試論單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用

羅志強(qiáng)

摘要：單片機(jī)技術(shù)（Single Chip Microcomputer Technique）在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)（Electrical Driving System）中的應(yīng)用有著非比尋常的價(jià)值和意義，單片機(jī)技術(shù)在電氣沖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行中是較為常見的一種技術(shù)類型，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用不僅僅能夠提高電氣傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的高效性，還能夠提高電力傳動(dòng)系統(tǒng)的整體質(zhì)量。從我國電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中不難發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)技術(shù)在電氣系統(tǒng)的運(yùn)行過程中尚處于初級(jí)發(fā)展階段，在某些重要方面還值得進(jìn)一步研究和探討。筆者將根據(jù)相關(guān)工作經(jīng)驗(yàn)，簡要分析單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用前景，與此同時(shí)簡要分析單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)展以及EFT技術(shù)的發(fā)展等基本情況，采用具體實(shí)例（MCS80C196系列單片機(jī)）分析單片機(jī)技術(shù)在電氣傳統(tǒng)系統(tǒng)中的高效應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)技術(shù)；電氣傳動(dòng)系統(tǒng)；應(yīng)用價(jià)值

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）22-0216-02

隨著我國經(jīng)濟(jì)水平突飛猛進(jìn)，人民生活水平的不斷提高以及各項(xiàng)技術(shù)的不斷進(jìn)步等，我國的單片機(jī)技術(shù)逐漸在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中得到越來越廣泛的應(yīng)用[1]。從某種意義上來看，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。一般而言，單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用于電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，主要是利用了單片機(jī)技術(shù)的嵌入特點(diǎn)，使得電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的諸多性能能夠在某種程度上達(dá)到更大的提高，以期能夠更好地推進(jìn)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的可靠性與應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)相關(guān)研究資料結(jié)果顯示，單片機(jī)技術(shù)在我國電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用時(shí)間比較短，大約十幾年，而單片機(jī)本身所具有的特點(diǎn)，如體積非常小、功能非常強(qiáng)大等，在我國的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中發(fā)展較快，逐漸被各行各業(yè)所接受。隨著我國人民生活水平的提高，單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用范圍越來越廣泛，也相應(yīng)滿足了不同用戶的不同需求，讓人們逐漸依賴與單片機(jī)技術(shù)。

現(xiàn)階段來看，我國單片機(jī)以MCS51系列為主，但是在一些較為復(fù)雜的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，MCS51系列已經(jīng)無法滿足相關(guān)要求。

1 單片機(jī)技術(shù)的基本概念以及應(yīng)用前景

1.1單片機(jī)技術(shù)的基本概念

單片機(jī)是一種集成形式，可以將設(shè)備的部件以及處理器等集中到一個(gè)芯片上，雖然此種芯片的形態(tài)比較小，但是包含了計(jì)算機(jī)的 所有使用功能[2]?；诖?，人們經(jīng)常將單片機(jī)作為微型計(jì)算機(jī)來使用。由于單片機(jī)的類型非常多，所以在存儲(chǔ)空間方面有較大差距。一般情況下，較為常見的單片機(jī)結(jié)構(gòu)有以下2種：1）HARVARD結(jié)構(gòu)；2）PRINCETON結(jié)構(gòu)[3]。單片機(jī)的主要功能之一便是能夠高效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，在實(shí)際的應(yīng)用過程中以HARVARD結(jié)構(gòu)形式為主，操作過程中應(yīng)用HARVARD結(jié)構(gòu)能夠起到更為方便的作用。另外一個(gè)角度來看，單片機(jī)技術(shù)操作中需要使用人工，因此才能夠在不同的領(lǐng)域中所廣泛應(yīng)用，更好地融入到不同的工作環(huán)境之中。

1.2單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用前景

1.2.1我國現(xiàn)階段單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的發(fā)展

隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，在單片機(jī)內(nèi)部所設(shè)置的零部件也越來越多，部分單片機(jī)內(nèi)部甚至設(shè)置了CAN等居于網(wǎng)絡(luò)控制模塊[4]。還有些單片機(jī)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)中設(shè)計(jì)了變頻控制功能，此種類型的功能使用具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，與此同時(shí)還能夠使得此種單片機(jī)具有更為快捷使用的基礎(chǔ)功能。

1.2.2單片機(jī)EFT技術(shù)的發(fā)展

我國單片機(jī)EFT技術(shù)的發(fā)展也有著很大的進(jìn)步，尤其是單片機(jī)技術(shù)凸顯除了更為新型的抗干擾技術(shù)，如EFT技術(shù)，當(dāng)電路的信號(hào)受到外界干擾時(shí)，在波形上會(huì)形成各種毛刺信號(hào)，如果交替使用RC濾波與施密特電路勢必會(huì)消除上述所使用的毛刺信號(hào)，最終能夠?qū)⑾到y(tǒng)的正常工作給做好。

以MCS80C196系列單片機(jī)硬件系統(tǒng)的構(gòu)成來看，主要包括以下幾個(gè)方面：（1）單片機(jī)系統(tǒng)；（2）電氣主回路。本文所研究的MCS80C196系列單片機(jī)主要構(gòu)成是16位總線的單片機(jī)系統(tǒng)，相比起MCS51系列單片機(jī)系統(tǒng)，MCS80C196系列單片機(jī)硬件系統(tǒng)在以下幾個(gè)方面具有更大的實(shí)時(shí)性：其一，CPU中的算術(shù)邏輯單元不采用常規(guī)的累加器結(jié)構(gòu)，而是采用寄存器結(jié)構(gòu)，CPU的操作直接面向寄存器，提高了操作的速度；其二，寄存器中有專用寄存器和通用寄存器，通用寄存器的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于一般CPU的寄存器，因此可以為終端服務(wù)程序中的變量制定專門的寄存器，大大提高了程序設(shè)計(jì)方式；其三，MCS80C196系列單片機(jī)具有WG（ 波形發(fā)生器）功能，不用外圍元器件也可以生成PWM波形，WG具有更為靈活的調(diào)節(jié)功能，這對于PMW功率放大器來說具有更為關(guān)鍵性的作用，能夠有效防止IGBT沒有退出飽和而和另外一個(gè)已經(jīng)導(dǎo)通過的IGBT形成電源短路情況；其四，MCS80C196系列單片機(jī)具有更高效率和更高執(zhí)行速度的指令系統(tǒng)，能夠有效增加事件處理器陣列（EPA）、外設(shè)事務(wù)服務(wù)器（PTS）等使用功能，從而快速完成電流的轉(zhuǎn)換過程，滿足系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)時(shí)間要求。從MCS80C196系列單片機(jī)的電氣主回路角度來看，主要包括WG1和報(bào)警信號(hào)結(jié)構(gòu)功能。上述功能均采用H橋，使用大功率的硅管形成直流，并且并入大容量的電容后主動(dòng)提供電源，采用IPM中的IGBT結(jié)構(gòu)形成H橋，并且施工PWM進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，加入一定的周邊電路之后再進(jìn)行使用。

1.2.3低噪聲布線技術(shù)

相比起傳統(tǒng)的單片機(jī)技術(shù)，電源是集成電路外殼的對稱引腳，一般情況下均分布于對稱點(diǎn)上，如右上和左下[5]。此種情況下，電源的噪聲能夠通過整塊芯片，最終干擾到單片機(jī)的內(nèi)部電路。那么，如果把電源放在相鄰的引腳上，不僅僅能夠降低整個(gè)芯片的電流，還能夠布置電路板上的耦電流，在很大程度上降低了系統(tǒng)的噪音[6]。

2 單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

由于單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展越來越強(qiáng)烈，所以電氣傳動(dòng)系統(tǒng)也得到了廣泛的發(fā)展，不僅僅在性能指標(biāo)方面功能日漸增長，在使用功能方面應(yīng)用的 領(lǐng)域也越來越廣泛[7]。從另外一個(gè)角度來看，單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用一方面能夠提高勞動(dòng)條件，另外一方面還能夠提高產(chǎn)品的整體質(zhì)量，減少資源浪費(fèi)，相應(yīng)國家綠色生態(tài)的基礎(chǔ)方針。但是，上述要求也讓電氣傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后需要得到高效且迅速的判斷，一旦判斷失誤便會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失以及社會(huì)危害等情況出現(xiàn)。尤其是電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的一些較為簡單的裝置設(shè)備，往往需要通過一些成熟的經(jīng)驗(yàn)來對 某些特定的電流與電壓等進(jìn)行判斷，在面對一些較為復(fù)雜的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)裝置時(shí)，需要建立合適的模型以及介個(gè)在線辨識(shí)的方法，對此部件的運(yùn)行更為清楚地判斷。

隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，給部分計(jì)算機(jī)程序故障的尋找?guī)順O大的挑戰(zhàn)，因此建立合適的數(shù)學(xué)模型需要對被診斷的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理的分析，防止部分故障系統(tǒng)給結(jié)構(gòu)帶來負(fù)面的影響，基于此，單片機(jī)技術(shù)在電氣傳統(tǒng)系統(tǒng)中的應(yīng)用與推廣比較重要，對電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的診斷也提出了更高的要求，使得計(jì)算機(jī)的作用更為顯著。簡而言之，單片機(jī)技術(shù)已經(jīng)逐漸成為了電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)處理的一項(xiàng)不可或缺的重要措施[8]。以MCS80C196系列單片機(jī)為例，該MCS80C196系列單片機(jī)的直流系統(tǒng)中主要有以下幾個(gè)方面組成：1）主電路；2）控制電路；3）接口電路[9]。從主電路角度來看，主要包括濾波器以及IPM模塊組成的H橋等；從控制電路角度來看，主要包括顯示器以及單片機(jī)系統(tǒng)電路等內(nèi)容；從接口電路的角度來看，主要負(fù)責(zé)將控制電路的信號(hào)進(jìn)行處理。

單片機(jī)在提高電氣轉(zhuǎn)動(dòng)控制系統(tǒng)的過程中，與此同時(shí)也給該控制系統(tǒng)添加了若干問題。單片機(jī)在系統(tǒng)運(yùn)行階段中基本起著全程控制的作用，而一旦工作人員在操作過程中出現(xiàn)操作錯(cuò)誤情況時(shí)，勢必會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)的芯片結(jié)構(gòu)被毀壞，控制系統(tǒng)機(jī)構(gòu)將失去其原有的作用，產(chǎn)生的相關(guān)后果不可預(yù)估?；诖?，系統(tǒng)在運(yùn)行階段中必須要對單片機(jī)實(shí)施檢測，將單片機(jī)在系統(tǒng)運(yùn)行中的工作狀態(tài)調(diào)整好，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)相關(guān)問題，與此同時(shí)解決上述問題的存在，充分保證單片機(jī)技術(shù)在電氣傳統(tǒng)系統(tǒng)中的具體應(yīng)用。在部分電力系統(tǒng)尤其是一些較為簡單的系統(tǒng)運(yùn)行中，相關(guān)工作人員均是依靠自身的經(jīng)驗(yàn)來執(zhí)行相關(guān)操作，往往不需要任何形式的檢測以期便可以有效判斷設(shè)備運(yùn)行過程中的電壓和電流[10]。對于一些系統(tǒng)較為復(fù)雜的設(shè)備來說，工作人員需要依靠相關(guān)檢測儀器，繼而建立好數(shù)據(jù)模型，將控制部件變成可觀看的計(jì)算機(jī)程序，大大增加其檢測的可信度。

3 結(jié)束語

綜上所述，單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用有非常重要的意義和價(jià)值，不僅僅能夠在很大程度上提高電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的整體功能，而且還提高了相關(guān)工作人員在操作過程中的穩(wěn)定性。

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