單片機(jī)在設(shè)備自動(dòng)化改造中的應(yīng)用探討

楊振虎

摘 要 隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，社會(huì)各個(gè)行業(yè)的生產(chǎn)自動(dòng)化水平不斷提高，這對(duì)于削減生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效率、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。然而隨著時(shí)代不斷進(jìn)步，原有的機(jī)械設(shè)備已經(jīng)不能夠滿(mǎn)足生產(chǎn)需求，這種情況下，需要技術(shù)人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)化改造。文章就此探討了單片機(jī)在設(shè)備自動(dòng)化改造中的應(yīng)用，具體內(nèi)容供大家參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 單片機(jī) 設(shè)備自動(dòng)化 改造 應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TP273.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0前言

單片機(jī)的出現(xiàn)不僅給設(shè)備自動(dòng)化改造提供了便利條件和技術(shù)支撐，同時(shí)還填補(bǔ)了原有機(jī)械裝置的缺陷，使得設(shè)備自動(dòng)化程度大大提高。因此，加強(qiáng)單片機(jī)在設(shè)備自動(dòng)化改造過(guò)程中的研究，對(duì)于促進(jìn)設(shè)備自動(dòng)化、智能化發(fā)展具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

1單片機(jī)簡(jiǎn)介

1.1單片機(jī)概念

單片機(jī)（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

1.2單片機(jī)發(fā)展歷程

第一，SCM單片微型計(jì)算機(jī)（Single Chip Microcomputer）階段。主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)?！皠?chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計(jì)算機(jī)完全不同的發(fā)展道路。在開(kāi)創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨(dú)立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒(méi)。

第二，MCU微控制器（Micro Controller Unit）階段。主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴(kuò)展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時(shí)，對(duì)象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對(duì)象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對(duì)象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來(lái)看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢(shì)，將MCS-51從單片微型計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展到微控制器。因此，當(dāng)我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時(shí)，不要忘記Intel和Philips的歷史功績(jī)。

第三，SoC嵌入式系統(tǒng)（System-on-a-Chip）階段。SoC嵌入式系統(tǒng)的獨(dú)立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專(zhuān)用單片機(jī)的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢(shì)。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計(jì)、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)會(huì)有較大的發(fā)展。因此，對(duì)單片機(jī)的理解可以從單片微型計(jì)算機(jī)、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。

2單片機(jī)在設(shè)備自動(dòng)化改造當(dāng)中的應(yīng)用研究

2.1單片機(jī)在控制總電路設(shè)計(jì)過(guò)程中的運(yùn)用

控制總電路的設(shè)計(jì)對(duì)于自動(dòng)化系統(tǒng)的靈敏度以及控制能力等具有至關(guān)重要的影響，同時(shí)也是令各子系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)運(yùn)作的重點(diǎn)所在，如果控制系統(tǒng)當(dāng)中的電路設(shè)計(jì)出現(xiàn)很大的問(wèn)題，很容易造成控制系統(tǒng)失控或者誤操作等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。當(dāng)代單片機(jī)結(jié)構(gòu)較為緊湊、指令系統(tǒng)的功效特別強(qiáng)大、系統(tǒng)資源占用及體積較小，因此在控制總電路的研發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中必須充分考慮控制的安全性、穩(wěn)定性和及時(shí)性，若是擁有某些特殊的功能性要求就應(yīng)當(dāng)考慮特殊功能擴(kuò)展需求以及中繼系統(tǒng)擴(kuò)展。

除此之外，輸出與輸入電路的設(shè)計(jì)工作應(yīng)當(dāng)注重對(duì)尋址形式的科學(xué)合理規(guī)劃，保障選址手段的正確性和科學(xué)性，這樣做的目的是防止數(shù)據(jù)與選址間出現(xiàn)矛盾，進(jìn)而導(dǎo)致延時(shí)等一系列問(wèn)題的出現(xiàn)，最終對(duì)系統(tǒng)操作控制的靈敏度造成不利影響，因此我們不妨選取線(xiàn)選法以及譯碼法對(duì)尋址功能進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，在輸出信號(hào)的顯示過(guò)程中應(yīng)按照單片機(jī)的時(shí)序剖析，對(duì)地址數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)有效的操作，從而確保與輸入變化的及時(shí)對(duì)應(yīng)，封存輸入狀態(tài)，從根本上保障輸出的高效性與正確性。

2.2單片機(jī)在軟件研發(fā)中的具體應(yīng)用

當(dāng)前，要想更有效、更充分地發(fā)揮單片機(jī)的各項(xiàng)功能就離不開(kāi)軟件系統(tǒng)，設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)的運(yùn)行必須以軟件平臺(tái)作為基礎(chǔ)前提，因此設(shè)備自動(dòng)化改造過(guò)程中軟件系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)發(fā)揮著不可替代的重要作用，其同時(shí)也是整個(gè)設(shè)備自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)的核心所在?，F(xiàn)階段，在軟件的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中需更加重視設(shè)備對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際要求，同時(shí)也不應(yīng)忽略了功能發(fā)揮以及各個(gè)子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。具體而言，基本設(shè)計(jì)思路為把輸入的變量進(jìn)行一系列操作及邏輯運(yùn)算，然后再?gòu)妮敵隹谶M(jìn)行輸出，緊接著輸送各種指令，最終實(shí)現(xiàn)操作目標(biāo)。在實(shí)際的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，我們需要選用模塊化的設(shè)計(jì)手段，并在各功能模塊協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上對(duì)相關(guān)程序作出不斷的修改和調(diào)試，進(jìn)一步削減設(shè)計(jì)研發(fā)難度及總體的任務(wù)量。

3單片機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 CMOS化

近年由于CHMOS技術(shù)的進(jìn)步，大大地促進(jìn)了單片機(jī)的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機(jī)可以工作在功耗精細(xì)管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標(biāo)準(zhǔn)MCU芯片的原因。因?yàn)閱纹瑱C(jī)芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點(diǎn)是低功耗、高密度、低速度、低價(jià)格。

此外，CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達(dá)到LSTTL的速度，傳輸延遲時(shí)間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢(shì)已在于TTL電路。因而在單片機(jī)領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。

3.2低功耗化

單片機(jī)的功耗已從Ma級(jí)，甚至1uA以下；使用電壓在3～6V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)?lái)了產(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，單片機(jī)在設(shè)備自動(dòng)化改造過(guò)程中的應(yīng)用，不僅提升了整個(gè)控制系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性，并且對(duì)設(shè)備自動(dòng)化程度的提升發(fā)揮了不可替代的作用，促進(jìn)了未來(lái)工業(yè)發(fā)展高效性、低誤差、機(jī)器自動(dòng)化運(yùn)作。伴隨著社會(huì)科技的迅速發(fā)展，單片機(jī)必然會(huì)給社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步與發(fā)展創(chuàng)造更加有利的條件。

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