电气传动系统中单片机技术的应用解析

戎潮

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摘要:由于单片机具有短小、轻薄及用途广等优点，因此单片机技术在世界范围内获得了快速发展，尤其是广泛应用于电气传动控制系统中,使自动化控制的水平达到一个新的高度。

关键词:单片机技术；电气控制技术；电气传动系统

引言

根据单片机的主要功能，单片机又称为微控制器。具体来说，它就是把一个计算机的系统微缩集中到一个芯片上。因此，单片机具有短小轻薄的特征，同时适用范围广泛，在电气传动控制系统中发挥着无可比拟的作用。单片机是由日本的bijikon公司和美国inter公司共同发明的，我国于1982年开始使用单片机技术，现如今世界上主要的芯片生产公司都研制出了各自的单片机，既有各自的核心技术和特色，又互成互补，为单片机在电气传动控制系统中的广泛使用提供了平台。

1单片机技术概论

1.1单片机的概念

根据单片机的主要功能，它又被称为微控制器，核心技术就是微缩计算机的CPU、RAM、ROM、I/0等核心功能到一个芯片上，构成一个体积小、质量轻、但具有完善功能的微型计算机系统。最原始的单片机技术是由日本的bijikon公司和美国inter公司联合研发的一种芯片。经过几十年的发展，它经历了SCM、MCU以及SoC三个阶段。在发展的早期即SCM阶段，主要是4位或8位单片机。后来，虽然研制出了16位单片机,但由于各种限制性因素，未被广泛使用。直到20世纪90年代，随着ARM系列的广泛使用，32位单片机获得了广阔的市场，单片机的性能也得到了快速发展。进入21世纪，，随着SoC嵌入系统的发展，单片机已经由原来的微控制器发展为成熟的单片应用系统由于单片机具有较小的质量和体积、稳定的性能、强大的功能、高的性价比、适用领域广等优势，一经推出就迅速占领市场，进入了多个控制领域。

1.2单片机的结构和原理

根据单片机的主要结构和功能，大体可以将单片机分为两种。一种是Princeton(普林斯顿结构)，又被称为冯.诺依曼结构。这种结构中，将数据存储和程序存储放在同一个储存空间。另一种是Harvard(哈弗)结构。这种结构与普林斯顿结构恰恰相反，它的数据和程序是分开存储的。单片机相对于传统计算机来说，最主要的特点是短小轻薄，而核心功能是自动化控制。因此，在存储空间的设计上将数据和程序分开存储比较合理，与现代电子消费产品的设计理念相符。所以,我国现行的单片机普遍采用Harvard(哈弗）结构。

1.3单片机的应用领域

单片机具有较小的质量和体积、稳定的性能、强大的功能、性价比高、适用领域广等优势，一经推出就迅速占领市场,进入了多个控制领域,尤其是电气传动控制领域。随着单片机技术的广泛使用，自动化控制技术的水平更上一层楼,有效提高了自动化生产的效率。同时，相较于市场上其他普通的集成电路，单片机具有更强的抗干扰能力和适应能力，适用于各种复杂的电磁环境和自然环境。由于单片机具有上述无可比拟的优势，因此被广泛运用于各种自动监控系统。

2电气控制技术的概论

要实现自动化、智能化以及自由化的工业生产,电气控制技术是核心技术之一。电气控制技术有效结合了电子技术和计算机应用技术,并将计算机网络技术、单片机技术以及可编程控制技术(PLC)综合到一起,实现了自动控制、网络通信、微电子、智能检测的一体化。应用电气控制技术到工业生产中,实现了生产技术的精密化、生产过程的自动化、控制的智能化、生产设备的信息化。科技日新月异,科学技术的快速发展使电气控制技术也不断改革更新,以满足不断扩大的市场需求。电气控制技术具有指令简单、操作简便、容易掌握以及体积小、质量轻、维修检验工作量小以及安装方便等优点，同时能够适应各种恶劣的工作环境。因此,单片机能够广泛应用于不同行业的传动控制中。

3单片机技术在我国的发展现状

3.1内部结构的变化

我国现行的单片机普遍采用Harvard（哈弗)结构。但是，随着科技的发展和市场需求的变化，我国单片机的内部结构逐渐变得越来越复杂,同时集成部件也不断增多。在近几年的发展中,根据市场需求,在单片机技术的基础上,结合局域网络的控制模块，有效将独立的单片机技术升级为综合的网络控制技术。同时,在单片机的内部增加了控制电路的脉宽调制设置,将原有的单片机升级为具有变频控制功能的综合应用微机。这样不仅有效提高了单片机的市场适用性,而且也使单片机具有了更强大的功能。

3.2 EFT技术的应用

EFT（Electrical Fast Transient）是电快速瞬变脉冲抗干扰性能实验的英文缩写。EFT试验应用到单片机中,可测量单片机的抗干扰性能。具体的试验条件是接60dB的衰减器、选用50衰减抗阻和50示波器抗阻。实验的等级越高,单片机的抗干扰性能越强。如果实验等级是4，就能够适应严酷的工业环境,适用于工作电压较高的电气化系统。

4单片机技术与电气传动控制技术的有效结合

4.1单片机技术在控制系统中的应用

单片机的控制电路一般包括电源回路、主回路、键盘、显示器、保护开关、辅助触点以及单片机系统电路。主电路一般由交流拖动电动机、交流滑动电动机、连接接触器、上行接触器、下行接触器以及制动电动机接触器构成。单片机的接口电路最核心的功能是实现单片机电路中各类信号的实时传递。单片机在控制系统中主要通过同行串线与总线、输入设备、显示设备之间进行数据交换，实现对电气系统的独立控制。由于现行的电气系统在短时内具有庞大的数据计算量，所以单片机数据总线从原有的4位、8位变为8位、16位的地址，大大提高了整个系统的吞吐力和运算能力。

4.2单片机技术在软件系统中的应用

随着市场要求的提高,单片机的应用程序越来越复杂，对数据处理和算法的精度要求也越来越严苛。在过去，汇编语言中通常以单精度的浮点运算来处理数据;而现在，在算法上，IT人员已经开发出了很多C语言程序，可以供人们任意选择。在实时应用的场合中，IT人员将开发和研究的重点放在提升运算速度上，用汇编语言书写源程序来实现软件系统的模块功能。在具体的操作过程中，汇编语言模块和C语言模块可以相互调用，如果两种模块之间不存在溢出或者冲突现象，那么这个程序就可以正确发挥作用。但是，如果这两者之间存在冲突，就必须要重新编写代码和重新调试。

5结束语

通过上述对单片机的概念、结构、原理、应用领域以及电气自动化系统、单片机技术在我国的发展现状、单片机技术和电气传动控制技术的有效结合的分析和研究，可得出如下结论:单片机技术在电气传动系统中具有无以复加的作用。单片机技术在电气传动系统中的应用可以提高控制电路的精确性和可靠性,也可以通过编写源程序和改变运行程序来控制不同的电路，实现其多样化的功能。随着科技的日新月异，单片机技术会变得越来越复杂、越来越精密,功能也会越来越强大，在电气传动系统中的应用也会越来越广泛。

参考文献

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[3]王文军,单片机技术在电气传动系统的应用[J].数字技术与应用，2013，(12):6.