范順治

摘? 要：當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)也正向成熟方向發(fā)展。文章對(duì)單片機(jī)進(jìn)行概述，并對(duì)其種類(lèi)和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其控制模塊、寄存模塊和運(yùn)算模塊構(gòu)建了完整的操作體系，系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行邏輯性運(yùn)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(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，通過(guò)控制模塊、軟件算法模塊和運(yùn)算模塊，提升電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的操控精度和工作效率。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù);電氣傳動(dòng)系統(tǒng);應(yīng)用研究

中圖分類(lèi)號(hào)：TM921? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：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(dòng)系統(tǒng)作為自動(dòng)化控制行業(yè)的重要運(yùn)行系統(tǒng)之一，在單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用下，可有效提升電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。單片機(jī)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(duì)電氣傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行邏輯性操作，使設(shè)備具有自動(dòng)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(dòng)設(shè)備間進(jìn)行協(xié)調(diào)工作。

1 單片機(jī)技術(shù)概述

1.1 單片機(jī)介紹

單片機(jī)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(xiàn)路有效的集成在一起，通過(guò)元器件和技術(shù)的集成使其具備強(qiáng)大中央處理能力。單片機(jī)集成電路包含CPU、RAM、ROM、I/O接口、驅(qū)動(dòng)器等，可對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行讀取與分析，通過(guò)內(nèi)在轉(zhuǎn)換器將數(shù)據(jù)信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并執(zhí)行相應(yīng)的指令信息，完成對(duì)設(shè)備的操控。當(dāng)前主流單片機(jī)一般包括中央處理器（CPU）、RAM（容量為4KB）、ROM（容量為128KB）、計(jì)數(shù)器（16位）、并行口（8位）、串口接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）、數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）、串行外設(shè)接口（SPI）、信號(hào)編程處理器（ISP）等。單片機(jī)由于將電路進(jìn)行集成，并通過(guò)引腳接口的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，具有高可靠性;內(nèi)部構(gòu)造簡(jiǎn)單、可實(shí)現(xiàn)模塊化管理;具有高處理性，運(yùn)算能力快;設(shè)備具有堅(jiān)固性，適應(yīng)能力強(qiáng)，且體積小，具有便捷攜帶性。

1.2 單片機(jī)分類(lèi)

單片機(jī)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為主，技術(shù)人員通過(guò)其不同應(yīng)用環(huán)境，設(shè)計(jì)出不同型號(hào)滿(mǎn)足當(dāng)前工作需求。其一般可分為控制型、通用型和總線(xiàn)型，控制型依據(jù)領(lǐng)域分類(lèi)，一般在工業(yè)場(chǎng)合進(jìn)行應(yīng)用時(shí)，其主要以控制范圍和控制精度為主，需要強(qiáng)大的運(yùn)行能力，并可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精確控制;當(dāng)其運(yùn)用在家電中時(shí)，其一般以外接口的集成度較高，通過(guò)接受指令，完成對(duì)設(shè)備的操控。通用型按照范圍進(jìn)行劃分，將功能進(jìn)行集成化，通過(guò)范圍性控制對(duì)設(shè)備進(jìn)行指令操控，當(dāng)依據(jù)產(chǎn)品的特性進(jìn)行制定相應(yīng)的單片機(jī)時(shí)，其可稱(chēng)作專(zhuān)用型?？偩€(xiàn)型單片機(jī)通過(guò)內(nèi)部系統(tǒng)提供并行總線(xiàn)，通過(guò)串口連接的方式，使內(nèi)部系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行高效率傳輸，其內(nèi)部一般設(shè)有控制總線(xiàn)、數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)，通過(guò)引腳的連接方式，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中化處理，可提升系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

1.3 單片機(jī)結(jié)構(gòu)

單片機(jī)系統(tǒng)依靠控制模塊、寄存模塊和運(yùn)算模塊實(shí)現(xiàn)運(yùn)行?？刂颇K由指令譯碼器、數(shù)據(jù)程序計(jì)數(shù)器、時(shí)序發(fā)生器、指令操控器等構(gòu)成，其在單片機(jī)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)作用，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操控?？刂颇K可從設(shè)備存儲(chǔ)器中將指令進(jìn)行調(diào)離，并對(duì)其它指令進(jìn)行位置指定，通過(guò)譯碼器對(duì)指令進(jìn)行翻譯，并對(duì)其進(jìn)行控制，使指令具備預(yù)發(fā)生條件，當(dāng)條件滿(mǎn)足當(dāng)前發(fā)生狀態(tài)時(shí)，可控制數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中傳輸?shù)姆较颍蛊淇蛇M(jìn)入到邏輯性運(yùn)行狀態(tài)。

寄存模塊是由地址計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、累加器、地址存儲(chǔ)器、指令存儲(chǔ)器構(gòu)成，地址計(jì)數(shù)器作為下一條指令的執(zhí)行位置程序，當(dāng)上一條指令進(jìn)入地址計(jì)數(shù)器時(shí)，其計(jì)數(shù)器方向以下一條計(jì)數(shù)器為基準(zhǔn)，并對(duì)其地址進(jìn)行定位。數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器為數(shù)據(jù)輸入或輸出的存儲(chǔ)機(jī)構(gòu)，其可對(duì)運(yùn)行中的指令進(jìn)行儲(chǔ)存，也可對(duì)輸出字節(jié)進(jìn)行保存。累加器作為單片機(jī)結(jié)構(gòu)中的常開(kāi)機(jī)構(gòu)，其需對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算，并作出相應(yīng)的指令，將運(yùn)算得出的結(jié)果進(jìn)行分析。地址存儲(chǔ)器是將中央處理器的訪(fǎng)問(wèn)地址進(jìn)行保存，其工作以持續(xù)性執(zhí)行為主，因?yàn)閱纹瑱C(jī)內(nèi)存在讀取時(shí)與中央處理器的讀取速度存在差異，通過(guò)地址存儲(chǔ)器將信息進(jìn)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(chǔ)器通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行信息讀取，并進(jìn)行解碼，二次核對(duì)其操作指令，保證數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)恼_性。運(yùn)算器作為邏輯性運(yùn)算單元，通過(guò)兩個(gè)8位并行口對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行值量大小分析，將數(shù)據(jù)結(jié)果傳輸?shù)郊拇婺K的累加器中，使數(shù)據(jù)進(jìn)行下一步操作。

2 單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

2.1 控制模塊

當(dāng)前單片機(jī)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(gòu)成。主電路操控模塊通過(guò)電源的供電，通過(guò)整流電路對(duì)電流進(jìn)行傳輸，由于單片機(jī)內(nèi)部電流承載能力較弱，需通過(guò)濾波電路對(duì)電流進(jìn)行降頻處理，直流電機(jī)控制電路（H橋）對(duì)電流進(jìn)行控制傳導(dǎo)。接口型電路對(duì)電流的信號(hào)進(jìn)行傳輸，提升信號(hào)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性，其一般由專(zhuān)用存儲(chǔ)器、寄存器組等組成，其是單片機(jī)的中央控制系統(tǒng)與外部設(shè)備進(jìn)行信息傳遞的主要部件，通過(guò)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分類(lèi)，使其具備相應(yīng)的信號(hào)行為，并通過(guò)與計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)總線(xiàn)進(jìn)行連接，使信號(hào)可進(jìn)行完整傳遞。其傳輸信號(hào)的方式一般分為并行傳輸模式和串行傳輸模式，以具信號(hào)傳遞類(lèi)別，發(fā)出相應(yīng)的指令，可使電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中的各部件進(jìn)行協(xié)同工作的狀態(tài)。在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中，其顯示設(shè)備和鍵盤(pán)之間，在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸時(shí)，以串行模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行一位一位的傳輸，可提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性，同時(shí)可保證數(shù)據(jù)的邏輯性傳輸。以當(dāng)前電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中常用的80C196MC為例，其在系統(tǒng)中進(jìn)行工作時(shí)，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的逆變控制功能，可實(shí)現(xiàn)掃頻式零電壓軟啟動(dòng)模式，其可將直流電壓進(jìn)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(yùn)行過(guò)程中，使用16位連接方式，可增強(qiáng)系統(tǒng)的運(yùn)算能力，且芯片內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)相同的32K程序存儲(chǔ)器，可對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)信息進(jìn)行存儲(chǔ)。

2.2 軟件算法模塊

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)行是對(duì)內(nèi)部程序指令進(jìn)行操作，在語(yǔ)言編程時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)信息分類(lèi)和提出節(jié)點(diǎn)信息為工作難點(diǎn)，由于系統(tǒng)的工作環(huán)境不同，匯編語(yǔ)言的類(lèi)型可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行指令操作。在進(jìn)行匯編語(yǔ)言時(shí)，通過(guò)助記符可對(duì)系統(tǒng)指令碼進(jìn)行替代，以符號(hào)語(yǔ)言的運(yùn)行方式，可有效提升其運(yùn)行效率，匯編語(yǔ)言的工作方式是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算，通過(guò)精度式浮點(diǎn)的處理方式，提升其運(yùn)算精度。單片機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中，以PID算法較為常見(jiàn)，通過(guò)比例、積分和微分環(huán)節(jié)，可有效提升運(yùn)算效率，使系統(tǒng)運(yùn)行更具精準(zhǔn)性。

當(dāng)前電氣傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)算時(shí)，一般以浮點(diǎn)運(yùn)算為主，因?yàn)橛?jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)運(yùn)算數(shù)值的存儲(chǔ)以整實(shí)數(shù)為主，通過(guò)32位處理器對(duì)數(shù)值進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，其有符號(hào)整數(shù)范圍-2^31～2^31-1，無(wú)符號(hào)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(dòng)設(shè)備的工作方式不同，其計(jì)算方法存在差異，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)模塊在進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，其設(shè)備運(yùn)行的跟蹤定位點(diǎn)由編碼器來(lái)決定。設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行周期性采樣，其內(nèi)部控制系統(tǒng)將與存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，當(dāng)數(shù)據(jù)為整數(shù)時(shí)，缺少相應(yīng)的小數(shù)數(shù)值時(shí)，導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部運(yùn)行精度降低，此時(shí)技術(shù)人員需對(duì)參數(shù)值進(jìn)行調(diào)整，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次比對(duì)，已達(dá)到提升運(yùn)行精度的目的。單片機(jī)的應(yīng)用可減少系統(tǒng)運(yùn)行中的代碼轉(zhuǎn)化率，通過(guò)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)的編程，以不同的型號(hào)來(lái)滿(mǎn)足系統(tǒng)工作需求，可有效提升電氣傳動(dòng)設(shè)備的工作效率。

2.3 文件模塊

電氣傳動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中，將產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，系統(tǒng)需對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分類(lèi)儲(chǔ)存，使數(shù)據(jù)具備可查性，同時(shí)設(shè)備的運(yùn)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(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的合理性。通過(guò)對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行的方式，對(duì)單片機(jī)進(jìn)行功能性選擇，雙端口儲(chǔ)存器作為一款具有高工作效率、高容量的運(yùn)算元器件，可為設(shè)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(chǔ)器采取并行通訊模式，在中央處理模塊與主存儲(chǔ)模塊之間設(shè)置緩沖式存儲(chǔ)器，其SRAM技術(shù)、Cache存儲(chǔ)載體、地址轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)替換，可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理。雙端口存儲(chǔ)器具有讀寫(xiě)控制，在BUSY設(shè)置下，通過(guò)內(nèi)部控制器可對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行邏輯性操作，其具有接口閉合性，當(dāng)一個(gè)接口進(jìn)行指令操作時(shí)，其它接口將停止運(yùn)行狀態(tài)。在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中進(jìn)行操作時(shí)，對(duì)內(nèi)部文件可進(jìn)行分類(lèi)處理，提升系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯性。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)單片機(jī)進(jìn)行介紹，對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，通過(guò)集成式芯片可對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)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(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)，通過(guò)控制模塊、軟件算法模塊和文件模塊構(gòu)建的邏輯性操控體系，可對(duì)電氣傳動(dòng)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，提升電氣傳動(dòng)設(shè)備的工作效率。期望在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，技術(shù)人員通過(guò)對(duì)電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，使單片機(jī)技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，提升其使用價(jià)值。

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