單片機技術在電氣傳動系統(tǒng)中的應用策略研究

范順治

摘? 要：當前科學技術的不斷發(fā)展，單片機技術也正向成熟方向發(fā)展。文章對單片機進行概述，并對其種類和結構進行分析，其控制模塊、寄存模塊和運算模塊構建了完整的操作體系，系統(tǒng)在運行過程中，對數(shù)據(jù)信息進行邏輯性運算，具有數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性和高效性。在電氣傳動系統(tǒng)中應用時，通過控制模塊、軟件算法模塊和運算模塊，提升電氣傳動系統(tǒng)的操控精度和工作效率。

關鍵詞：單片機技術;電氣傳動系統(tǒng);應用研究

中圖分類號：TM921? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）17-0168-02

Abstract： At present， with the continuous development of science and technology， single-chip microcomputer technology is also developing in a mature direction. In this paper， the single chip microcomputer is summarized， and its types and structures are analyzed. The complete operation system is constructed by its control module， storage module and operation module. In the process of operation， the system carries on logical operation to the data information. The utility model has the stability and high efficiency of data information transmission. In the application of electric drive system， the control accuracy and working efficiency of electric drive system are improved by control module， software algorithm module and operation module.

Keywords： single chip microcomputer technology; electric drive system; application research

引言

電氣傳動系統(tǒng)作為自動化控制行業(yè)的重要運行系統(tǒng)之一，在單片機技術的應用下，可有效提升電氣傳動系統(tǒng)的運行效率。單片機作為集成性元件，在系統(tǒng)內(nèi)部的有效協(xié)作下，可使其對電氣傳動設備進行邏輯性操作，使設備具有自動化操作的功能，其系統(tǒng)內(nèi)部算法的精確性，可使電氣傳動設備間進行協(xié)調(diào)工作。

1 單片機技術概述

1.1 單片機介紹

單片機作為電路芯片的一種，將電阻元器件、電容元器件、電感元器件、晶體管和線路有效的集成在一起，通過元器件和技術的集成使其具備強大中央處理能力。單片機集成電路包含CPU、RAM、ROM、I/O接口、驅(qū)動器等，可對數(shù)據(jù)信息進行讀取與分析，通過內(nèi)在轉換器將數(shù)據(jù)信息進行轉換，并執(zhí)行相應的指令信息，完成對設備的操控。當前主流單片機一般包括中央處理器（CPU）、RAM（容量為4KB）、ROM（容量為128KB）、計數(shù)器（16位）、并行口（8位）、串口接口、模數(shù)轉換器（ADC）、數(shù)模轉換器（DAC）、串行外設接口（SPI）、信號編程處理器（ISP）等。單片機由于將電路進行集成，并通過引腳接口的方式對數(shù)據(jù)進行傳輸，具有高可靠性;內(nèi)部構造簡單、可實現(xiàn)模塊化管理;具有高處理性，運算能力快;設備具有堅固性，適應能力強，且體積小，具有便捷攜帶性。

1.2 單片機分類

單片機以計算機技術為主，技術人員通過其不同應用環(huán)境，設計出不同型號滿足當前工作需求。其一般可分為控制型、通用型和總線型，控制型依據(jù)領域分類，一般在工業(yè)場合進行應用時，其主要以控制范圍和控制精度為主，需要強大的運行能力，并可對系統(tǒng)進行精確控制;當其運用在家電中時，其一般以外接口的集成度較高，通過接受指令，完成對設備的操控。通用型按照范圍進行劃分，將功能進行集成化，通過范圍性控制對設備進行指令操控，當依據(jù)產(chǎn)品的特性進行制定相應的單片機時，其可稱作專用型?？偩€型單片機通過內(nèi)部系統(tǒng)提供并行總線，通過串口連接的方式，使內(nèi)部系統(tǒng)對數(shù)據(jù)信息進行高效率傳輸，其內(nèi)部一般設有控制總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線，通過引腳的連接方式，對數(shù)據(jù)進行集中化處理，可提升系統(tǒng)的運行效率。

1.3 單片機結構

單片機系統(tǒng)依靠控制模塊、寄存模塊和運算模塊實現(xiàn)運行?？刂颇K由指令譯碼器、數(shù)據(jù)程序計數(shù)器、時序發(fā)生器、指令操控器等構成，其在單片機系統(tǒng)中占據(jù)主導作用，對整個系統(tǒng)進行操控?？刂颇K可從設備存儲器中將指令進行調(diào)離，并對其它指令進行位置指定，通過譯碼器對指令進行翻譯，并對其進行控制，使指令具備預發(fā)生條件，當條件滿足當前發(fā)生狀態(tài)時，可控制數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中傳輸?shù)姆较?，使其可進入到邏輯性運行狀態(tài)。

寄存模塊是由地址計數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲器、累加器、地址存儲器、指令存儲器構成，地址計數(shù)器作為下一條指令的執(zhí)行位置程序，當上一條指令進入地址計數(shù)器時，其計數(shù)器方向以下一條計數(shù)器為基準，并對其地址進行定位。數(shù)據(jù)儲存器為數(shù)據(jù)輸入或輸出的存儲機構，其可對運行中的指令進行儲存，也可對輸出字節(jié)進行保存。累加器作為單片機結構中的常開機構，其需對數(shù)據(jù)信息進行邏輯運算，并作出相應的指令，將運算得出的結果進行分析。地址存儲器是將中央處理器的訪問地址進行保存，其工作以持續(xù)性執(zhí)行為主，因為單片機內(nèi)存在讀取時與中央處理器的讀取速度存在差異，通過地址存儲器將信息進行保存，可有效防止讀取速率差異引起的數(shù)據(jù)丟失。指令存儲器通過對數(shù)據(jù)存儲器進行信息讀取，并進行解碼，二次核對其操作指令，保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)恼_性。運算器作為邏輯性運算單元，通過兩個8位并行口對數(shù)據(jù)信息進行算術運算，并對數(shù)據(jù)進行值量大小分析，將數(shù)據(jù)結果傳輸?shù)郊拇婺K的累加器中，使數(shù)據(jù)進行下一步操作。

2 單片機技術在電氣傳動系統(tǒng)中的應用研究

2.1 控制模塊

當前單片機的控制系統(tǒng)主要由主電路操控模塊、接口型電路、控制型電路構成。主電路操控模塊通過電源的供電，通過整流電路對電流進行傳輸，由于單片機內(nèi)部電流承載能力較弱，需通過濾波電路對電流進行降頻處理，直流電機控制電路（H橋）對電流進行控制傳導。接口型電路對電流的信號進行傳輸，提升信號傳輸?shù)木珳市?，其一般由專用存儲器、寄存器組等組成，其是單片機的中央控制系統(tǒng)與外部設備進行信息傳遞的主要部件，通過對信號進行分類，使其具備相應的信號行為，并通過與計算機的系統(tǒng)總線進行連接，使信號可進行完整傳遞。其傳輸信號的方式一般分為并行傳輸模式和串行傳輸模式，以具信號傳遞類別，發(fā)出相應的指令，可使電氣傳動系統(tǒng)中的各部件進行協(xié)同工作的狀態(tài)。在電氣傳動系統(tǒng)中，其顯示設備和鍵盤之間，在進行數(shù)據(jù)信息傳輸時，以串行模式對數(shù)據(jù)進行一位一位的傳輸，可提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳市裕瑫r可保證數(shù)據(jù)的邏輯性傳輸。以當前電氣傳動控制系統(tǒng)中常用的80C196MC為例，其在系統(tǒng)中進行工作時，通過系統(tǒng)內(nèi)部的逆變控制功能，可實現(xiàn)掃頻式零電壓軟啟動模式，其可將直流電壓進行最小化限制，減少初始電流、電壓造成的沖擊，使系統(tǒng)處于穩(wěn)定的工作環(huán)境。中央控制芯片在運行過程中，使用16位連接方式，可增強系統(tǒng)的運算能力，且芯片內(nèi)部設有兩個相同的32K程序存儲器，可對系統(tǒng)運行中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)信息進行存儲。

2.2 軟件算法模塊

電氣傳動系統(tǒng)的運行是對內(nèi)部程序指令進行操作，在語言編程時對數(shù)據(jù)信息分類和提出節(jié)點信息為工作難點，由于系統(tǒng)的工作環(huán)境不同，匯編語言的類型可對系統(tǒng)進行指令操作。在進行匯編語言時，通過助記符可對系統(tǒng)指令碼進行替代，以符號語言的運行方式，可有效提升其運行效率，匯編語言的工作方式是對數(shù)據(jù)進行運算，通過精度式浮點的處理方式，提升其運算精度。單片機在應用過程中，以PID算法較為常見，通過比例、積分和微分環(huán)節(jié)，可有效提升運算效率，使系統(tǒng)運行更具精準性。

當前電氣傳動系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行預算時，一般以浮點運算為主，因為計算機系統(tǒng)對運算數(shù)值的存儲以整實數(shù)為主，通過32位處理器對數(shù)值進行運算時，其有符號整數(shù)范圍-2^31～2^31-1，無符號整數(shù)范圍0～2^32-1，可有效提升其數(shù)據(jù)處理范圍。但由于電氣傳動設備的工作方式不同，其計算方法存在差異，轉速調(diào)節(jié)模塊在進行運算時，其設備運行的跟蹤定位點由編碼器來決定。設備對數(shù)據(jù)信號進行周期性采樣，其內(nèi)部控制系統(tǒng)將與存儲器進行數(shù)據(jù)比對，當數(shù)據(jù)為整數(shù)時，缺少相應的小數(shù)數(shù)值時，導致系統(tǒng)內(nèi)部運行精度降低，此時技術人員需對參數(shù)值進行調(diào)整，再對數(shù)據(jù)進行二次比對，已達到提升運行精度的目的。單片機的應用可減少系統(tǒng)運行中的代碼轉化率，通過對單片機進行系統(tǒng)的編程，以不同的型號來滿足系統(tǒng)工作需求，可有效提升電氣傳動設備的工作效率。

2.3 文件模塊

電氣傳動系統(tǒng)在運行過程中，將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)需對數(shù)據(jù)信息進行分類儲存，使數(shù)據(jù)具備可查性，同時設備的運行方式和工作軌跡，也需要內(nèi)部文件的支持，保證電氣傳動系統(tǒng)運行的合理性。通過對電氣傳動系統(tǒng)運行的方式，對單片機進行功能性選擇，雙端口儲存器作為一款具有高工作效率、高容量的運算元器件，可為設備內(nèi)部的中央處理模塊提供多途徑處理數(shù)據(jù)信息的方式。雙端口存儲器采取并行通訊模式，在中央處理模塊與主存儲模塊之間設置緩沖式存儲器，其SRAM技術、Cache存儲載體、地址轉換、數(shù)據(jù)替換，可對數(shù)據(jù)進行高速處理。雙端口存儲器具有讀寫控制，在BUSY設置下，通過內(nèi)部控制器可對系統(tǒng)進行邏輯性操作，其具有接口閉合性，當一個接口進行指令操作時，其它接口將停止運行狀態(tài)。在電氣傳動系統(tǒng)中進行操作時，對內(nèi)部文件可進行分類處理，提升系統(tǒng)運行的邏輯性。

3 結束語

綜上所述，文章對單片機進行介紹，對其內(nèi)部結構進行分析，通過集成式芯片可對數(shù)據(jù)信息進行穩(wěn)定性傳輸，其算法的優(yōu)化可為系統(tǒng)提供精確化操作。單片機技術在電氣傳動系統(tǒng)中應用時，通過控制模塊、軟件算法模塊和文件模塊構建的邏輯性操控體系，可對電氣傳動設備進行優(yōu)化，提升電氣傳動設備的工作效率。期望在未來發(fā)展過程中，技術人員通過對電氣傳動系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，使單片機技術得到廣泛應用，提升其使用價值。

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