單片機控制系統(tǒng)研究與設(shè)計

黃志軍

摘 要：當前，單片機在我們的生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的運用。它功能強大，基本性能穩(wěn)定，在運行的過程中具有優(yōu)良的特性。單片機獨特的設(shè)計使其功能能夠很好地得以發(fā)揮。本文對單片機控制的系統(tǒng)、系統(tǒng)設(shè)計總方案做了簡單的介紹，在此基礎(chǔ)上分別對硬件和軟件系統(tǒng)做了進一步的研究，通過對系統(tǒng)進行調(diào)試，以保證單片機在運行的過程中能夠保持穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：單片機；控制系統(tǒng)；設(shè)計

隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國經(jīng)濟也在得到快速的提高。在此基礎(chǔ)上，電路系統(tǒng)也不斷向著集成化的方向發(fā)展，相關(guān)技術(shù)也在不斷成熟和完善，并且能夠在實際的運用過程中收到良好的效果。其中，單片機的發(fā)展尤為迅速，其不僅向著高度集約化的方向發(fā)展，同時在一定程度上也降低了技術(shù)成本，使單片機在生產(chǎn)中得到了普遍的運用。

1 單片機控制的系統(tǒng)

在單片機系統(tǒng)中，CPU處于一個非常重要的地位，能夠發(fā)揮全局指導(dǎo)性作用。隨著這一部分系統(tǒng)的升級，單片機系統(tǒng)將會有效地提高工業(yè)的運行效率，使整個生產(chǎn)過程變得更加方便。在單片機系統(tǒng)中，設(shè)計這一環(huán)節(jié)非常的重要，不僅要對整體的運行方案進行設(shè)計，同時也要充分地對單片機進行選擇。在此基礎(chǔ)上，對各類檢測參數(shù)進行建模以及階段性設(shè)計部署非常關(guān)鍵；硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計以及整個調(diào)試程序也發(fā)揮著重要的實際作用。在實際的設(shè)計過程中，要能夠做到實事求是，注重對綜合程序以及利弊進行權(quán)衡，在此基礎(chǔ)上，不僅要對具體的規(guī)格和工藝參數(shù)進行了解，同時還要對測量的范圍進行研究。在設(shè)計過程中，擁有靈活的應(yīng)變能力是非常必要的，這有利于促進我們根據(jù)不同的情況對軟件進行設(shè)計。通過對對象的性能和相關(guān)狀態(tài)進行了解，可以使我們對模型設(shè)計充分進行把握。

2 系統(tǒng)設(shè)計總方案

在對系統(tǒng)進行設(shè)計前，首先需要對控制對象進行了解。控制對象直接影響到系統(tǒng)的性能，在實際的運行中可能還會導(dǎo)致一些細則出現(xiàn)差異。設(shè)計的方案有多種，要根據(jù)具體、實際的需求對設(shè)計種類進行選擇，但總體上要有閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)。此外，檢測原件在整個單片機系統(tǒng)中也具有重要的作用，能夠影響到單片機系統(tǒng)的精度和準確度。在整個控制系統(tǒng)中，執(zhí)行機構(gòu)處于一個比較關(guān)鍵的部分，因此在實際確定的過程中，需要根據(jù)實際的需求對其進行確定，并在很大程度上要對算法進行一定的兼顧，這樣才能將系統(tǒng)的基礎(chǔ)部位打牢。根據(jù)系統(tǒng)的整體規(guī)格，對其外圍設(shè)施進行確定，并根據(jù)系統(tǒng)的運行原理將其繪制成圖，以實現(xiàn)之后設(shè)計部分方案。

3 硬件系統(tǒng)設(shè)計

單片機系統(tǒng)向著集成化的方向發(fā)展，其系統(tǒng)設(shè)計過程包括控制線、存儲器和計算器。在這種情況下，擴展接口非常有必要。可以通過購買接口板擴展接口，也可以通過設(shè)計相匹配的芯片對接口進行擴展。

3.1 擴展存儲器

在單片機的系統(tǒng)中需要一定功能和容量的存儲器對相關(guān)的數(shù)據(jù)和程序進行存儲，因此對單片機對其實際容量要求更高。在對存儲器進行擴展之前，首先需要對單片機的數(shù)據(jù)和種類進行了解，而且要對單片機的數(shù)據(jù)和程序進行分別存儲，以防數(shù)據(jù)丟失。

3.2 擴展模擬量輸入通道

在對通道進行處理時，首先需要對其做出實際判斷，以此來充分確定數(shù)據(jù)采集結(jié)構(gòu)以及所要運行的形式。一般情況下，人們比較常用的是與S/H形式相結(jié)合的A/D形式，這樣的選擇可使二者彼此實現(xiàn)共享。但是在相關(guān)檢測時，需要對S/H進行多路選擇。在選擇轉(zhuǎn)換器的過程中，首先要對其進行考慮，不要首先將其加入設(shè)計的過程中，以免后續(xù)對其進行轉(zhuǎn)換。一般情況下，轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越低，與系統(tǒng)的匹配度也就越高。

3.3 擴展模擬量輸出通道

模擬量所輸出的通道在很大程度上起到關(guān)聯(lián)的作用，能夠在執(zhí)行過程中將執(zhí)行機構(gòu)有機地聯(lián)系到單片機系統(tǒng)中。在設(shè)計的過程中，要充分地對執(zhí)行機構(gòu)的相關(guān)類型進行考慮。此外，還需要對通道的數(shù)量，以及收集數(shù)據(jù)的方式進行相關(guān)分析，只要能夠保證單片機實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出就可以完全達到目的。在很多情況下，執(zhí)行機構(gòu)沒有辦法直接對數(shù)據(jù)進行收集，需要將轉(zhuǎn)換器進行處理之后才能實現(xiàn)目的。

4 軟件系統(tǒng)設(shè)計

軟件系統(tǒng)在單片機系統(tǒng)中具有控制作用，在一定程度上能夠?qū)?zhí)行機構(gòu)進行控制。在對軟件系統(tǒng)進行設(shè)計時，首先需要保證軟件的穩(wěn)定性，將其優(yōu)點明顯地表現(xiàn)出來，不僅要達到軟件系統(tǒng)整個狀態(tài)進行顯示，還要保證硬件和軟件之間相互配合，使兩者處于一個統(tǒng)一的標準下，以使其價值得以體現(xiàn)。應(yīng)用軟件開發(fā)價值比較大，能夠滿足人們的實際需要。在開發(fā)過程中，首先需要對模塊的功能屬性進行區(qū)分，在此基礎(chǔ)上進行良好的規(guī)劃，制作出設(shè)計流程，為軟件的編寫科學(xué)地選擇相關(guān)的語言，使整個系統(tǒng)完整運作，形成一個共同的、完整的程序。

5 系統(tǒng)調(diào)試

系統(tǒng)調(diào)試主要包括硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。對硬件進行調(diào)試主要是將設(shè)計過程中一些故障排除，在此基礎(chǔ)上設(shè)計工藝也需要受到排查。對軟件進行調(diào)試，主要是為了對軟件中的運行數(shù)據(jù)和代碼進行掌握，以保證數(shù)據(jù)代碼的正確輸入，使其能夠快速地運行起來。在對硬件和軟件分別進行調(diào)試后，可以根據(jù)這兩種的具體性能進行綜合測試，使其在逐漸完善的過程中完美地契合在一起。

6 結(jié)語

隨著我國市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，單片機在市場中的應(yīng)用逐步擴大。在對單片機進行設(shè)計的過程中，需要對系統(tǒng)構(gòu)成進行準備。在此基礎(chǔ)上，要用正確的方式對設(shè)計人員進行培養(yǎng)，對硬件和軟件進行全方位的調(diào)試。只有嚴格做好這些工作，才有可能真正實現(xiàn)單片機的設(shè)計和運行。

參考文獻

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[2]李志宇.單片機控制系統(tǒng)抗干擾設(shè)計[J].電子測量技術(shù)，2007，（6）：100-102，117.

（作者單位：湄洲灣職業(yè)技術(shù)學(xué)校）