（1.江西科技師范大學,南昌 330013；2.南昌理工學院,南昌 330044）

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隨著計算機控制的廣泛應用，在一些計算機系統(tǒng)中，可以用單片機作為自動控制系統(tǒng)中的反饋控制，對控制的檢測，數(shù)據(jù)采集，信號處理等，在這里我們簡單的以AT89S52為例探討了MCS51單片機在自動系統(tǒng)中的應用特點，單片機控制系統(tǒng)的組成等。

自動控制系統(tǒng)；計算機控制；MSC51單片機；應用

1 單片機在自動化控制系統(tǒng)中的作用

1.1 常用的數(shù)字控制器

圖1 常用數(shù)字控制器的系統(tǒng)框圖

在自動控制系統(tǒng)中，廣泛應用PID控制器，在計算機控制系統(tǒng)中，我們用計算機編程來生產數(shù)字控制器，用來控制的計算機通常也稱為工控機。

1.2 工控機的作用

工控機全程為工業(yè)控制計算機，通常也稱為工業(yè)計算機IPC（Industrial Personal Computer）。工控機在過程控制、數(shù)據(jù)采集、信息檢測等方面都有被廣泛應用。工控機可以實現(xiàn)對工業(yè)生產中的各類信號的采集、信號的處理和系統(tǒng)的控制等一系列操作。其典型特點就是能夠對工業(yè)上的生產活動進行有效的監(jiān)督和管理。

工控機的典型組成通常由以下幾部分：電源、加固型機箱、主機板、硬盤、光驅、輸入/輸出模塊、顯示板、顯示器、鍵盤、鼠標、打印機等。

圖2 IPC硬件組成結構圖

工控機在工業(yè)自動控制中主要作用：對生產現(xiàn)場的設備進行控制；IPC讀取各種測量的參數(shù)；再將處理后的結果進行輸出；通過執(zhí)行機構來控制生產過程。

一個完整的工業(yè)控制系統(tǒng)除了作為工控核心的IPC外，一定的輸入輸出接口部件是必須的。至于配備何種接口部件，則需要視系統(tǒng)功能而定。典型的有：AI,AO,DI,DO等。工控機就是通過I/0通道把自動控制需要處理和控制的信號和生產對象聯(lián)系起來的，工控機出來的開關量信號。在很多計算機控制系統(tǒng)中往往可以用單片機系統(tǒng)來代替工控機。

2 單片機在自動化控制系統(tǒng)的優(yōu)點

2.1 單片機的優(yōu)點

單片機的優(yōu)點：集成度高，外部電路易于設計；有一定的數(shù)據(jù)處理能力，能提供有效的控制；性價比高；容易產品化。

2.2 AT89S52單片機的介紹

AT89S52單片機是51系列單片機中的一種增強型，他繼承了原有的51系列單片機的特點，并且有采用Flash技術，并在內部組件上面稍有增加，如多了一個定時計算器和S51相比，另外在功耗、性能方面也有所改善。主要特性如下：

（1）具有8K的快速閃存，同時支持在線編程，具有8位字長的CPU，能同時處理8位數(shù)據(jù)。

（2）具有256B的片內數(shù)據(jù)存儲器，為用戶提供了更多的數(shù)據(jù)存取單元，可以定義更多的特殊功能寄存器，4個并行的I/O口；

（3）和AT89S51相比，增加DPTR1從而構成了雙數(shù)據(jù)指針，并且允許電壓在4.0V～5.5V電壓波動，且具有電源管理功能。

（4）具有兩級的中斷優(yōu)先級，8個中斷源、6個中斷矢量，有1個全雙工的UART串行通信口；

（5）提供了3級程序鎖定位；

（6）1個看門狗定時器WDT；

（7）整個單片機的時鐘信號的頻率最高可達30MHz；

（8）與MCS-51單片機產品完全兼容。

AT89S52最大的特點就是具備了ISP在線編程技術，可以在不斷電的情況修改程序，方便對系統(tǒng)的升級和維護。

3 單片機控制系統(tǒng)的構成

圖3 單片機控制系統(tǒng)

單片機可以通過74LS164等芯片進行串行接口到并行接口的擴展，或通過ULN2003等芯片進行并口的擴展。如果在實際應用時覺得單片機內部的程序或數(shù)據(jù)存儲的容量不夠，同樣可以進行相應的擴展。但是由于該單片機具有多大8K的程序存儲器容量，一般情況下不需要進行擴展。另外關于很多設計人員關心的模擬信號采樣和數(shù)字信號輸出的問題，當然該款單片機只能是通過外接A/D或D/A轉換器來實現(xiàn)。如果在某一具體的工控系統(tǒng)中，在已經確定要經常性的進行模擬信號的采集的話，則可以采用諸如ATmega128等內部資源豐富的單片機。

4 總結

在由AT89S52構成的系統(tǒng)中，硬件電路簡單，方便開發(fā)者調試硬件電路，有利于系統(tǒng)的維護，ISP在線編程技術也方便調試、維護程序；但是由于它的數(shù)據(jù)處理能力較弱和工作頻率較低以及人機對話模式簡單，因此在它的應用也收到一定的局限。

MCS51單片機能對簡單的邏輯控制和模擬量控制，成本低，硬件電路較復雜，帶負載的能力較差，系統(tǒng)的維護性能好，因此MCS51單片機適用于家用電氣、智能儀器、單機簡單的自動控制系統(tǒng)中。

[1]張燕紅編著.計算機控制技術[M].南京：東南大學出版社,2014.

論MCS51單片機在自動系統(tǒng)中的應用

張 林1,2