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談?wù)搯纹瑱C在“智能化”電子產(chǎn)品中的應(yīng)用
摘 要:自上世紀(jì)90年代末至今,單片機在我國各種電子產(chǎn)品開發(fā)中被廣泛應(yīng)用,技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)步,本文通過例舉單片機在實施控制、自動測試、智能儀表、家電、通訊等多方面應(yīng)用,其特點控制準(zhǔn)確、對電網(wǎng)無污染、無射頻幅射干擾,光電隔離等措施,使控制器的抗干擾能力大大增強。本文試討論單片機在各個領(lǐng)域的應(yīng)用及前景,為以后的實踐提供思路多樣性。
關(guān)鍵詞:單片機 電子產(chǎn)品 節(jié)能 應(yīng)用
1、單片機在電動機節(jié)能控制中的應(yīng)用
在電動機運行過程中,大部分時間機器處于輕載或變動負(fù)載下,負(fù)載一般低于60%的額定負(fù)載。電動機節(jié)能控制技術(shù)成為提高效率的必然要求,整個行業(yè)轉(zhuǎn)向節(jié)能裝置的研發(fā)。最新電動機節(jié)能控制器應(yīng)運而生,這種節(jié)能裝置是附加于不同應(yīng)用場合的電動機上獲得節(jié)能效果的。采用單片機技術(shù),由三端雙向可控硅組成三相調(diào)壓電路,是電動機節(jié)能裝置中一種新的節(jié)能控制器。
單片機節(jié)能控制器的節(jié)電原理。通常情況下,定子銅損,轉(zhuǎn)子銅損、鐵損,機械損耗是電動機運行時三種基本損耗。其中定子銅損,轉(zhuǎn)子銅損、鐵損耗與電動機運行時的電壓與電流的平方成正比。通過降低電機繞組端電壓可以在電動機空載、輕載運行時,起到節(jié)約電能之目的。根據(jù)對不同元件的調(diào)壓設(shè)計的節(jié)能裝置目前都分為三大類:電抗器調(diào)壓,電機定子繞組星三角轉(zhuǎn)換調(diào)壓,雙向晶閘管調(diào)壓,這幾種由調(diào)壓原理指導(dǎo)設(shè)計的節(jié)能裝置從穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)效益出發(fā),雙向晶閘管調(diào)壓的技術(shù)被得到的更廣泛的應(yīng)用。
2、單片機在人際語言互動方面的開發(fā)利用
(1)設(shè)計初衷。語言是人類特有的通信方式,在漫長的人類社會發(fā)展過程中發(fā)揮著無可比擬的作用。讓機器“說話”一直是電子技術(shù)不斷努力的方向,語言合成是人機語聲通信的一個重要組成部分。近年來,隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,多種外圍電路簡單性價比高專用語音處理芯片相繼問世,如uM6101、8P101等。但這些芯片多缺乏“智能”組合合成的能力,有的甚至只能實現(xiàn)簡單的語音錄放功能,因此,應(yīng)用范圍受到一定的限制。最近一些研發(fā)人員利用單片機改造電子鬧鐘的語音自動報時功能在單片機的智能化應(yīng)用方面邁出了建設(shè)性的步伐。
(2)軟件設(shè)計原理。波形編碼技術(shù)在眾多語音合成編碼方案脫穎而出,讓單片機工作在定時計數(shù)方式,當(dāng)單片機接收到需報時(或整點自動報時,或定鬧時間到)的請求時,壓縮固化在EPROM中的語音數(shù)據(jù)編碼,單片機就能根據(jù)不同應(yīng)用場合的實際情況,自動組合,調(diào)用不同的編碼語音數(shù)據(jù),實現(xiàn)語音的“智能”組合合成。電路的工作原理是:根據(jù)當(dāng)前計時值,取出事前經(jīng)編碼壓縮固化在EPROM中的相應(yīng)語音數(shù)字信號,經(jīng)解碼組合,送至單片機Pl口作D/A變換,然后經(jīng)平滑濾波和功放,還原成報時語音。鑒于語音報時電子鬧鐘的詞匯量不大,要求注重語音的合成質(zhì)量。本系統(tǒng)EPROM中所存貯的語音數(shù)據(jù)和常用數(shù)字聲等音節(jié)。獲得相應(yīng)的語音報時信號,分時調(diào)用對應(yīng)的語音數(shù)據(jù)。當(dāng)接收到外部請求脈沖時,單片機按“點”+“分”的組合方式,經(jīng)解碼送往單片機P,口作D/A變換。
(3)硬件設(shè)計原則。降低功耗和降低制作成本節(jié)約有限空間、有效布局是總體設(shè)計原則,根本出發(fā)點是盡量縮短CPU的運行時間,延長待機時間。具體設(shè)計時鑒于袖珍型便攜需用干電池供電的特點盡可能多使用80C31和27C256等低功耗CMOS芯片,只在需要報時時才接通功放和DZA等支路的電源,從而使整機靜態(tài)工作電源下降到0.6mA,即使兩節(jié)普通5號電池,也能滿足將近一個月的供電要求,達(dá)到降低功耗的目的。其次是,減少芯片數(shù)量,如采用數(shù)據(jù)和程序存貯器多合為一,實現(xiàn)一芯多用。在此時是將單片機設(shè)置成空閑節(jié)電運行方式,同時在硬件上采用電子開關(guān)。具體措施是:1.將單片機設(shè)置成空閑節(jié)電運行方式。2.多用中斷方式,少用軟件查詢。3.采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)的程序散轉(zhuǎn)方法,減少程序的執(zhí)行時間。4.充分利用CPU內(nèi)部的定時/計數(shù)器,少用軟件定時、計數(shù)。
3、單片機開發(fā)在自動報警控制器的應(yīng)用
(1)自動報警控制器重要性�；馂�(zāi)危害自古有之,城市化進(jìn)程的加快,使火災(zāi)預(yù)防工作已成為保障人民財產(chǎn)安全的重中之重。伴隨電子技術(shù)的發(fā)展,形成以電子集成電路為代表的防火報警產(chǎn)品。20世紀(jì)八九十年代以來,隨著微型計算機的開發(fā)利用,出現(xiàn)了以微機為核心的火災(zāi)報警控制器,它的廣泛安裝與使用,理想的防火報警裝置,使人們對火災(zāi)的控制能力大大增強,大大降低危害損失。
(2)單片機在設(shè)計原理。在開發(fā)利用單片機時,應(yīng)對它的串行通訊口的性能充分加以利用。以微機為核心的火災(zāi)自動報警控制器最初是晶體管繼電器為分立元件的產(chǎn)品就是很好的例子。通用火災(zāi)報警控制器的主要心臟部件是MCS51系列單片機,通過它來接收火災(zāi)探測器的報警信號,經(jīng)過確認(rèn)后,發(fā)出聲光報警,顯示報警位置,并能發(fā)出控制信號啟動消防設(shè)備,迅速滅火。另外兼有現(xiàn)場編程、事故廣播、打印、自檢等功能�？偩�制報警控制器工作時,主要采用火警與故障自動交替巡回檢測技術(shù),控制器不斷地對所有探測器、建筑布線和報警控制器進(jìn)行故障巡檢,能及時報警,同時,火警信號優(yōu)于故障信號�？梢�,從信號的接收到處理,從時,產(chǎn)品不但功能多,體積小,而且形式多樣,既可掛在墻上,又可做成臺式或柜式,操作簡單直觀,總線制報警控制器是利用單片機的串行口進(jìn)行信號的輸入、輸出。輸入和輸出全部采用二總線,即兩根線,每兩根為一路,每一路可帶127個報警信號,每一報警信號有一地址號,出現(xiàn)故障和火警時,由總線將信號輸入,顯示報警點的地址。這樣只利用單片機本身的串行口,就可帶一百多個報警信號,如果再對其進(jìn)行擴(kuò)展,8路就可帶1096個探頭,而從控制器引出的也只有十幾根線。單片機串行口的利用問題:l)設(shè)計系統(tǒng)硬件、軟件時,要考慮并行口硬件復(fù)雜、軟件簡單、而串行口正好相反的特點,針對不同的控制對象,具體分析,靈活對待;2)要充分認(rèn)識單片機串行口在控制方面的作用,它不僅僅是與主機通訊的接口,還可以作為信號的輸入、輸出口;3)開發(fā)利用單片機時要從整體出發(fā),決不能因某一部分的優(yōu)化而影響整個控制系統(tǒng)的性能。
結(jié)語
綜上所屬,單片機的廣泛應(yīng)用提高了“智能化”電子產(chǎn)品功能功能、性價比高、為科技工作者提供方便,極具市場開發(fā)價值。采用單片機實現(xiàn)智能組合合成語音的原理和方法,極易移植應(yīng)用到通訊、工業(yè)交通(汽車、火車的自動報站),商品自動報價,防盜報警,家用電器辦公設(shè)施等領(lǐng)域。單片機與其他功能元件的合成技術(shù),曾被實際運用,現(xiàn)場運行情況表明,控制器工作穩(wěn)定可靠,有較好的節(jié)能效果,這種控制方式、實現(xiàn)方法及節(jié)能的顯著效果,必將給節(jié)能控制等多領(lǐng)域的發(fā)展帶來廣闊的前景。
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