馬建挺

湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)校，福建 莆田 351254

單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

馬建挺

湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)校，福建 莆田 351254

隨著科技的進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)飛速發(fā)展，電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)也有了質(zhì)的飛躍，電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中單片機(jī)技術(shù)得到很廣泛的應(yīng)用，本文通過(guò)研究單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展歷程和電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)，探索單片機(jī)技術(shù)在電器傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用，并順應(yīng)時(shí)代發(fā)展，討論信息化時(shí)代下的電器傳動(dòng)系統(tǒng)的控制。同時(shí)，從控制系統(tǒng)、軟件程序開(kāi)發(fā)、算法改進(jìn)、系統(tǒng)頭文件等方面研究單片機(jī)幾乎在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。

單片機(jī)技術(shù)、電器傳動(dòng)控制、信息化、系統(tǒng)

順應(yīng)時(shí)代發(fā)展的發(fā)展，自電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的概念出現(xiàn)，我國(guó)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)得到很大的提升，它的研究應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，但其傳統(tǒng)的電氣設(shè)備在使用過(guò)程中可靠性差，壽命低，自單片機(jī)問(wèn)世以來(lái)，以強(qiáng)大的價(jià)格優(yōu)勢(shì)和功能得到廣泛的應(yīng)用，單片機(jī)在辦公自動(dòng)化、電子領(lǐng)域、電氣設(shè)備等各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的涉及，其中單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用使得電器傳動(dòng)系統(tǒng)操作更加簡(jiǎn)便，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定安全運(yùn)行。

1 單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用于研究

1.1 單片機(jī)技術(shù)概述

單片機(jī)是一種集成電路芯片 ，它采用超大規(guī)模的集成電路技術(shù)把中央處理器、讀寫內(nèi)存、只讀內(nèi)存、計(jì)時(shí)器、計(jì)算機(jī)器等計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主要部件集成到一塊硅片構(gòu)成的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，具備微型計(jì)算機(jī)的組成結(jié)構(gòu)和主要功能，滿足多個(gè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用需求。

單片機(jī)主要由運(yùn)算器、控制器、主要寄存器組成，運(yùn)算器可執(zhí)行各種算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，并進(jìn)行邏輯測(cè)試，運(yùn)算器執(zhí)行的全部操作都是由控制器發(fā)出的控制信號(hào)指揮的，一個(gè)算術(shù)操作產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)算結(jié)果，一個(gè)邏輯操作產(chǎn)生一個(gè)判決；

控制器主要是從內(nèi)存中取出一條指令并對(duì)指令進(jìn)行譯碼和測(cè)試，產(chǎn)生相應(yīng)操作控制信號(hào)，指揮并控制CPU、內(nèi)存和輸入輸出設(shè)備之間數(shù)據(jù)流動(dòng)的方向；CPU向存儲(chǔ)器存數(shù)據(jù)或從內(nèi)存讀出指令時(shí)，同樣使用到地址寄存器和數(shù)據(jù)寄存器。而根據(jù)單片機(jī)的功能分為兩種基本結(jié)構(gòu)：peinceton 結(jié)構(gòu)和harvard結(jié)構(gòu)，前者的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和程序儲(chǔ)存共用一個(gè)存儲(chǔ)空間，后者的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和程序存儲(chǔ)的存儲(chǔ)空間是分開(kāi)的，由于單片機(jī)的控制功能為主要功能，目前單片機(jī)一般采用harvard結(jié)構(gòu)形式。

單片機(jī)功能強(qiáng)大，運(yùn)行方便，有很強(qiáng)的價(jià)格優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域范圍廣，在通訊、交通、智能控制、辦公自動(dòng)化、電氣設(shè)備等領(lǐng)域都使用單片機(jī)技術(shù)，且單片機(jī)技術(shù)在抗干擾、環(huán)境適應(yīng)等方面具有很大優(yōu)勢(shì)，單片機(jī)技術(shù)還可用于對(duì)供暖電氣控制、煤礦電氣化的溫度、化學(xué)成分等各種指標(biāo)進(jìn)行 測(cè)量和實(shí)時(shí)控制。

1.2 單片機(jī)技術(shù)發(fā)展

單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)走過(guò)了20年，20年內(nèi)單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展以微處理器技術(shù)和集成電路為主，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，微處理器的更新速度逐漸加快。長(zhǎng)期以來(lái)，單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展主要以8位機(jī)為主，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，32位機(jī)也受到很大的重視，同時(shí)，單片機(jī)的壽命也越來(lái)越長(zhǎng)，單片機(jī)的速度也越來(lái)越快，為提高單片機(jī)的抗干擾能力，8051單片機(jī)兼容改善的內(nèi)部時(shí)序，提高時(shí)鐘頻率，加快單片機(jī)的運(yùn)算速度，其中68HC08單片機(jī)使用4.9M外部振蕩器，內(nèi)部時(shí)速達(dá)到32M；超大規(guī)模集成電路技術(shù)由3發(fā)展到1.5、1.2、0.8、0.5、0.35，全靜態(tài)設(shè)計(jì)使時(shí)鐘頻率改變，降低功率耗能。

單片機(jī)的選擇范圍很廣，其中進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的單片機(jī)像Motorola單片機(jī)是世界上最大的單片機(jī)廠商制造，其新產(chǎn)品多、選擇余地大；Microchip單片機(jī)是市場(chǎng)份額增長(zhǎng)最快的單片機(jī)主要是16C系列8位單片機(jī)；Scenix單片機(jī)的I/O模塊具有新意；NEC單片機(jī)自成體系，以8位單片機(jī)78K系列產(chǎn)量最高；Epson單片機(jī)LCD驅(qū)動(dòng)部分比較強(qiáng)，低電壓、低耗能；8051類單片機(jī)是由Intel公司推出的世界上用量最大的單片之一；Zilog采用多累加器結(jié)構(gòu)，有較強(qiáng)的中斷處理能力。

1.3 信息化時(shí)代下的電氣控制系統(tǒng)

電氣傳動(dòng)是指利用電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)各種生產(chǎn)機(jī)械及生活需要的物品，旨在以機(jī)械能代替勞動(dòng)力，由于電動(dòng)機(jī)的電機(jī)效率高，運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)濟(jì)，且電能的傳輸和分配比較方便，容易控制，電氣傳動(dòng)的發(fā)展迅速，現(xiàn)已成為絕大多數(shù)機(jī)器的傳動(dòng)方式 ，成為工業(yè)化的重要基礎(chǔ)。

在信息化浪潮中，信息化技術(shù)帶動(dòng)先進(jìn)生產(chǎn)力的發(fā)展，目前，許多先進(jìn)工業(yè)國(guó)家都在進(jìn)行由工業(yè)化向信息化時(shí)代邁進(jìn)，其

▲▲信息產(chǎn)業(yè)具有雄厚的基礎(chǔ)，電氣傳動(dòng)是工業(yè)化的重要基礎(chǔ)，信息化浪潮下，數(shù)字控制和數(shù)據(jù)通信成為電氣傳動(dòng)控制的主要手段，可控交流 電氣傳動(dòng)逐步取代直流傳動(dòng)，電氣傳動(dòng)技術(shù)必須在信息技術(shù)的推動(dòng)下向前發(fā)展，才能真正成為以信息化帶動(dòng)工業(yè)化的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.4 單片機(jī)技術(shù)在電器傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

（1）軟件系統(tǒng)的應(yīng)用

匯編語(yǔ)言中的數(shù)據(jù)處理是單精度的浮點(diǎn)運(yùn)算直接支持的，是匯編語(yǔ)言的難點(diǎn)和重點(diǎn)，隨著單片機(jī)開(kāi)發(fā)的難度增加，對(duì)算法的精確度有了更高的要求，目前大量的C語(yǔ)言程序作為單片機(jī)算法的依據(jù)，不太需要開(kāi)發(fā)研究，在實(shí)時(shí)響應(yīng)的場(chǎng)合，開(kāi)發(fā)人員首先考慮執(zhí)行速度，并用匯編代碼實(shí)現(xiàn)單片技術(shù)，會(huì)變模板與C語(yǔ)言模塊模版經(jīng)常發(fā)生相互調(diào)度，在未涉及參數(shù)傳遞的情況下，在程序中嵌入ASM（....）偽指令，實(shí)現(xiàn) 兩者之間的相互轉(zhuǎn)換；在設(shè)計(jì)參數(shù)傳遞的情況下，在源代碼中加入目的匯編程序，在所有程序編譯鏈接完成后，核對(duì)M96和M51文件進(jìn)行修改。

（2）算法的改進(jìn)

在轉(zhuǎn)速和電流環(huán)的計(jì)算中，一般僅考慮轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的情況，轉(zhuǎn)速的跟蹤精度取決于轉(zhuǎn)速編碼器的精度，在可獲得時(shí)間T內(nèi)取一個(gè)較小的時(shí)間間隔時(shí)，可用時(shí)間T內(nèi)獲得的PL作為轉(zhuǎn)速值，以時(shí)間T作為速度環(huán)控制回路采樣周期，在調(diào)試過(guò)程程中，先用浮點(diǎn)數(shù)定下P和I的參數(shù)值，再用C96給予整形變量，提高了運(yùn)算的速度，同時(shí)也使得運(yùn)算代碼更精確，在實(shí)際編程中得到驗(yàn)證。

（3）系統(tǒng)頭文件的應(yīng)用

系統(tǒng)文件是個(gè)端口、各功能寄存器對(duì)應(yīng)的物理地址，只有精通定制所有單片機(jī)的系統(tǒng)頭文件才能準(zhǔn)確發(fā)揮各單片機(jī)的功能，在單片機(jī)型號(hào)改變時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)換頭文件實(shí)現(xiàn)程序移植，達(dá)到快速開(kāi)發(fā)和移植的目的。

2 總結(jié)

單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了不同的電路控制要求，使控制線路更加精確可靠，未來(lái)技術(shù)發(fā)展中，單片機(jī)趨向更高的應(yīng)用水平、更多的集成部件、更強(qiáng)大的功能發(fā)展，其發(fā)展領(lǐng)域更多的應(yīng)用于工業(yè)、電子等多方面領(lǐng)域。

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[1]黃定華,孫炳達(dá). 單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J]. 自動(dòng)化與儀器儀表,2002,01：41-44+40.

[2]賴遠(yuǎn)能. 淺談單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2012,20：141.

[3]黃定華,孫炳達(dá). 單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究[J]. 自動(dòng)化博覽,2001,02：10-12.

[4]王文軍. 單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2013,12：6.