谈论单片机在“智能化”电子产品中的应用

 　　摘 要:自上世纪90年代末至今,单片机在我国各种电子产品开发中被广泛应用,技术方面取得了显着进步,本文通过例举单片机在实施控制、自动测试、智能仪表、家电、通讯等多方面应用,其特点控制准确、对电网无污染、无射频幅射干扰,光电隔离等措施,使控制器的抗干扰能力大大增强。本文试讨论单片机在各个领域的应用及前景,为以后的实践提供思路多样性。

　　关键词:单片机 电子产品 节能 应用

　　1、单片机在电动机节能控制中的应用

　　在电动机运行过程中,大部分时间机器处于轻载或变动负载下,负载一般低于60%的额定负载。电动机节能控制技术成为提高效率的必然要求,整个行业转向节能装置的研发。最新电动机节能控制器应运而生,这种节能装置是附加于不同应用场合的电动机上获得节能效果的。采用单片机技术,由三端双向可控硅组成三相调压电路,是电动机节能装置中一种新的节能控制器。

　　单片机节能控制器的节电原理。通常情况下,定子铜损,转子铜损、铁损,机械损耗是电动机运行时三种基本损耗。其中定子铜损,转子铜损、铁损耗与电动机运行时的电压与电流的平方成正比。通过降低电机绕组端电压可以在电动机空载、轻载运行时,起到节约电能之目的。根据对不同元件的调压设计的节能装置目前都分为三大类:电抗器调压,电机定子绕组星三角转换调压,双向晶闸管调压,这几种由调压原理指导设计的节能装置从稳定性和经济效益出发,双向晶闸管调压的技术被得到的更广泛的应用。

　　2、单片机在人际语言互动方面的开发利用

　　(1)设计初衷。语言是人类特有的通信方式,在漫长的人类社会发展过程中发挥着无可比拟的作用。让机器“说话”一直是电子技术不断努力的方向,语言合成是人机语声通信的一个重要组成部分。近年来,随着大规模集成电路的发展,多种外围电路简单性价比高专用语音处理芯片相继问世,如uM6101、8P101等。但这些芯片多缺乏“智能”组合合成的能力,有的甚至只能实现简单的语音录放功能,因此,应用范围受到一定的限制。最近一些研发人员利用单片机改造电子闹钟的语音自动报时功能在单片机的智能化应用方面迈出了建设性的步伐。

　　(2)软件设计原理。波形编码技术在众多语音合成编码方案脱颖而出,让单片机工作在定时计数方式,当单片机接收到需报时(或整点自动报时,或定闹时间到)的请求时,压缩固化在EPROM中的语音数据编码,单片机就能根据不同应用场合的实际情况,自动组合,调用不同的编码语音数据,实现语音的“智能”组合合成。电路的工作原理是:根据当前计时值,取出事前经编码压缩固化在EPROM中的相应语音数字信号,经解码组合,送至单片机Pl口作D/A变换,然后经平滑滤波和功放,还原成报时语音。鉴于语音报时电子闹钟的词汇量不大,要求注重语音的合成质量。本系统EPROM中所存贮的语音数据和常用数字声等音节。获得相应的语音报时信号,分时调用对应的语音数据。当接收到外部请求脉冲时,单片机按“点”+“分”的组合方式,经解码送往单片机P,口作D/A变换。

　　(3)硬件设计原则。降低功耗和降低制作成本节约有限空间、有效布局是总体设计原则,根本出发点是尽量缩短CPU的运行时间,延长待机时间。具体设计时鉴于袖珍型便携需用干电池供电的特点尽可能多使用80C31和27C256等低功耗CMOS芯片,只在需要报时时才接通功放和DZA等支路的电源,从而使整机静态工作电源下降到0.6mA,即使两节普通5号电池,也能满足将近一个月的供电要求,达到降低功耗的目的。其次是,减少芯片数量,如采用数据和程序存贮器多合为一,实现一芯多用。在此时是将单片机设置成空闲节电运行方式,同时在硬件上采用电子开关。具体措施是:1.将单片机设置成空闲节电运行方式。2.多用中断方式,少用软件查询。3.采用并联结构的程序散转方法,减少程序的执行时间。4.充分利用CPU内部的定时/计数器,少用软件定时、计数。

　　3、单片机开发在自动报警控制器的应用

　　(1)自动报警控制器重要性。火灾危害自古有之,城市化进程的加快,使火灾预防工作已成为保障人民财产安全的重中之重。伴随电子技术的发展,形成以电子集成电路为代表的防火报警产品。20世纪八九十年代以来,随着微型计算机的开发利用,出现了以微机为核心的火灾报警控制器,它的广泛安装与使用,理想的防火报警装置,使人们对火灾的控制能力大大增强,大大降低危害损失。

　　(2)单片机在设计原理。在开发利用单片机时,应对它的串行通讯口的性能充分加以利用。以微机为核心的火灾自动报警控制器最初是晶体管继电器为分立元件的产品就是很好的例子。通用火灾报警控制器的主要心脏部件是MCS51系列单片机,通过它来接收火灾探测器的报警信号,经过确认后,发出声光报警,显示报警位置,并能发出控制信号启动消防设备,迅速灭火。另外兼有现场编程、事故广播、打印、自检等功能。总线制报警控制器工作时,主要采用火警与故障自动交替巡回检测技术,控制器不断地对所有探测器、建筑布线和报警控制器进行故障巡检,能及时报警,同时,火警信号优于故障信号。可见,从信号的接收到处理,从时,产品不但功能多,体积小,而且形式多样,既可挂在墙上,又可做成台式或柜式,操作简单直观,总线制报警控制器是利用单片机的串行口进行信号的输入、输出。输入和输出全部采用二总线,即两根线,每两根为一路,每一路可带127个报警信号,每一报警信号有一地址号,出现故障和火警时,由总线将信号输入,显示报警点的地址。这样只利用单片机本身的串行口,就可带一百多个报警信号,如果再对其进行扩展,8路就可带1096个探头,而从控制器引出的也只有十几根线。单片机串行口的利用问题:l)设计系统硬件、软件时,要考虑并行口硬件复杂、软件简单、而串行口正好相反的特点,针对不同的控制对象,具体分析,灵活对待;2)要充分认识单片机串行口在控制方面的作用,它不仅仅是与主机通讯的接口,还可以作为信号的输入、输出口;3)开发利用单片机时要从整体出发,决不能因某一部分的优化而影响整个控制系统的性能。

　　结语

　　综上所属,单片机的广泛应用提高了“智能化”电子产品功能功能、性价比高、为科技工作者提供方便,极具市场开发价值。采用单片机实现智能组合合成语音的原理和方法,极易移植应用到通讯、工业交通(汽车、火车的自动报站),商品自动报价,防盗报警,家用电器办公设施等领域。单片机与其他功能元件的合成技术,曾被实际运用,现场运行情况表明,控制器工作稳定可靠,有较好的节能效果,这种控制方式、实现方法及节能的显着效果,必将给节能控制等多领域的发展带来广阔的前景。