单片机在生活中的智能化应用.pdf

SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯动 力 与 电 气 2023 NO.18 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯单片机在生活中的智能化应用王颖(营口职业技术学院 辽宁营口 115000)摘要：在我国社会现代化发展水平不断提高以及科学技术能力全面深入的背景下，单片机凭借自身具有的多元化优势，在智能化生活领域发挥了不可替代的作用，为提高人们生活品质提供了积极帮助。以单片机为基础的电子技术应用范围不断扩张，指令系统越来越精简、功能逐渐强大、体积逐渐缩小、开发环境越来越优越，已经成为现代社会人们生活、工作不可缺少的重要组成。在智能家电领域，单片机更是发挥了不可替代的作用，以微型控制核心的身份在智能家电控制系统中发挥各项指令。因此，该文针对单片机在生活中的智能化应用展开详细分析，在明确了解单片机原理和结构特点的基础上，从多元化角度入手进行系统梳理，为进一步提高日常生活中单片机的智能化应用水平奠定坚实基础。关键词：单片机 智能化 家用电器 监控报警 农业机械中图分类号：TP368.1文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)18-0090-04Intelligent Application of Single-chip Microcomputers in LifeWANG Ying(Yingkou Vocational and Technical College,Yingkou,Liaoning Province,115000 China)Abstract:Under the background of the continuous improvement of the social modernization development level and the comprehensive deepening of scientific and technological capabilities in China,the single-chip microcomputer has played an irreplaceable role in the field of intelligent life by virtue of its diversified advantages and provided positive help for improving peoples quality of life.The application scope of electronic technology based on single-chip microcomputers is expanding constantly,the instruction system is becoming more and more simplified,the function is becoming gradually powerful,the volume is gradually shrinking,and the development environment is becoming more and more superior,which has become an indispensable important part of peoples life and work in modern society.In the field of intelligent household appliances,the single-chip microcomputer plays an irreplaceable role and gives various instructions in the control system of intelligent household appliances as the micro control core.Therefore,this paper conducts a detailed analysis of the intelligent application of the single-chip microcomputer in life,and systematically combs from a diversified perspective on the basis of a clear understanding of the principle and structural characteristics of the single-chip microcomputer,which lays a solid foundation for further improving the intelligent application level of the single-chip microcomputer in daily life.Key Words:Single-chip microcomputer;Intelligence;Household appliances;Monitoring alarm;Agricultural machinery单片机是一种具有明显集成型特征的电路芯片，通过利用超大规模集成电路技术，在同一块硅片上将定时器、计数器、各种I/O和终端系统中具有数据处理能力的中央处理器（CPU）、只读储存器（ROM）、随机储存器（RAM）各项功能进行充分整合，从而形成一个具有较高完善性的小型计算机系统。通常情况下，单片DOI：10.16661/ki.1672-3791.2301-5042-1597作者简介：王颖（1974），女，硕士，副教授，主要从事电子技术、电气自动化技术的教学及研究工作。90SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.18 动 力 与 电 气科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION机是由储存器、运算器、控制器组合而成，单片机的运算器发挥了人体心脏功能，负责对相关数据进行逻辑运算、算术运算、位移操作，利用运算器计算各个指令，帮助系统解读对应程序；单片机储存器主要负责对各项指令进行储存，通常分为程序储存器、数据储存器、内部数据储存器的配置、特殊功能寄存器4个模块；单片机的控制器发挥了人体大脑的功能，具有较强的控制能力和协调能力，各个环节工作均通过控制器的操作执行。现阶段，随着我国电子信息技术的全面发展，单片机的体型越来越微小，功率耗能越来越低，成本越来越堤，能够使智能家电对微处理器的各项要求得到充分满足，这也是单片机能在智能生活领域充分发挥作用的原因之一。1 单片机在智能家电中的应用根据实际调查研究可知，现阶段，我国大部分智能家电产品主要是通过单片机控制各项操作，指挥家用电器执行相关指令，由于单片机体积较小、质量较轻、性能良好、可靠性较高等优势，能够确保智能家电中传统机械控制部件的功能被彻底取代，利用性能良好的传感器采集到相关信息后，使传统家电发挥智能化功能。例如：通过对人体位置与光线强度的灵敏感知，制作能够智能选择光照亮度的台灯；结合用户实际需求与储存的电视节目类型，设计智能电视；根据衣物材质和清洗程度，设计能够与用户进行智能交互的洗衣机。此类具有较高智能化特征的全自动家用电器，能使家电控制系统与单片机融合之后具有的各项优势得到充分发挥。1.1 单片机在智能台灯中的应用人们在日常生活、学习和工作中，为了照明经常会使用台灯，传统台灯光照亮度固定，无法结合环境中光线变化自动调整亮度，而是需要使用者手动调节，不具备较强的便捷性。将传感器感应电路和单片机控制电路进行充分整合运用到台灯中，能够使台灯充分发挥智能化作用，结合光线明暗度对光照亮度进行合理调整1。在智能台灯内部设置红外传感器和光电传感器，对环境中光线强度和人员走动进行监测，并将监测到的信号数据上传至台灯单片机系统，在单片机系统对信号数据内容进行判断、处理之后发出指令，对台灯的开启、关闭或光量调节进行控制，具体如图1所示。当系统中的光电传感器检测到光线变暗时或者红外传感器检测到有物体靠近时，都会由单片机开启预先设定程序，选择对应的亮度指令；当用户离开台灯光照范围时，系统会接收到关闭指令。此类利用单片机控制系统的台灯具有较强智能化特征，能够为人们正常生活、工作、学习提供便利2。1.2 单片机在智能电视中的应用根据实际调查研究可知，许多数字网络电视品牌以计算机硬盘作为储存介质，利用数字编码技术对正在播放的电视节目进行数字化压缩，并将压缩后的内容储存到移动硬盘中，从而实现智能回放功能，具体见图2。当用户喜欢的电视节目在两个频道同时播放时，用户只需对准电视信号接收灯点击遥控器中的“记录”按键，智能电视内部设置的单片机便会迅速执行预先设定的程序，从而准确筛选电视频道，对相关节目进行数字化压缩，并储存至硬盘，从而为用户打造一个极具个性化的“家庭电视台”3。1.3 单片机在智能洗衣机中的应用目前，我国市场中智能化洗衣机的类型具有多元化特征，一部分智能洗衣机通过利用单片机传感器通信模块，能够使用户与洗衣机之间的交互目标得到有效实现，用户只需通过控制终端设备，便可在任何地点对家中的洗衣机进行漂洗、甩干、烘干、杀菌、消毒等图1 单片机在智能台灯中的应用91SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯动 力 与 电 气 2023 NO.18 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯操作4。当智能洗衣机出现故障时，相关信息数据会第一时间反馈到单片机系统中，由系统对具体故障问题进行判断，并将不同类型的故障编辑成对应标识反馈到用户终端设备中，用户只需根据得到的问题标识逐一查找问题原因即可，具体如表1所示。另外，用户还可以通过编写程序，实时掌握智能洗衣机的工作状态。例如：在系统中编写“你在干什么？”用户便能实时得到洗衣机的工作状态反馈5。2 单片机在农业中的智能化应用在我国农业、农村、农民全面实现创新发展的过程中，智能机械设备得到了广泛应用，为我国农业发展水平进一步提升提供了积极的促进作用，使人们从传统原始农业种植方式下付出的劳动力大幅度降低，单片机的出现不仅使智能化农机设备得到了全面发展，而且还能简化农业劳作程序，提高农业劳动的趣味性。例如：在开展农业大棚种植的过程中，由于大棚对水分、温度、阳光等环境的要求极高，而传统以人工为主的大棚种植方式都是凭借种植人员丰富的劳作经验，可靠性无法达到100%，一旦出现问题，便会使种植户承受严重的经济损失6。相关人员通过设计大棚温湿度控制系统，利用计算机和单片机智能控制仪，能够在同一时间对多个农图2 单片机在智能电视中的应用表1 智能洗衣机的故障类型、原因、标识（以海尔某智能洗衣机为例）异常类型门锁异常排水异常进水异常水位溢出报警烘干负载超量不平衡不能甩干提醒加热管异常电机停转报警烘干温度传感器异常水位传感器异常通信错误烘干风机异常门锁异常排水异常故障原因程序启动20 s，洗衣机门未上锁（PTC）按开始按键的时刻检测到门没有锁上4 min内排水未达到空水位的8 min内进水未到洗涤水位，报警后排水泵按照30 s ON/30 s OFF水位到达溢出水位烘干时刻的负载超过设定的重量由于衣物不能达到平衡甩干的条件取消甩干，在结束的时刻提醒用户温度传感器开路或者短路损坏加热管损坏，在加热过程前15 min温度无变化（在程序结束之后显示）电机过热保护，开路损坏，连续4 min测速器无速度反馈。电机出现堵转15 min：电机速度过快或者过慢烘干温度传感器开路或者短路损坏水位传感器的接线松脱，无信号反馈显示板与驱动板15 s内不能通信风机线断路显示ERR1ERR2ERR5ERR8AL-EUNBERR3ERR4ERR7ERR9ERR10EUARERR13ERR14标识E2E1E4E8AL-EUNBF3E4F7F9FAFCFDFE92SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION科技资讯 2023 NO.18 动 力 与 电 气科技资讯SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION业温室大棚的温湿度系统进行调整，确保种植环境能够充分满足农作物生长需求；随着现代化科学技术的不断升级，以计算机和单片机为核心的农田灌溉系统趋于完善，利用计算机对灌溉系统进行控制，结合农作物土壤湿度，精准判断灌溉量，不仅能够提高农作物产量和质量，而且还能实现节约用水7。大部分农业机械设备在运行过程中，电动机通常处于变动负载或轻载状态，实际负载低于60%额定负载的情况较为常见。将单片机运用到农业机械设备节能系统中，使整个机械的设备分为电源模块、USB模块、Wi-Fi模块、显示终端模块、报警器模块，主控制器通过对卫星导航模块、角度传感器、航姿传感器相关信息的分析，按照既定要求，对速度传感器、转向控制器、电机模块、红外传感器、超声波传感器、复位模块发送指令，不仅能够在较短时间内确保农业机械设备按照相关指令执行各项操作，而且还能避免不必要的操作浪费时间和资源。此类以单片机为核心、借助数字信号处理技术、利用相关软件的农用机械设备，能够对捕获的数据信息进行频谱分析，不仅运行稳定、成本较低，而且还能实现“即敲即采”的智能化操作目标8。3 单片机在智能报警控制器中的应用在对单片机进行开发与利用的过程中，相关人员应该对单片机串行通信口的性能进行完善和利用。以计算机为核心的火灾自动报警控制器最初是利用晶体管继电器作为分立元件，MCS51系列单片机是通用火灾报警器的核心部件，由单片机接收或者在探测器搜集报警信号，系统在对相关信号进行确认之后，会立即发出声光警报，并准确显示报警位置、发出控制信号、启动消防设备、快速进入灭火状态。同时，该单片机具有现场编程、事故广播、资料打印、自我检测等多重功能；当总线制报警控制器处于工作状态时，由火警与故障自动交替巡回检测技术发挥作用，将所有探测器、报警控制器、建筑布线巡回检测得到的故障信息上传至控制器，由控制器进行分析，及时发出报警，该传感器对火警信号的反应灵敏度高于故障信号9。此类自动报警控制器从接收信号开始一直到处理信号，不仅功能多样，而且体积较小，可以制作成任何形式，操作直观、简单。利用单片机的串行口，能够使总限制报警控制器信号输入、输出更加通畅，借助二总线方式，将每根线看作一路，每一路可携带报警信号多达127个，每一个报警信号都有对应的地址号。当出现火警或故障问题时，总线便会将相关信号输入到系统中，并及时显示对应的报警地址，从而只需借助单片机自身携带的串行口，便可同时拥有上百个报警信号。此时，再对报警信号进行拓展，只需增加几根线路，便可拥有几何倍数的探头数量10。4 结语单片机凭借自身具有的多元化优势，不仅能够在智能家电中得到广泛应用，同时在监控和防火领域也能充分发挥作用。随着人们生活水平的不断提高，信息技术和互联网技术趋于完善，以单片机为核心的无线通信技术能够使不同家电之间实现信息共享。未来，研究人员应该加强对单片机技术与大数据技术和人工智能技术的充分整合，不仅要对单片机的CPU功能进行不断创新，而且还要对储存器的发展环境与单片机的开发环境进行积极优化，确保研制出的单片机能够符合市场发展需求和社会进步规律，利用人工智能具有的自主学习能力和自主判断能力，为单片机的智能化发展指明方向，从而为进一步提高我国科学技术能力提供源源不断的技术支持。参考文献1 罗谧,何元棚,董德伟,等.单片机结合传感器结构在家庭生活智能化中的应用:以多功能饮水机为例J.单片机与嵌入式系统应用,2020(8):64-66.2 王苏彧,薛光辉,李庆玲.煤矿智能化与机器人工程专业培养的融合与探索:以 单片机原理与接口技术课程为例J.创新创业理论研究与实践,2022(17):49-51.3 文露翔.浅谈单片机在生活中智能化的应用J.消费导刊,2020(18):70.4 滕志军.基于AT89C2051单片机和超声技术实现倒车防撞雷达系统的设计J.世界电子元器件,2022(5):33-35.5 罗谧,何元棚,董德伟,等.单片机结合传感器结构在家庭生活智能化中的应用:以多功能饮水机为例J.商品与质量，2020(29):136.6 高勇.基于单片机的智能家居环境监控系统单片机与手机控制的公共交通工具设计相关探究J.数码设计,2020,9(15):48-50.7 杜娟.基于STC89C52单片机的太阳能路灯智能控制系统设计与应用研究J.科技传播,2022(3):14-16.8 聂文鹏,朱宝全,张问龙,等.基于单片机与手机控制的公共交通工具内部空间的复合式消杀装置研究J.中国新技术新产品,2021(11):21-23.9 张吉圭.基于STC15W单片机农田智能灌溉无线监控系统的实现J.智慧农业导刊,2020,9(8):33-35.10 王建民.基于单片机的中波广播发射机监控系统的设计与实现J.通信电源技术,2021,38(16):72-75.93