單片機在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

尹亞南+胡香玲

摘要：單片機是自動控制系統(tǒng)設(shè)計的核心，單片機具備可編程的特點，可以簡單、快速的實現(xiàn)自動化控制。本文以電機設(shè)備為研究背景，探討單片機在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：單片機；自動控制系統(tǒng)；設(shè)計

中圖分類號：TP368.12 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）11-0011-01

隨著我國工業(yè)事業(yè)的發(fā)展，自動控制系統(tǒng)成為工業(yè)領(lǐng)域中的核心，自動控制系統(tǒng)有利于提高控制的準確性，改變了傳統(tǒng)控制的方法。自動控制系統(tǒng)設(shè)計中積極引入了單片機結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮單片機結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與可靠性。單片機在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用，主要是實現(xiàn)電機的自動化，確保電機在工業(yè)領(lǐng)域中的高效性。

1 單片機技術(shù)分析

單片機在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中表現(xiàn)出了抗干擾、靈活性的特點，自動控制系統(tǒng)內(nèi)的單片機結(jié)構(gòu)，集成了CPU、外圍電路和功能單元，所有的功能模塊均由一條線連接，在很大程度上簡化了單片機結(jié)構(gòu)[1]。自動控制系統(tǒng)中引入單片機結(jié)構(gòu)，通過單片機控制整個運行系統(tǒng)，單片機要準確的安裝到自動控制系統(tǒng)內(nèi)，充分發(fā)揮單片機的控制作用，單片機嚴格按照電機對自動控制系統(tǒng)的要求，執(zhí)行各種運行操作的指令，防止電機自動控制系統(tǒng)中出現(xiàn)誤差。單片機改變了自動控制系統(tǒng)的設(shè)計狀態(tài)，促使自動控制系統(tǒng)更為簡化，表現(xiàn)出了精簡的運行方式，說明單片機在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中的重要性，合理設(shè)計自動控制系統(tǒng)中單片機的應(yīng)用，發(fā)揮單片機的控制優(yōu)勢。

2 單片機在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計

單片機在自動化控制系統(tǒng)中的結(jié)構(gòu)設(shè)計，直接關(guān)系到自動化控制系統(tǒng)在電機中的應(yīng)用情況。本文主要以單片機的軟件結(jié)構(gòu)為例，分析其在自動化控制系統(tǒng)中的實踐設(shè)計。自動化控制系統(tǒng)內(nèi)，單片機同時承擔著不同的任務(wù)，按照執(zhí)行任務(wù)的要求配置好單片機的運行參數(shù)，以便調(diào)節(jié)好各項任務(wù)的分配方式，促使自動化控制系統(tǒng)處于平衡的運行狀態(tài)。單片機結(jié)構(gòu)中采用的是μCLinux操作系統(tǒng)，該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)按照單片機的實況劃分成主程序、中斷程序兩部分，主程序用于收集自動化控制系統(tǒng)正常運行情況下單片機的各項數(shù)據(jù)，中斷程序負責故障預(yù)警和診斷。單片機在自動化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，設(shè)計了測控模塊、保護功能和人機交換功能，完善自動化控制系統(tǒng)的運行，表明單片機的設(shè)計作用。例如：自動化控制系統(tǒng)的人機交換模式，操作人員通過人機交換控制電機的自動化運行，單片機向人機界面中提供了電機自動化控制系統(tǒng)的運行參數(shù)，如轉(zhuǎn)速、工況等，按照人工操作調(diào)整自動化控制系統(tǒng)的實際運行，保障自動化控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性。

2.2 控制設(shè)計

單片機在自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用中，為人機交互構(gòu)建了對話模式，用于控制自動化控制系統(tǒng)中的各項設(shè)備，同時推進自動化控制系統(tǒng)的智能化發(fā)展。本文以某電機自動化控制系統(tǒng)中的嵌入式單片機為研究對象，探討單片機的控制設(shè)計。該案例中單片機的控制模塊是指LED及鍵盤結(jié)構(gòu)，鍵盤輸入的參數(shù)經(jīng)過全方位的掃描以后，把參數(shù)輸入到自動化控制系統(tǒng)內(nèi)，保障電機運行的安全性，預(yù)防安全事故。單片機通過接口器件接入到通用鍵盤中，顯示電機自動化控制系統(tǒng)中的各項運行數(shù)據(jù)，保障自動化控制系統(tǒng)在電機結(jié)構(gòu)中的可控性。

2.3 程序設(shè)計

單片機根據(jù)自動控制系統(tǒng)的要求進行程序設(shè)計，利用程序設(shè)計控制電機的自動化[2]。程序設(shè)計是單片機的核心內(nèi)容，采用中斷脈沖信號的方式設(shè)計單片機的程序，促使單片機可以詳細記錄自動化控制系統(tǒng)的運行參數(shù)，尤其是電機的運轉(zhuǎn)速度，防止電機偏離自動控制系統(tǒng)中設(shè)定的參數(shù)。單片機程序設(shè)計中的中斷電機開啟部位，完成了自動控制系統(tǒng)的功能轉(zhuǎn)換，保障電機可以進入到自動化的運行模式。單片機程序連接著自動控制系統(tǒng)的所有數(shù)據(jù)接口，為工作轉(zhuǎn)臺提供了端口中斷的條件，由此單片機可以通過自動化控制系統(tǒng)準確的控制電機的啟停以及運行速度，強調(diào)了單片機程序設(shè)計的智能化表現(xiàn)。

2.4 PC設(shè)計

PC是指上位機結(jié)構(gòu)，其為單片機自動控制系統(tǒng)設(shè)計中的重要部分。PC參與下的單片機設(shè)計，在自動控制系統(tǒng)設(shè)計中完成了人機對話操作，要求自動控制系統(tǒng)根據(jù)操作人員的指令控制電機的具體運行，全面把控電機的自動化運行。單片機PC結(jié)構(gòu)中發(fā)送的指令可以全部存儲到軟件系統(tǒng)內(nèi)，自動控制系統(tǒng)中的控制指令沒有發(fā)生沖突就會存儲并執(zhí)行，如果有指令沖突的情況PC就會自動中斷運行，保護自動化控制系統(tǒng)。單片機的PC設(shè)計采用的是USART模塊，配合軟件編寫控制程序，常用的軟件是VB6.0，而且PC在單片機中的通信設(shè)計中運用MSComm軟件創(chuàng)造了新型的通信模式，完善自動控制系統(tǒng)的通信過程。

3 單片機在自動控制系統(tǒng)中的發(fā)展趨勢

3.1 微型化

微型化是單片機的主要發(fā)展方向，自動控制系統(tǒng)中的單片機經(jīng)過一系列的改進后實現(xiàn)微型化，致力于減輕單片機的重量，縮小單片機的體積，微型化發(fā)展與改進中不能破壞單片機的功能，而且還要注重單片機的抗干擾與綠色化設(shè)計，降低單片機在自動控制系統(tǒng)中的噪聲[3]。單片機微型化發(fā)展是其在自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用的必然趨勢，因為自動控制系統(tǒng)要求單片機的性能穩(wěn)定，所以各項性能的精細化設(shè)計，推進了單片機的微型化發(fā)展。單片機微型化發(fā)展中，一定要符合自動控制系統(tǒng)的要求，更重要的是按照自動控制系統(tǒng)的需求改進單片機結(jié)構(gòu)，表明微型化單片機的運用效益。

3.2 智能化

電機自動控制系統(tǒng)運行中提出了智能化的要求，由此推進了單片機的智能化發(fā)展。我國工業(yè)電機中，自動控制系統(tǒng)對單片機的應(yīng)用仍舊處于起步階段，為了確保單片機能更好的應(yīng)用到自動控制系統(tǒng)內(nèi)，就要在單片機的發(fā)展中提出智能化的要求，積極改善單片機的運行現(xiàn)狀，在原有自動化的基礎(chǔ)上設(shè)計智能化的單片機操作。單片機的智能化發(fā)展，促使自動控制系統(tǒng)在電機中具備自主控制的能力，逐步減少人力資源的投入量，同時也能緩解人力操作時的工作量，即使是無人操作的條件下，單片機作用下的自動控制系統(tǒng)也能準確的控制電機運行。

3.3 市場化

自動控制系統(tǒng)中選用的單片機，普遍為8位、16位和32位，單片機未來發(fā)展方面提出市場化的要求，從現(xiàn)有單片機的基礎(chǔ)上推出更多的種類，拓寬單片機在自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用類型。單片機的市場化發(fā)展，促使自動控制系統(tǒng)適用于各行各業(yè)的電機結(jié)構(gòu)中，我國在單片機的研究中可以借鑒國外先進的技術(shù)，專門圍繞自動控制系統(tǒng)展開改進設(shè)計，增加自動控制系統(tǒng)中單片機的使用數(shù)量。

4 結(jié)語

電機自動化控制領(lǐng)域內(nèi)，單片機在自動化控制系統(tǒng)中得到了有效的應(yīng)用，而且單片機具有良好的發(fā)展前景。單片機在電機自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用中，注意改造和創(chuàng)新，完善單片機結(jié)構(gòu)的具備應(yīng)用，更重要的是確保單片機能夠準確的嵌入到電機的自動化控制系統(tǒng)內(nèi)，提高電機自動化控制系統(tǒng)的運行水平。

參考文獻

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[3]宋受俊.基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設(shè)計[D].西北工業(yè)大學，2006.

Abstract：Single chip microcomputer is the core of automatic control system design， microcontroller has programmable features， can be simple and rapid realization of automatic control. In this paper， the motor equipment as the research background， the application of single-chip microcomputer in the design of automatic control system.

Key Words：single chip microcomputer；automatic control system；designendprint