單片機在自動控制系統設計中的應用

尹亞南+胡香玲

摘要：單片機是自動控制系統設計的核心，單片機具備可編程的特點，可以簡單、快速的實現自動化控制。本文以電機設備為研究背景，探討單片機在自動控制系統設計中的應用。

關鍵詞：單片機；自動控制系統；設計

中圖分類號：TP368.12 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）11-0011-01

隨著我國工業事業的發展，自動控制系統成為工業領域中的核心，自動控制系統有利于提高控制的準確性，改變了傳統控制的方法。自動控制系統設計中積極引入了單片機結構，充分發揮單片機結構的穩定性與可靠性。單片機在自動控制系統設計中的應用，主要是實現電機的自動化，確保電機在工業領域中的高效性。

1 單片機技術分析

單片機在自動控制系統設計中表現出了抗干擾、靈活性的特點，自動控制系統內的單片機結構，集成了CPU、外圍電路和功能單元，所有的功能模塊均由一條線連接，在很大程度上簡化了單片機結構[1]。自動控制系統中引入單片機結構，通過單片機控制整個運行系統，單片機要準確的安裝到自動控制系統內，充分發揮單片機的控制作用，單片機嚴格按照電機對自動控制系統的要求，執行各種運行操作的指令，防止電機自動控制系統中出現誤差。單片機改變了自動控制系統的設計狀態，促使自動控制系統更為簡化，表現出了精簡的運行方式，說明單片機在自動控制系統設計中的重要性，合理設計自動控制系統中單片機的應用，發揮單片機的控制優勢。

2 單片機在自動控制系統設計中的應用

2.1 結構設計

單片機在自動化控制系統中的結構設計，直接關系到自動化控制系統在電機中的應用情況。本文主要以單片機的軟件結構為例，分析其在自動化控制系統中的實踐設計。自動化控制系統內，單片機同時承擔著不同的任務，按照執行任務的要求配置好單片機的運行參數，以便調節好各項任務的分配方式，促使自動化控制系統處于平衡的運行狀態。單片機結構中采用的是μCLinux操作系統，該結構系統按照單片機的實況劃分成主程序、中斷程序兩部分，主程序用于收集自動化控制系統正常運行情況下單片機的各項數據，中斷程序負責故障預警和診斷。單片機在自動化控制系統結構中，設計了測控模塊、保護功能和人機交換功能，完善自動化控制系統的運行，表明單片機的設計作用。例如：自動化控制系統的人機交換模式，操作人員通過人機交換控制電機的自動化運行，單片機向人機界面中提供了電機自動化控制系統的運行參數，如轉速、工況等，按照人工操作調整自動化控制系統的實際運行，保障自動化控制系統的穩定性與可靠性。

2.2 控制設計

單片機在自動化控制系統的設計應用中，為人機交互構建了對話模式，用于控制自動化控制系統中的各項設備，同時推進自動化控制系統的智能化發展。本文以某電機自動化控制系統中的嵌入式單片機為研究對象，探討單片機的控制設計。該案例中單片機的控制模塊是指LED及鍵盤結構，鍵盤輸入的參數經過全方位的掃描以后，把參數輸入到自動化控制系統內，保障電機運行的安全性，預防安全事故。單片機通過接口器件接入到通用鍵盤中，顯示電機自動化控制系統中的各項運行數據，保障自動化控制系統在電機結構中的可控性。

2.3 程序設計

單片機根據自動控制系統的要求進行程序設計，利用程序設計控制電機的自動化[2]。程序設計是單片機的核心內容，采用中斷脈沖信號的方式設計單片機的程序，促使單片機可以詳細記錄自動化控制系統的運行參數，尤其是電機的運轉速度，防止電機偏離自動控制系統中設定的參數。單片機程序設計中的中斷電機開啟部位，完成了自動控制系統的功能轉換，保障電機可以進入到自動化的運行模式。單片機程序連接著自動控制系統的所有數據接口，為工作轉臺提供了端口中斷的條件，由此單片機可以通過自動化控制系統準確的控制電機的啟停以及運行速度，強調了單片機程序設計的智能化表現。

2.4 PC設計

PC是指上位機結構，其為單片機自動控制系統設計中的重要部分。PC參與下的單片機設計，在自動控制系統設計中完成了人機對話操作，要求自動控制系統根據操作人員的指令控制電機的具體運行，全面把控電機的自動化運行。單片機PC結構中發送的指令可以全部存儲到軟件系統內，自動控制系統中的控制指令沒有發生沖突就會存儲并執行，如果有指令沖突的情況PC就會自動中斷運行，保護自動化控制系統。單片機的PC設計采用的是USART模塊，配合軟件編寫控制程序，常用的軟件是VB6.0，而且PC在單片機中的通信設計中運用MSComm軟件創造了新型的通信模式，完善自動控制系統的通信過程。

3 單片機在自動控制系統中的發展趨勢

3.1 微型化

微型化是單片機的主要發展方向，自動控制系統中的單片機經過一系列的改進后實現微型化，致力于減輕單片機的重量，縮小單片機的體積，微型化發展與改進中不能破壞單片機的功能，而且還要注重單片機的抗干擾與綠色化設計，降低單片機在自動控制系統中的噪聲[3]。單片機微型化發展是其在自動控制系統中應用的必然趨勢，因為自動控制系統要求單片機的性能穩定，所以各項性能的精細化設計，推進了單片機的微型化發展。單片機微型化發展中，一定要符合自動控制系統的要求，更重要的是按照自動控制系統的需求改進單片機結構，表明微型化單片機的運用效益。

3.2 智能化

電機自動控制系統運行中提出了智能化的要求，由此推進了單片機的智能化發展。我國工業電機中，自動控制系統對單片機的應用仍舊處于起步階段，為了確保單片機能更好的應用到自動控制系統內，就要在單片機的發展中提出智能化的要求，積極改善單片機的運行現狀，在原有自動化的基礎上設計智能化的單片機操作。單片機的智能化發展，促使自動控制系統在電機中具備自主控制的能力，逐步減少人力資源的投入量，同時也能緩解人力操作時的工作量，即使是無人操作的條件下，單片機作用下的自動控制系統也能準確的控制電機運行。

3.3 市場化

自動控制系統中選用的單片機，普遍為8位、16位和32位，單片機未來發展方面提出市場化的要求，從現有單片機的基礎上推出更多的種類，拓寬單片機在自動控制系統中的應用類型。單片機的市場化發展，促使自動控制系統適用于各行各業的電機結構中，我國在單片機的研究中可以借鑒國外先進的技術，專門圍繞自動控制系統展開改進設計，增加自動控制系統中單片機的使用數量。

4 結語

電機自動化控制領域內，單片機在自動化控制系統中得到了有效的應用，而且單片機具有良好的發展前景。單片機在電機自動化控制系統的設計應用中，注意改造和創新，完善單片機結構的具備應用，更重要的是確保單片機能夠準確的嵌入到電機的自動化控制系統內，提高電機自動化控制系統的運行水平。

參考文獻

[1]陳家敏.分析如何實現嵌入式單片機對電機系統的控制[J].自動化與儀器儀表，2017，（09）：14-16.

[2]魯慧.基于ATmega128單片機的運動控制系統的設計與實現[D].華中科技大學，2007.

[3]宋受俊.基于單片機的電機運動控制系統設計[D].西北工業大學，2006.

Abstract：Single chip microcomputer is the core of automatic control system design， microcontroller has programmable features， can be simple and rapid realization of automatic control. In this paper， the motor equipment as the research background， the application of single-chip microcomputer in the design of automatic control system.

Key Words：single chip microcomputer；automatic control system；designendprint