單片機電氣傳動及控制系統(tǒng)的設(shè)計研究

向洮 張建雷

摘要：伴隨計算機先進技術(shù)的高速發(fā)展，社會各領(lǐng)域中單片機技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用，特別是在電氣傳動控制系統(tǒng)中有著更重要的作用。這種技術(shù)能夠通過簡化轉(zhuǎn)動控制系統(tǒng)內(nèi)部的設(shè)備操作，借此提升電氣計算機系統(tǒng)工作的效率，并可從整體上改善整個系統(tǒng)的運行質(zhì)量。為此，本文從單片機技術(shù)的概述出發(fā)，對其在電氣傳動控制系統(tǒng)中的作用與應(yīng)用，據(jù)此進行了初步設(shè)計，并展開了詳細(xì)的論述與研究。

關(guān)鍵詞：單片機；電氣傳動；控制系統(tǒng)；設(shè)計研究

1 緒論

隨著新型電子計算機技術(shù)的快速發(fā)展，使得傳統(tǒng)強電電器、功能簡單的電氣設(shè)備逐步開始向更先進的方式轉(zhuǎn)變，強弱電結(jié)合且具有數(shù)字化功能的微型電氣控制系統(tǒng)得到了應(yīng)用。在許多場合，更多的單片機產(chǎn)品替代了電氣控制產(chǎn)品，這種新出現(xiàn)的產(chǎn)品主要隸屬于存儲程序控制的單片機。其功能能夠通過人的指令來實現(xiàn)，而設(shè)施設(shè)備可以較好地折疊、轉(zhuǎn)變與替換。因此在電氣控制系統(tǒng)下的單片機可以隨時應(yīng)用，而不必重新進行優(yōu)化、線路設(shè)計，能夠極大地提升產(chǎn)品的訂單與工作效率。目前，傳統(tǒng)電氣設(shè)備的各種控制信號，需要轉(zhuǎn)換到匹配的數(shù)字信號，用戶設(shè)備需要輸入到設(shè)備的各類信號，如操作、開關(guān)、行程等具體的操作。這種操作，可以更實際、方便控制系統(tǒng)的應(yīng)用。

在具體的設(shè)計過程中，單片機輸出端口受制于驅(qū)動能力的局限，一般需要專用的接口芯片。這種輸出因為電氣控制系統(tǒng)的不同而有各自差異，但基本可以滿足電流、開關(guān)、電壓的要求，更能夠適應(yīng)隔離抗干擾的能力。目前在討論單片機輸出端到功率端口的實現(xiàn)方法中，還有待于更好的升級。通過上位機軟件的設(shè)置，對各房間的情況進行實時監(jiān)控和調(diào)節(jié)，進而實現(xiàn)電氣控制系統(tǒng)的更多功能。通過上位機軟件的設(shè)置對整個系統(tǒng)的控制，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)，而且合理的控制空調(diào)的溫度和房間環(huán)境對人的健康十分重要，可以有效的減少“空調(diào)病”的產(chǎn)生，經(jīng)濟效益十分良好。

2 單片機技術(shù)與電氣控制技術(shù)概述

所謂的單片機技術(shù)，主要借助高集成的電路將CPU、ROM、RAM與輸出電路共同組合放到芯片上面。雖然僅僅比較簡單的一個芯片，但卻有著巨大的功能，與當(dāng)前的計算機、移動端都能相媲美，可以滿足多元化的實際需要。從存儲結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)存儲技術(shù)等方面來觀察單片機，其結(jié)構(gòu)可分為兩種，即Princeton與Harvard。一種是作為數(shù)據(jù)存儲功能來使用，能夠充分利用芯片的效能；另一種則是將存儲與運存分開，能夠讓人們充分體驗更快捷的服務(wù)。換言之，自單片機問世以來，其巨大的使用功能吸引了更多的人們關(guān)注。尤其是涉及通信、交通、辦公自動化等行業(yè)，都存在著單片機的身影。目前來看，電氣傳統(tǒng)控制技術(shù)應(yīng)用范圍也比較廣泛，主要原理是利用電動機傳動裝置的控制功能，從而在實際的生產(chǎn)過程中能夠簡化人工手續(xù)，提升工作效率。作為當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)自動化技術(shù)中最基本的技術(shù)，電氣控制系統(tǒng)主要借助以CPU為核心的網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)，深度融合了微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，以及自動化技術(shù)，并利用大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)更全面的功能。

3 電氣傳動控制系統(tǒng)中單片機技術(shù)的設(shè)計

3.1 單片機技術(shù)的引用與設(shè)計

單片機在生產(chǎn)實踐中的應(yīng)用逐步推廣開來，并促進了電動傳動控制系統(tǒng)的更好的發(fā)展。如此，使得其功能趨向多元化，并且它的性能也更加多元，促進了整個系統(tǒng)設(shè)備結(jié)構(gòu)的復(fù)雜。而在這種環(huán)境引入單片機，能夠有效提高生產(chǎn)率與勞動強度，降低了生產(chǎn)成本、進而減少能源的消耗。但同時，如果電氣傳動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，就需要更強勁的手段來監(jiān)控，以此減少傷亡事故。為此，本文設(shè)計了單片機的應(yīng)用。具體構(gòu)造如下：在控制電路方面，是由單片機系統(tǒng)電路、顯示器與鍵盤三部分構(gòu)成；而在接口電路方面，采用技術(shù)負(fù)責(zé)控制電路上信號的傳遞。在主電路方面，是由濾波器、整流器與模塊構(gòu)成H橋，以及IPM Intelligent Power Module幾部分構(gòu)成。同時，顯示器與鍵盤構(gòu)成了該系統(tǒng)的上位機，可自主控制顯示部分，且兩者間相關(guān)數(shù)據(jù)的傳遞則是借助串行總線來完成。此外，多選用的是16位系統(tǒng)總線，以切實提升系統(tǒng)的總吞吐能力，操作更為便捷。

3.2 實驗結(jié)果分析

目前，在所引用的電氣傳動控制系統(tǒng)環(huán)境下，多數(shù)依靠人的經(jīng)驗來判斷設(shè)備或是裝置，所采用的儀器來測量電壓、電流，據(jù)此判斷是否能夠正常運行。在一些復(fù)雜的環(huán)境下，多數(shù)借助數(shù)學(xué)模型并采用線辨識方式進行辨別故障。而在當(dāng)前這個時代，通過引用單片機技術(shù)，能夠在電氣控制系統(tǒng)中得到有效應(yīng)用，使得系統(tǒng)內(nèi)部的每一個小部件都能通過計算機了解，從而為檢修帶來更便利的優(yōu)勢。如果需要構(gòu)建數(shù)學(xué)模型，就要依據(jù)電氣傳動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。但當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)問題的時候，對系統(tǒng)也會造成一定影響。為此，單片機如能在電動傳動控制系統(tǒng)中得到較好的應(yīng)用，不斷提升工作效率的時候，能夠進一步提升對監(jiān)控的相應(yīng)要求。此外，只有凸顯了小型計算機的功能，使之可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的科學(xué)處理，增加監(jiān)控的有效性。

4 結(jié)語

綜合來說，在電氣傳動控制系統(tǒng)中，單片機的應(yīng)用在逐步擴大。鑒于部分巨型機器無法在某些環(huán)境中使用，單片機被逐步引入。由于該機器具有操作簡單、抗干擾能力強的優(yōu)勢，在應(yīng)用領(lǐng)域逐步增加。并通過對程序的合理優(yōu)化，能夠獲得更多功能。通過本文對單片機電氣傳動與控制系統(tǒng)中的設(shè)計來說，未來單片機的技術(shù)必將更加豐富且精密。隨著單片機功能的日益豐富，電氣系統(tǒng)會更加完善。

參考文獻(xiàn)：

[1]侯玉寶，陳忠平，鄔書躍.51單片機C語言程序設(shè)計經(jīng)典實例[M].電子工業(yè)出版社，2016.

[2]陳勇，許亮，于海闊，等.基于單片機的溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計[J].計算機測量與控制，2016，24（2）：7779.

[3]劉菲.基于單片機的鍍液溫度智能控制系統(tǒng)設(shè)計[J].電鍍與環(huán)保，2016，36（2）：4345.

[4]王瑾，袁戰(zhàn)軍.虛擬仿真技術(shù)在單片機課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].電子設(shè)計工程，2016（1）：4547.

作者簡介：向洮（1981），男，山東濟南人，本科/碩士，山東電子職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：工控、嵌入式開發(fā)。