技术、精简指令集(RISC)结构的单片机,在运行速度方面最高可达现100MIPS(兆指令/秒),高于普通单片机10倍以上的指令运算速度,且可以在WAIT、STOP等省电模式情况下正常运行,所适用的电流(低质1uA)、电压(低质1~2V)范围也越来越广。另外外围电路内装化,也是单片机半导体技术的发展方向,特别在引入串行总线SPI、IC后的引入,单片机的系统更为简化、引脚更少,有利于高集成度电子信息设备的生产与功能实现。
3单片机在电子技术中的具体应用
3.1单片机在家用电器中的应用
家用电器与我们来讲,就是非常熟悉的,而且是家家户户都需要的,比如电饭煲、洗衣机、空调等等。这些家用电器随着科技的发展也是在不断的更新,更加的智能化。就比如早期的电饭煲,需要手动按钮,而且只能煮饭,而现在的电饭煲自动化,有着多样化的功能,还能保证使用效果,更加满足人们的生活需求。又比如洗衣机,早期是半自动的,需要使用者守着,手动控制,甚至还需要动手操作。而现在的洗衣机,全自动的,只需要把衣服丢进洗衣机,选择好选项,就可以完成整个过程。单片机根据不同电气的特点,进行针对性的编程,实现特定的功能,比如定时、定温等。而且随着人们生活水平的提高,对智能家用家具的需求也就越大,而这些智能化功能的实现,也需要不断的加强对单片机的研究,提高其性能,让其嵌入到电器中,实现电气的智能化和自动化。
3.2单片机在工业上的运用
单片机在工业上的运用,其最大的功能就是实现自动化的控制,以此来提高工业生产的质量和效率。也让人工操作变为人工控制,对工业生产实现自动化的控制,实现自动化的生产,减轻了人工的工作强度,也提高了生产的质量与效率。就比如风力发电,风力发电属于清洁能源的开发,是当前大力研发的一个项目。在风力发电中,对风机内部的控制以及操作室的控制是具有难度的,把单片机嵌入到其相应的机械设备中,实现远程控制,确保风机的正常运行。不仅提高了数据处理的准确性,同时也保证了其生产效率与安全性,单片机的研发与应用,对于工业发展来讲,是具有很大的促进作用。
3.3单片机在医疗器械领域中的应用
医疗卫生的发展,是人们健康生活的保证,在医疗卫生事业的发展中,其中医疗数据非常繁多负责,处理起来具有一定的难度,因此在医疗行业,数据的处理一直都是一个难题,很多时候,造成诗句流失等问题,相关的数据都没有发挥其有效的作用。单片机的使用,可以对医疗数据的内部数据进行分析处理,有利于技术人员对数据的分析,进而获得有力的信息。单片机的运用,促进医院数字档案管理的发展。
结束语
单片机在电子设备的中的使用非常广泛,在电子产品中加入单片机也可以使电子产品更加安全、可靠,功能更加多样,由于单片机在电子技术中的应用越来越多,因此对于单片机的研究也越来越多,使得单片机也获得了很大的改进,在电子技术中的应用更加广泛,为了能够更好的在电子技术中使用单片机,研究单片机技术有着非常重要的意义,在众多专业人士的努力之下,单片机一定会迎来更大的改变,帮助我国的电子技术、电器设备迈向一个新的高度。
参考文献
[1]王洪喆.单片机在电子技术中的应用和开发技术探析[J].电子技术与软件工程,2018,136(14):257.
[2]蒋宜军,胡仁杰.单片机在电子技术中的应用和开发技术[J].电子技术与软件工程,2018,136(14):259.