單片機(jī)在設(shè)備自動化改造中的應(yīng)用

呂志華

摘要

單片機(jī)在設(shè)備自動化控制和改造中起著核心作用，相當(dāng)于一個小型計算機(jī)，能實現(xiàn)數(shù)學(xué)邏輯運算和控制功能，功能強(qiáng)大，在設(shè)備自動化改造中廣泛使用。本文通過探討單片機(jī)的功能和特點，分析了在自動化改造中的應(yīng)用途徑，在未來自動化改造中要不斷提升單片機(jī)的技術(shù)和結(jié)構(gòu)。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 設(shè)備自動化改造 功能特點應(yīng)用研究

設(shè)備自動化改造中應(yīng)用比較普遍的就是單片機(jī)技術(shù)，克服了傳統(tǒng)機(jī)械的不足和缺點，為實現(xiàn)機(jī)械設(shè)備自動化改造過程中提供了技術(shù)支持。單片機(jī)具有數(shù)學(xué)邏輯控制能力，具有結(jié)構(gòu)較小、重量輕、便攜、功率消耗小等優(yōu)點，吸引了廣大企業(yè)制造者和科研者的喜愛，因此，工業(yè)控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用單片機(jī)。本文通過介紹單片機(jī)的功能和特點，研究了單片機(jī)在設(shè)備自動化改造中的應(yīng)用，突出了單片機(jī)在設(shè)備自動化改造中的重要性。

1 單片機(jī)在設(shè)備自動化改造中的重要性

傳統(tǒng)的機(jī)械化設(shè)備具有安全性能差、操作慢，生產(chǎn)效率低和人工用量大等問題，而自動化機(jī)械設(shè)備是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，能夠改變傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，為現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備的安全性和高效性、可操作性、高效的生產(chǎn)效率、較短的生產(chǎn)周期提供了一系列的技術(shù)保障，為相關(guān)企業(yè)節(jié)約了成本投入。自動化設(shè)備己成為現(xiàn)代工業(yè)化發(fā)展的主流設(shè)備。因此，在設(shè)備自動化設(shè)備中采用單片機(jī)技術(shù)，可以有效提升機(jī)械設(shè)備的自動化水平，從而讓其朝著智能化方向發(fā)展。

2 單片機(jī)的功能及特點

單片機(jī)是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)，將具有數(shù)據(jù)信息處理功能的計算機(jī)系統(tǒng)集中制成一個集成電路芯片，計算機(jī)系統(tǒng)主要包括ROM、RAM、CPU、多種I/O口以及中斷系統(tǒng)等，集成在一個硅片上，可以說是一個微型的計算機(jī)系統(tǒng)。單片機(jī)出現(xiàn)于1971年，早期主要應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，到了90年代，逐步應(yīng)用到了電子領(lǐng)域，后期單片機(jī)朝著智能化、自動化、集成化等方向逐步發(fā)展，集成高效，質(zhì)量和體積都越來越小，擴(kuò)展性也隨之增強(qiáng)，被應(yīng)用到智能儀表和電力等各個行業(yè)。它的功能實現(xiàn)主要靠程序來實現(xiàn)，而這些程序都是通過生產(chǎn)實際要求提前設(shè)定的程序。因此，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)在性能和功能上都有了很大的提升，在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛，而且功能上模塊化的實現(xiàn)，為設(shè)備自動化改造提供技術(shù)幫助和支持。

3 設(shè)備自動化改造中應(yīng)用單片機(jī)的途徑

設(shè)備自動化是不在人力的幫助和輔助下，自動的完成生產(chǎn)流程，設(shè)備自動化改造可以實現(xiàn)其自動化，但改造的核心就在于單片機(jī)技術(shù)的運用。換言之，單片機(jī)技術(shù)的引進(jìn)，有效的改善了機(jī)械自動化程度，進(jìn)而代替了人工勞動，提高了生產(chǎn)效率，減輕了勞動強(qiáng)度，實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，極大的促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此，在機(jī)械設(shè)備的升級改造中，要不斷加強(qiáng)單片機(jī)的使用和應(yīng)用，具體的應(yīng)用如下：

3.1 實現(xiàn)控制總電路的設(shè)計

通過應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)控制總電路的設(shè)計，也就是說直接影響了控制系統(tǒng)的靈敏性，也決定了其控制性能，這些影響直接決定著各級子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。若設(shè)計的控制總電路某些方面出現(xiàn)不合理的問題，那么控制系統(tǒng)就會出現(xiàn)誤動作或者失靈等現(xiàn)象。單片機(jī)結(jié)構(gòu)上較為便攜緊湊，占有較小的系統(tǒng)資源，但是卻有強(qiáng)大的指令系統(tǒng)，在設(shè)備自動化控制過程中主要依靠單片機(jī)來實現(xiàn)控制的安全性、及時性和穩(wěn)定性。如遇到特殊功能的需求時，就需要在設(shè)計控制總電路時考慮功能擴(kuò)展。同時，在對輸入輸出電路進(jìn)行設(shè)計時，還需要合理設(shè)計選址方式，保證合理的選址方式，從而能夠讓數(shù)據(jù)和地址不要出現(xiàn)沖突，以避免造成延時等問題的發(fā)生，讓整個系統(tǒng)的靈敏性不高或者出現(xiàn)誤動作。因此，在設(shè)計控制總電路時，要充分考慮功能設(shè)計，在對相關(guān)的輸出顯示進(jìn)行設(shè)計時，要充分考慮其單片機(jī)的時序并且加之地址信號的有效處理，這樣有利于對輸入變化的及時應(yīng)對。同時，對輸入狀態(tài)進(jìn)行鎖存，有利于保證準(zhǔn)確有效的輸出狀態(tài)。

3.2 對軟件進(jìn)行設(shè)計

相關(guān)配套的軟件系統(tǒng)是實現(xiàn)單片機(jī)功能的主要依據(jù)，自動化系統(tǒng)也是以軟件為依托平臺的。因此，軟件系統(tǒng)的設(shè)計在設(shè)備自動化控制和改造過程中占據(jù)著重要的作用，是整個機(jī)械或電力設(shè)備運行系統(tǒng)中的核心。因此，根據(jù)設(shè)備機(jī)械所提出的系統(tǒng)需求，為了功能實現(xiàn)各個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)配合，進(jìn)而保證整體軟件系統(tǒng)設(shè)計，這就需要采用模塊化的設(shè)計思路，基于各功能模塊之間的協(xié)調(diào)作用，進(jìn)而修改和調(diào)試程序，不斷降低設(shè)計難度，保證設(shè)計的任務(wù)量完成。不斷擴(kuò)充升級模塊設(shè)計，進(jìn)而對設(shè)備整個升級預(yù)留一定的空間。

3.3 實現(xiàn)驅(qū)動電路的設(shè)計

軟件系統(tǒng)設(shè)計通過單片機(jī)實現(xiàn)，相關(guān)的硬件設(shè)備配套協(xié)調(diào)也是必不可少的，這就需要設(shè)計驅(qū)動電路。驅(qū)動電路設(shè)計不合理，不能保證系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)工作，進(jìn)而不能保證系統(tǒng)功能的實現(xiàn)。輸入輸出信號的處理和各個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)，以及端口驅(qū)動連接方式都是驅(qū)動電路設(shè)計的重點，讓執(zhí)行元件能夠按照信號的要求完成相應(yīng)的工作。

3.4 實現(xiàn)軟硬件系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計

單片機(jī)的功能實現(xiàn)主要是靠軟、硬件之間的協(xié)調(diào)配合，而設(shè)備自動化改造過程中要充分考慮工作環(huán)境，也就是說單片機(jī)的使用特殊環(huán)境，一般都是工業(yè)場地，這些地方環(huán)境都相對較差，這就需要對其進(jìn)行抗干擾設(shè)計，進(jìn)而保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以免發(fā)生誤動作，而造成設(shè)備的損壞或癱瘓。因此，在對設(shè)備自動化改造過程中，要不斷改變單片機(jī)的抗干擾設(shè)計，抗干擾設(shè)計主要從軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩方面來考慮，即諧波干擾、信號干擾等，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和自動化程度的不斷提高，單片機(jī)因其自身的結(jié)構(gòu)優(yōu)點和功能優(yōu)勢，被越來越多的應(yīng)用和推廣，本文通過探討單片機(jī)能夠在自動化改造過程中實現(xiàn)軟件系統(tǒng)、硬件系統(tǒng)以及軟硬件系統(tǒng)之間的抗干擾設(shè)計，進(jìn)而實現(xiàn)單片機(jī)的功能實現(xiàn)，從而為設(shè)備自動化改造服務(wù)，為今后研究和應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]劉文源.設(shè)備自動化改造中單片機(jī)的應(yīng)用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（08）.

[2]李桂平.冷庫單片機(jī)控制系統(tǒng)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2003（06）.

[3]張健.單片機(jī)在工業(yè)設(shè)備自動化領(lǐng)域中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（24）.