單片機物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

單片機技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)電子產(chǎn)品中的應(yīng)用分析

現(xiàn)如今，電子科技已成為推動工業(yè)社會發(fā)展以及計算機信息社會建立的不可或缺的動力，也徹底改變了人類的生活方式。從生活娛樂到交流通信，從工業(yè)控制到自動技術(shù)，給人們帶來聲、光、電等身臨其境的感官享受，在工業(yè)控制的施工作業(yè)中，其精確的自動控制以及管理系統(tǒng)，不僅大大節(jié)省了人工管理成本，也提高了管理精度和效率，電子設(shè)備從各方面影響著整個世界的進程，而這一切都依賴于電子產(chǎn)品控制系統(tǒng)，即單片機技術(shù)的發(fā)展。

一、單片機的原理與概念

單片機的產(chǎn)生與發(fā)展，離不開計算機科技的發(fā)展。早期的電子產(chǎn)品設(shè)備只能依靠簡單的電流效應(yīng)來控制傳感器或機械部件實現(xiàn)控制功能，這種控制方法功能單一，且功能執(zhí)行率低。隨著計算機科技的發(fā)展，直到20世紀(jì)80年代超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，才標(biāo)志著單片機技術(shù)正式走上舞臺。大型工業(yè)行業(yè)的電子控制設(shè)備既復(fù)雜且笨重，不易于部署，然而隨著電子娛樂設(shè)備走人千家萬戶，以及機械小型化、智能化和集成化的發(fā)展，要對其實現(xiàn)控制功能，龐大的電子控制系統(tǒng)，很顯然無法應(yīng)用于流通及普通商業(yè)領(lǐng)域。因此，需要借助于集成電路的優(yōu)勢，將所有控制、反饋、運算以及存儲等眾多功能的小型計算機操作系統(tǒng)集成到一枚芯片上，實現(xiàn)普通計算機系統(tǒng)的所有功能，這一切功能只需要在一片小小的芯片上執(zhí)行，由于其相對于傳統(tǒng)的計算機控制系統(tǒng)來說功能齊全且體積小，因此，被廣泛應(yīng)用于家庭娛樂、工業(yè)控制、航空航天等各個方面。

二、單片機的發(fā)展歷史

（1）概念提出：單片機從誕生之初，就是為了解決工業(yè)設(shè)備以及電子設(shè)備的控制問題，與傳統(tǒng)計算機系統(tǒng)采用桌面式控制方式的概念相反，單片機的設(shè)計初衷就是為了解決工業(yè)控制系統(tǒng)以及流通電子設(shè)備內(nèi)部空間狹小、結(jié)構(gòu)緊湊的問題，因此，對其結(jié)構(gòu)以及集成方式的設(shè)計，成為最開始就需要確定的標(biāo)準(zhǔn)，成為單片機的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一直沿用至今。

（2）功能擴展：由于電子設(shè)備功能的日趨多樣與復(fù)雜化，對于單片機設(shè)計來說，這一階段的主要任務(wù)就是根據(jù)具體服務(wù)對象，了解各種電子設(shè)備需要實現(xiàn)的功能，促進單片機設(shè)計不斷滿足各行各業(yè)的發(fā)展需求。

（3）系統(tǒng)形成：隨著單片機在社會經(jīng)濟生活中的應(yīng)用范圍越來越大，各行業(yè)接口電路的完善，帶動了其設(shè)計功能不斷完善和發(fā)展，單片機的功能設(shè)計已逐步成熟，在微電子技術(shù)的推動作用下，現(xiàn)在的單片機已能完全集中整個電子控制行為，并進行系統(tǒng)式的分析處理，正式邁入了系統(tǒng)化控制方案的范疇。

三、單片機技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)電子設(shè)備中的應(yīng)用

物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)核心，就是應(yīng)用計算機網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，通過網(wǎng)絡(luò)指令向電子設(shè)備中的控制系統(tǒng)下達命令，完成各種功能的操作，相對于傳統(tǒng)的人力操作方式來說，消除了地點的阻礙，使得人們在遠距離外也可以控制電子產(chǎn)品，可以隨時掌握如工業(yè)設(shè)備、飛行器具或電子設(shè)備的運行情況，極大地提高了工作效率，降低了人力成本。同時，由于其可以遠距離進行操作，因此，對于危險環(huán)境或者人工難以到達的區(qū)域，都能實現(xiàn)有效的管理。因此，對于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)來說，單片機是促使物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)發(fā)展的重要因素。

3.1單片機在電子監(jiān)控行業(yè)的應(yīng)用

單片機技術(shù)徹底改變了電子監(jiān)控以及門禁安全監(jiān)控的工作方式。隨著生活水平的提高、物質(zhì)生活的改善，人們對于安全監(jiān)控的要求提高。傳統(tǒng)的電纜式閉路監(jiān)視設(shè)備，只能通過電視光纜連接監(jiān)視器與錄像機，其改造投入大，且需要安全人員全天24h不間斷觀察監(jiān)控探頭，才能及時發(fā)現(xiàn)異常情況，當(dāng)人們外出時，對于異常情況根本無法及時做出應(yīng)對措施，同時，暴露的監(jiān)控設(shè)備還容易被蓄意破壞。普通家庭根本無法投入如此大的人力與物力，因此長久以來，電子監(jiān)控只在公務(wù)事業(yè)機關(guān)以及大型企業(yè)普及，無法走入普通家庭。

而利用了單片機物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)控設(shè)備，隨著計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及無線網(wǎng)絡(luò)的普及，不僅可以通過物聯(lián)網(wǎng)控制手段，隨時遠程控制監(jiān)控設(shè)備的鏡頭拉伸、旋轉(zhuǎn)、報警以及取證操作，同時，由于可以利用無線傳輸，因此，在部署監(jiān)控設(shè)備時不需要考慮監(jiān)控電纜的架設(shè)，同時，還可以做到不管身在何處都能實時查看監(jiān)控畫面，對于各種異常情況都能及時作出反應(yīng)，保障居家安全和工業(yè)設(shè)備等設(shè)施的安全運行。

3.2單片機在工業(yè)生產(chǎn)管理中的應(yīng)用

由于行業(yè)本身的特性，工業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)的工作環(huán)境一般為高溫、高熱、高壓的極端環(huán)境，甚至不可避免地會產(chǎn)生有毒氣體以及輻射污染，這種極端環(huán)境的管理工作人力不可勝任，因此，只能采取機械控制手段進行監(jiān)控及管理工作。傳統(tǒng)的單一式控制設(shè)備只具有控制功能，而不具備數(shù)據(jù)分析以及工作環(huán)境監(jiān)控等功能，因此，危機反應(yīng)意識差，往往只能等到安全事故發(fā)生時才能做出應(yīng)對措施，而由于現(xiàn)場的環(huán)境惡劣，通常還需要做好事故現(xiàn)場的安全排查工作才能夠允許施工人員進入，在此之前只能束手無策。

利用單片機嵌入式系統(tǒng)的高度集成化特點，對于人力無法到達的區(qū)域，可以在現(xiàn)場隨時控制、監(jiān)督及評估各種工業(yè)儀器及設(shè)備的運行運轉(zhuǎn)情況，對于可能發(fā)生的工業(yè)事故可以作出風(fēng)險預(yù)估，隨時掌握工業(yè)生產(chǎn)動態(tài)。而且通過在多個關(guān)鍵設(shè)施及通道安裝控制器，可以在危機發(fā)生時迅速切斷蔓延通道，將損失降到最低，提高企業(yè)風(fēng)險自査及自救能力。

3.3單片機在航空導(dǎo)航、飛行安全及定位中的應(yīng)用

人類社會所有科技的發(fā)展，都有著千絲萬縷的聯(lián)系，它們互相推進又互相作用。人類的航空發(fā)展史，便是結(jié)合了航空產(chǎn)業(yè)、電子科技、無線電通信技術(shù)、衛(wèi)星定位系統(tǒng)、計算機導(dǎo)航設(shè)備、自動駕駛系統(tǒng)等各方面高科技。

自20世紀(jì)初葉飛機被發(fā)明以來，飛行員只能通過目視或陀螺儀來確定飛行方位和高度，這些方法均會受到天氣因素的干擾，因此，嚴(yán)重制約了航空業(yè)的發(fā)展。但是隨著高科技電子設(shè)備的應(yīng)用，航空飛行逐步擺脫了人力導(dǎo)航限制，自動導(dǎo)航技術(shù)已成為主要的技術(shù)方式，有效地降低了飛行員的工作量，而且其具有精確的航線控制能力，同時，通過物聯(lián)網(wǎng)分析技術(shù)，導(dǎo)航中心可以隨時對飛行過程中各主要部件的飛行狀態(tài)進行指導(dǎo)及安全監(jiān)管，必要時可以通過電子設(shè)備控制程序接管飛行控制系統(tǒng)，保證飛行安全。微軟公司在2016年宣布，將與羅羅公司合作，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對航空發(fā)動機的飛行狀態(tài)進行全方位的監(jiān)測，以提高航空發(fā)動機的工作穩(wěn)定性和安全性。

結(jié)語

單片機技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的應(yīng)用只是一部分，其在人類生活娛樂、通信電子、基建行業(yè)以及國防建設(shè)等各個行業(yè)都已得到應(yīng)用，在信息化社會以及人工智能科技逐步繁榮的今天，其在人機交流、語音控制等方面的發(fā)展更是值得期待，不管是在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)還是在其他行業(yè)，必須全面推行單片機控制領(lǐng)域的研發(fā)和教育工作，跟隨信息時代的全球化經(jīng)濟發(fā)展步伐。

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