單片機(jī)控制系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

黃志軍

摘 要：當(dāng)前，單片機(jī)在我們的生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的運(yùn)用。它功能強(qiáng)大，基本性能穩(wěn)定，在運(yùn)行的過(guò)程中具有優(yōu)良的特性。單片機(jī)獨(dú)特的設(shè)計(jì)使其功能能夠很好地得以發(fā)揮。本文對(duì)單片機(jī)控制的系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)總方案做了簡(jiǎn)單的介紹，在此基礎(chǔ)上分別對(duì)硬件和軟件系統(tǒng)做了進(jìn)一步的研究，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，以保證單片機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中能夠保持穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)經(jīng)濟(jì)也在得到快速的提高。在此基礎(chǔ)上，電路系統(tǒng)也不斷向著集成化的方向發(fā)展，相關(guān)技術(shù)也在不斷成熟和完善，并且能夠在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中收到良好的效果。其中，單片機(jī)的發(fā)展尤為迅速，其不僅向著高度集約化的方向發(fā)展，同時(shí)在一定程度上也降低了技術(shù)成本，使單片機(jī)在生產(chǎn)中得到了普遍的運(yùn)用。

1 單片機(jī)控制的系統(tǒng)

在單片機(jī)系統(tǒng)中，CPU處于一個(gè)非常重要的地位，能夠發(fā)揮全局指導(dǎo)性作用。隨著這一部分系統(tǒng)的升級(jí)，單片機(jī)系統(tǒng)將會(huì)有效地提高工業(yè)的運(yùn)行效率，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程變得更加方便。在單片機(jī)系統(tǒng)中，設(shè)計(jì)這一環(huán)節(jié)非常的重要，不僅要對(duì)整體的運(yùn)行方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)也要充分地對(duì)單片機(jī)進(jìn)行選擇。在此基礎(chǔ)上，對(duì)各類檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行建模以及階段性設(shè)計(jì)部署非常關(guān)鍵；硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及整個(gè)調(diào)試程序也發(fā)揮著重要的實(shí)際作用。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，要能夠做到實(shí)事求是，注重對(duì)綜合程序以及利弊進(jìn)行權(quán)衡，在此基礎(chǔ)上，不僅要對(duì)具體的規(guī)格和工藝參數(shù)進(jìn)行了解，同時(shí)還要對(duì)測(cè)量的范圍進(jìn)行研究。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，擁有靈活的應(yīng)變能力是非常必要的，這有利于促進(jìn)我們根據(jù)不同的情況對(duì)軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)對(duì)象的性能和相關(guān)狀態(tài)進(jìn)行了解，可以使我們對(duì)模型設(shè)計(jì)充分進(jìn)行把握。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總方案

在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)前，首先需要對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行了解。控制對(duì)象直接影響到系統(tǒng)的性能，在實(shí)際的運(yùn)行中可能還會(huì)導(dǎo)致一些細(xì)則出現(xiàn)差異。設(shè)計(jì)的方案有多種，要根據(jù)具體、實(shí)際的需求對(duì)設(shè)計(jì)種類進(jìn)行選擇，但總體上要有閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)。此外，檢測(cè)原件在整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)中也具有重要的作用，能夠影響到單片機(jī)系統(tǒng)的精度和準(zhǔn)確度。在整個(gè)控制系統(tǒng)中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)處于一個(gè)比較關(guān)鍵的部分，因此在實(shí)際確定的過(guò)程中，需要根據(jù)實(shí)際的需求對(duì)其進(jìn)行確定，并在很大程度上要對(duì)算法進(jìn)行一定的兼顧，這樣才能將系統(tǒng)的基礎(chǔ)部位打牢。根據(jù)系統(tǒng)的整體規(guī)格，對(duì)其外圍設(shè)施進(jìn)行確定，并根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行原理將其繪制成圖，以實(shí)現(xiàn)之后設(shè)計(jì)部分方案。

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)系統(tǒng)向著集成化的方向發(fā)展，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程包括控制線、存儲(chǔ)器和計(jì)算器。在這種情況下，擴(kuò)展接口非常有必要?？梢酝ㄟ^(guò)購(gòu)買接口板擴(kuò)展接口，也可以通過(guò)設(shè)計(jì)相匹配的芯片對(duì)接口進(jìn)行擴(kuò)展。

3.1 擴(kuò)展存儲(chǔ)器

在單片機(jī)的系統(tǒng)中需要一定功能和容量的存儲(chǔ)器對(duì)相關(guān)的數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行存儲(chǔ)，因此對(duì)單片機(jī)對(duì)其實(shí)際容量要求更高。在對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展之前，首先需要對(duì)單片機(jī)的數(shù)據(jù)和種類進(jìn)行了解，而且要對(duì)單片機(jī)的數(shù)據(jù)和程序進(jìn)行分別存儲(chǔ)，以防數(shù)據(jù)丟失。

3.2 擴(kuò)展模擬量輸入通道

在對(duì)通道進(jìn)行處理時(shí)，首先需要對(duì)其做出實(shí)際判斷，以此來(lái)充分確定數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)以及所要運(yùn)行的形式。一般情況下，人們比較常用的是與S/H形式相結(jié)合的A/D形式，這樣的選擇可使二者彼此實(shí)現(xiàn)共享。但是在相關(guān)檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)S/H進(jìn)行多路選擇。在選擇轉(zhuǎn)換器的過(guò)程中，首先要對(duì)其進(jìn)行考慮，不要首先將其加入設(shè)計(jì)的過(guò)程中，以免后續(xù)對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)換。一般情況下，轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越低，與系統(tǒng)的匹配度也就越高。

3.3 擴(kuò)展模擬量輸出通道

模擬量所輸出的通道在很大程度上起到關(guān)聯(lián)的作用，能夠在執(zhí)行過(guò)程中將執(zhí)行機(jī)構(gòu)有機(jī)地聯(lián)系到單片機(jī)系統(tǒng)中。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要充分地對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的相關(guān)類型進(jìn)行考慮。此外，還需要對(duì)通道的數(shù)量，以及收集數(shù)據(jù)的方式進(jìn)行相關(guān)分析，只要能夠保證單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出就可以完全達(dá)到目的。在很多情況下，執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有辦法直接對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，需要將轉(zhuǎn)換器進(jìn)行處理之后才能實(shí)現(xiàn)目的。

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

軟件系統(tǒng)在單片機(jī)系統(tǒng)中具有控制作用，在一定程度上能夠?qū)?zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。在對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先需要保證軟件的穩(wěn)定性，將其優(yōu)點(diǎn)明顯地表現(xiàn)出來(lái)，不僅要達(dá)到軟件系統(tǒng)整個(gè)狀態(tài)進(jìn)行顯示，還要保證硬件和軟件之間相互配合，使兩者處于一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下，以使其價(jià)值得以體現(xiàn)。應(yīng)用軟件開發(fā)價(jià)值比較大，能夠滿足人們的實(shí)際需要。在開發(fā)過(guò)程中，首先需要對(duì)模塊的功能屬性進(jìn)行區(qū)分，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行良好的規(guī)劃，制作出設(shè)計(jì)流程，為軟件的編寫科學(xué)地選擇相關(guān)的語(yǔ)言，使整個(gè)系統(tǒng)完整運(yùn)作，形成一個(gè)共同的、完整的程序。

5 系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試主要包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。對(duì)硬件進(jìn)行調(diào)試主要是將設(shè)計(jì)過(guò)程中一些故障排除，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)工藝也需要受到排查。對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試，主要是為了對(duì)軟件中的運(yùn)行數(shù)據(jù)和代碼進(jìn)行掌握，以保證數(shù)據(jù)代碼的正確輸入，使其能夠快速地運(yùn)行起來(lái)。在對(duì)硬件和軟件分別進(jìn)行調(diào)試后，可以根據(jù)這兩種的具體性能進(jìn)行綜合測(cè)試，使其在逐漸完善的過(guò)程中完美地契合在一起。

6 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在市場(chǎng)中的應(yīng)用逐步擴(kuò)大。在對(duì)單片機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中，需要對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成進(jìn)行準(zhǔn)備。在此基礎(chǔ)上，要用正確的方式對(duì)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行培養(yǎng)，對(duì)硬件和軟件進(jìn)行全方位的調(diào)試。只有嚴(yán)格做好這些工作，才有可能真正實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]任俊龍.基于AVR單片機(jī)的空氣凈化器控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].合肥工業(yè)大學(xué)，2010.

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（作者單位：湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)校）