淺談單片機(jī)系統(tǒng)的作用

李帥鋒+牛春立

摘 要：遼寧大連某高中在學(xué)習(xí)單片機(jī)系統(tǒng)過程中，憑借“創(chuàng)客”教育平臺(tái)，某學(xué)生大膽實(shí)踐集單片機(jī)、傳感器、電動(dòng)馬達(dá)等為一體的智能機(jī)器人，通過編程、測(cè)試、比賽并取得優(yōu)異獎(jiǎng)項(xiàng)，做到知行合一，學(xué)有所用?；谶@種“創(chuàng)客”模式，該學(xué)生采用“模擬設(shè)計(jì)法”對(duì)數(shù)字調(diào)節(jié)器進(jìn)行離散化設(shè)計(jì)，并為其增加外圍電路，促使其數(shù)字觸發(fā)、數(shù)字測(cè)速功能的發(fā)揮，以完成全過程的邏輯五環(huán)流調(diào)速。所以，文中做出幾點(diǎn)研究。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 系統(tǒng) 作用

中圖分類號(hào)：TP-9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2017）12-0-01

一、系統(tǒng)硬件的組成和工作原理

對(duì)于系統(tǒng)的硬件組成部分經(jīng)，過到工業(yè)企業(yè)中的學(xué)習(xí)，可以了解到，大量的使用的電動(dòng)機(jī)都會(huì)作為原動(dòng)機(jī)，來拖動(dòng)各個(gè)生產(chǎn)機(jī)械。這些機(jī)械在不同情況下，都會(huì)以不同的速度來實(shí)現(xiàn)，所以，需要在學(xué)習(xí)中，研究出一定方法，來改變機(jī)械生產(chǎn)過程中的速度。根據(jù)一定的生產(chǎn)要求，可以引入電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)工作來實(shí)現(xiàn)。如：改變直流電動(dòng)機(jī)的電壓和交流電動(dòng)機(jī)的定子電壓，保證在一定范圍內(nèi)，能對(duì)其轉(zhuǎn)速進(jìn)行改變。在20世紀(jì)60年代，利用成套的晶閘管整流裝置，能對(duì)變流技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)晶閘管發(fā)展時(shí)代。目前，晶閘管元件直流電力拖動(dòng)系統(tǒng)中得以使用，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)供電工作。這種方式的使用，不僅能在經(jīng)濟(jì)、可靠性上進(jìn)行提升，充分發(fā)揮技術(shù)性能，也能在直流發(fā)電機(jī)使用的同時(shí)，促使其功率放大裝置的實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到快速性，也能保證系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能得以提升。晶閘管在電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，是對(duì)晶閘管的控制角進(jìn)行調(diào)整，維護(hù)電動(dòng)機(jī)的供電電壓，保證在調(diào)速過程中，達(dá)到良好的控制目的。

對(duì)于系統(tǒng)的工作原理，在設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)中，使用了兩種晶閘管，將其并聯(lián)連接線，對(duì)電動(dòng)機(jī)中的頻繁反轉(zhuǎn)運(yùn)行和回饋制動(dòng)中的電能進(jìn)行解決。但是，會(huì)影響到系統(tǒng)的安全性，并在期間產(chǎn)生環(huán)流問題。其中的環(huán)流主要是在兩組晶閘管之間，沒有流過電動(dòng)機(jī)或者其他的負(fù)載，會(huì)在兩組晶閘管之間產(chǎn)生短路電流，當(dāng)其產(chǎn)生的環(huán)流更大的時(shí)候，會(huì)使晶閘管損壞，無法對(duì)其進(jìn)行有效控制。在對(duì)轉(zhuǎn)速、電流的反饋信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)過程中，學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，是利用磁補(bǔ)償式霍爾電流傳感器，對(duì)電流反饋信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。該方法不僅是一個(gè)適合隔離式強(qiáng)電流檢測(cè)裝置，也是一種靜態(tài)、動(dòng)態(tài)參數(shù)的主要測(cè)量裝置，在使用過程中，不僅具備寬動(dòng)作頻率，實(shí)現(xiàn)電隔離，也能方便系統(tǒng)的運(yùn)行。

二、數(shù)字調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)

8031單片機(jī)是控制系統(tǒng)中的核心因素，能在期間發(fā)揮數(shù)字自動(dòng)調(diào)節(jié)功能，與典型的雙閉環(huán)模擬系統(tǒng)進(jìn)行比較，能實(shí)現(xiàn)速度調(diào)節(jié)以及電流調(diào)節(jié)的作用?；谝欢ㄋ惴?，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)工作，保證采樣系統(tǒng)能符合采樣定理的時(shí)候，使采樣系統(tǒng)的具體特點(diǎn)能與連續(xù)變化的模擬系統(tǒng)相似。主要是在完成采樣工作后，其產(chǎn)生的離散信號(hào)不能原連續(xù)信號(hào)的變化真實(shí)反應(yīng)出來。因此，在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，應(yīng)用了“模擬系統(tǒng)設(shè)計(jì)法”，利用離散化，對(duì)電流調(diào)節(jié)器、速度調(diào)節(jié)器以及外環(huán)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。期間，需要重點(diǎn)對(duì)電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行研究，然后再設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。

三、單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

在本次學(xué)習(xí)過程中，選擇了8031單片機(jī)，其內(nèi)部沒有ROM，也不能實(shí)現(xiàn)完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，需要對(duì)其外接EPROM，并將其作為程序儲(chǔ)存器。還需要外接2764，并擴(kuò)展為8k程序儲(chǔ)存器8031系統(tǒng)。該系統(tǒng)在使用過程中，不僅價(jià)格較低，使用起來更為靈活，也能促進(jìn)維護(hù)工作的執(zhí)行，實(shí)現(xiàn)程序儲(chǔ)存器的優(yōu)化性。在擴(kuò)展期間，還需要保留一些，并基于技術(shù)與經(jīng)濟(jì)兩個(gè)方面，發(fā)現(xiàn)外接2764擴(kuò)展8031單片機(jī)是必要的。經(jīng)過一些研究，利用一片2764EPROM存儲(chǔ)器，將其擴(kuò)展為8K儲(chǔ)存器的8031系統(tǒng)。其中的2764EPROM具備8k字節(jié)的紫外光可擦式、可編程的只讀存儲(chǔ)器，能對(duì)單一的+5V電源進(jìn)行供電，也能維持100mA和50mA的電流，是一種高速、大容量的存儲(chǔ)器電路[1]。

四、軟件設(shè)計(jì)

經(jīng)過學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)軟件的主要程度為三個(gè)部分。對(duì)于其中的置初態(tài)程序，主要是在功能程序執(zhí)行之前，對(duì)其存在的數(shù)據(jù)單元、計(jì)數(shù)單元等進(jìn)行置位、清零以及送數(shù)等工作。對(duì)于事故保護(hù)程序，主要是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行自檢，保證能分析故障的主要性質(zhì)，并對(duì)其進(jìn)行有效處理。對(duì)于啟動(dòng)準(zhǔn)備程序，能獲得起動(dòng)信號(hào)，也能對(duì)起動(dòng)工作進(jìn)行準(zhǔn)備。

五、系統(tǒng)的工作過程

系統(tǒng)的整個(gè)起動(dòng)過程主要分為三個(gè)發(fā)展階段，其中，主要包括電流上升段、恒流升速階段、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)階段。其中，在電動(dòng)機(jī)中的直流可逆調(diào)速系統(tǒng)主要存在正反兩個(gè)狀態(tài)。其存在的晶閘管也存在兩個(gè)狀態(tài)，分別為整流和逆變。在整體上，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)起動(dòng)以及調(diào)速、制動(dòng)的原理都是相同的。

六、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

對(duì)于器件的選擇，在設(shè)計(jì)工作中，需要根據(jù)經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性發(fā)展原則，選擇出適合的型號(hào)。在學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)中，作為學(xué)生，由于受自身經(jīng)驗(yàn)和能力的限制，所以，在對(duì)器件進(jìn)行選擇的時(shí)候，也會(huì)面對(duì)較大困難。所以，通過在學(xué)習(xí)中的查閱資料，做出合理的器件選擇。如表一所示。選擇期間也會(huì)產(chǎn)生一些漏洞，所以，為了保證質(zhì)量，可以根據(jù)實(shí)際情況，選擇出性價(jià)比更高的器件[2]。

對(duì)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的分析。因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)具備一定的起、制動(dòng)性能，在大范圍內(nèi)，能夠平滑調(diào)速，當(dāng)與交流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行比較期間，具備的控制電路更為簡(jiǎn)單。所以，經(jīng)過一系列研究，發(fā)現(xiàn)在各個(gè)行業(yè)中使用的造紙機(jī)、高層樓梯、礦井提升機(jī)等，都會(huì)應(yīng)用到高性能的的可控電力拖動(dòng)。

總結(jié)

基于本文的研究可以發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)對(duì)電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法很多?；陔p閉環(huán)調(diào)速方法進(jìn)行調(diào)速。如：在文章中使用的8031單片機(jī)，小功率器件，構(gòu)成雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，都能達(dá)到良好的調(diào)速指標(biāo)，也能維護(hù)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，將其應(yīng)用到工業(yè)傳動(dòng)系統(tǒng)中十分必要。

參考文獻(xiàn)

[1]陳華珍，夏國(guó)清.基于單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的C程序設(shè)計(jì)教學(xué)方法探討[J].考試周刊，2011（39）：143-144.

[2]孫樂益.單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾問題及開發(fā)[J].科技資訊，2014（34）：61-61.endprint