硬件型号：STM32F103

系统版本：控制系统

原则

单片机由运算装置、控制器、存储器和输入/输出装置组成。

单片机自动完成交给它的任务，即单片机执行程序的过程，即执行指令的过程，所谓指令就是把要求单片机执行的各种操作以命令的形式写下来，这是在设计人员给它的指令系统中决定的，一条指令对应一个基本的操作；单片机可以执行所有的指令，是单片机的指令系统，不同种类的单片机，其指令系统也不同。

为了使单片机能够自动完成某一特定任务，必须将要解决的问题编译成一系列指令(这些指令必须是所选单片机能够识别并执行的指令)，这一系列指令的集合就成为程序，该程序需要预先存储在具有存储功能的元器件——存储器中。内存由许多存储单元(最小的存储单元)组成。就像一个大建筑物由许多房间组成一样，指令被存储在这些单元中，这些单元中的指令被取出并执行。就像大型建筑物中的每个房间都分配一个唯一的房间号一样，每个存储单元也必须分配一个唯一的地址号。这个地址称为存储单元的地址，因此，一旦知道了存储单元的地址，就可以找到存储单元，并且可以提取并执行存储在其中的指令。

程序通常是顺序执行的，所以程序中指令也存储在序列中，单片机的程序的执行能够拿出这些指令和执行，必须有一个组件可以跟踪指令的地址，该组件是程序计数器PC(包括在CPU),开始时的执行计划，分配的地址第一个指令程序的电脑，然后获取要执行的每个命令。PC中的内容会自动增加。增量的大小由该指令的长度决定，可以是1、2或3，从而指向下一条指令的起始地址，保证指令的顺序执行。

应用程序

1. 节能控制

由于智能电子设备可能会经常进行，对这些设备的能耗要求非常高，所以往往会设计一些节能控制模块来提高智能电子设备的待机时间。单片机技术在节能控制中的应用主要分为以下几个方面：一是处于出门状态的智能电子设备，大多处于轻载模式，此时就需要在保证其基本功能的前提下，通过节能控制进一步降低功耗。通过智能电子设备中的数据采集，单片机可以大致推断出当前设备处于低负荷状态，然后可以降低输出的电压和电流，达到节能的目的；其次，单片机可以控制能耗的节奏。例如，在小米手环中，可以收集人的心率、睡眠和运动步数，这些数据将存储在本地，并以分钟为单位报告。不上报信息时，设备处于低能耗状态。当信息上报时，会有一定的网络传输消耗。单片机可以控制能耗节奏，将手环大部分时间控制在低能耗状态下，使待机时间达到72小时以上。

2. 智能语音设备

为了提高智能电子设备的智能化，可以允许人类通过简单的语言进行控制，达到语音人机交互的目的。目前，语音处理芯片已经开发出来，并开始在智能电子设备中应用。单片机在智能语音设备中的应用主要分为以下两个部分：一是软件设置，由于单片机可以通过编程来处理一些业务逻辑，所以可以运行智能语音处理过程。例如：在导航智能电子设备中，可以提取一些道路名称、距离等，然后播放；同时，还可以选择不同的名人语音进行播出，真正实现智能定制化运营，更好地满足用户需求；其次，在硬件设计方面，由于智能语音设备消耗大量资源，为了更好地延长产品的待机时间，将采用单片机技术对产品的功耗进行动态控制，进一步降低功耗。同时，还可以通过单片机技术提高硬件的响应时间，进一步提高用户体验。

3.报警控制

对于一些电子设备，会有自动报警设置，报警控制也是单片机技术领域经常用到的，主要体现在以下几个方面：第一，对于一些自动报警装置，如：家中经常使用的火灾报警器是在一定条件下对外在环境中开启的智能报警设备。如果室内烟雾浓度达到一定水平，或者外部数据采集达到一定状态，就会自动触发报警设置，从而实现智能报警功能；其次，对于一些智能电子设备，如果外部环境超出了设备的工作环境范围，或者设备出现了一些异常情况，就会触发自身的报警机制，这样用户就可以及时了解设备的运行细节，并根据报警信息提供解决方案。例如，在一些工厂中，经常安装一些设备来监控工厂的生产环境。当有异常数据产生时，产生告警。为保证设备的正常运行，需要设备维护人员及时进行处理，避免出现重大故障。

4. 医疗设备

随着医疗设备技术的不断提高，单片机开始在医疗设备中得到广泛的应用，主要体现在：一是智能监控患者的身体特征数据，一些医疗设备可以安装在患者身上，并采集身体的数据，然后与后台的控制系统进行交互，如果患者的身体特征出现异常，就会及时产生报警。例如，一些医疗设备可以监测病人的心跳、脉搏、血压等，发现异常及时呼叫医生处理。其次，在操作过程中也使用了一些智能电子设备。例如，部分手术需要在病人体内进行。在避免手术的情况下，可以控制智能设备完成手术过程，进一步减少患者的痛苦，提高患者身体恢复的速度。第三，智能体检数据分析设备可以输入用户的体检数据，然后输入到分析设备中。通过与正常数据的比较，可以及时预测和诊断用户的身体疾病。随着我国医疗技术水平的不断提高，单片机技术的应用越来越广泛，提高了医疗技术水平，更好地维护了患者的健康。

(图片来自互联网)