論MCS51單片機在自動系統中的應用

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

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

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

自動控制系統；計算機控制；MSC51單片機；應用

1 單片機在自動化控制系統中的作用

1.1 常用的數字控制器

圖1 常用數字控制器的系統框圖

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

1.2 工控機的作用

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

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

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

一個完整的工業控制系統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中往往可以用單片機系統來代替工控機。

2 單片機在自動化控制系統的優點

2.1 單片機的優點

單片機的優點：集成度高，外部電路易于設計；有一定的數據處理能力，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位數據。

（2）具有256B的片內數據存儲器，為用戶提供了更多的數據存取單元，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從而構成了雙數據指針，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，方便對系統的升級和維護。

3 單片機控制系統的構成

圖3 單片機控制系統

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據存儲的容量不夠，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。如果在某一具體的工控系統中，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構成的系統中，硬件電路簡單，方便開發者調試硬件電路，有利于系統的維護，ISP在線編程技術也方便調試、維護程序；但是由于它的數據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單片機在自動系統中的應用

張 林1,2