單片機在設備自動化改造中的應用探討

楊振虎

摘 要 隨著我國科學技術的不斷進步，社會各個行業的生產自動化水平不斷提高，這對于削減生產成本、提升生產效率、增加企業經濟效益具有十分重要的意義。然而隨著時代不斷進步，原有的機械設備已經不能夠滿足生產需求，這種情況下，需要技術人員對設備進行自動化改造。文章就此探討了單片機在設備自動化改造中的應用，具體內容供大家參考和借鑒。

關鍵詞 單片機 設備自動化 改造 應用

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A

0前言

單片機的出現不僅給設備自動化改造提供了便利條件和技術支撐，同時還填補了原有機械裝置的缺陷，使得設備自動化程度大大提高。因此，加強單片機在設備自動化改造過程中的研究，對于促進設備自動化、智能化發展具有一定的現實意義。

1單片機簡介

1.1單片機概念

單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規模集成電路技術把具有數據處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統、定時器/計數器等功能（可能還包括顯示驅動電路、脈寬調制電路、模擬多路轉換器、A/D轉換器等電路）集成到一塊硅片上構成的一個小而完善的微型計算機系統，在工業控制領域應用廣泛。

1.2單片機發展歷程

第一，SCM單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段。主要是尋求最佳的單片形態嵌入式系統的最佳體系結構。“創新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發展道路。在開創嵌入式系統獨立發展道路上，Intel公司功不可沒。

第二，MCU微控制器（Micro Controller Unit）階段。主要的技術發展方向是：不斷擴展滿足嵌入式應用時，對象系統要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領域都與對象系統相關，因此，發展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發展也有其客觀因素。在發展MCU方面，最著名的廠家當數Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應用方面的巨大優勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統發展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。

第三，SoC嵌入式系統（System-on-a-Chip）階段。SoC嵌入式系統的獨立發展之路，向MCU階段發展的重要因素，就是尋求應用系統在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術、IC設計、EDA工具的發展，基于SoC的單片機應用系統設計會有較大的發展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應用系統。

2單片機在設備自動化改造當中的應用研究

2.1單片機在控制總電路設計過程中的運用

控制總電路的設計對于自動化系統的靈敏度以及控制能力等具有至關重要的影響，同時也是令各子系統之間相互協調運作的重點所在，如果控制系統當中的電路設計出現很大的問題，很容易造成控制系統失控或者誤操作等不良現象的出現。當代單片機結構較為緊湊、指令系統的功效特別強大、系統資源占用及體積較小，因此在控制總電路的研發設計過程中必須充分考慮控制的安全性、穩定性和及時性，若是擁有某些特殊的功能性要求就應當考慮特殊功能擴展需求以及中繼系統擴展。

除此之外，輸出與輸入電路的設計工作應當注重對尋址形式的科學合理規劃，保障選址手段的正確性和科學性，這樣做的目的是防止數據與選址間出現矛盾，進而導致延時等一系列問題的出現，最終對系統操作控制的靈敏度造成不利影響，因此我們不妨選取線選法以及譯碼法對尋址功能進行合理的設計。與此同時，在輸出信號的顯示過程中應按照單片機的時序剖析，對地址數據進行及時有效的操作，從而確保與輸入變化的及時對應，封存輸入狀態，從根本上保障輸出的高效性與正確性。

2.2單片機在軟件研發中的具體應用

當前，要想更有效、更充分地發揮單片機的各項功能就離不開軟件系統，設備自動化系統的運行必須以軟件平臺作為基礎前提，因此設備自動化改造過程中軟件系統的研發設計發揮著不可替代的重要作用，其同時也是整個設備自動化改造設計的核心所在。現階段，在軟件的開發和設計環節中需更加重視設備對系統的實際要求，同時也不應忽略了功能發揮以及各個子系統之間的協調。具體而言，基本設計思路為把輸入的變量進行一系列操作及邏輯運算，然后再從輸出口進行輸出，緊接著輸送各種指令，最終實現操作目標。在實際的設計環節中，我們需要選用模塊化的設計手段，并在各功能模塊協調的基礎上對相關程序作出不斷的修改和調試，進一步削減設計研發難度及總體的任務量。

3單片機發展趨勢

3.1 CMOS化

近年由于CHMOS技術的進步，大大地促進了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態。這也是今后以80C51取代8051為標準MCU芯片的原因。因為單片機芯片多數是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導體工藝生產。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。

此外，CHMOS和HMOS工藝的結合。目前生產的CHMOS電路已達到LSTTL的速度，傳輸延遲時間小于2ns，它的綜合優勢已在于TTL電路。因而在單片機領域CMOS正在逐漸取代TTL電路。

3.2低功耗化

單片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在3～6V之間，完全適應電池工作。低功耗化的效應不僅是功耗低，而且帶來了產品的高可靠性、高抗干擾能力以及產品的便攜化。

4結束語

綜上所述，單片機在設備自動化改造過程中的應用，不僅提升了整個控制系統的有效性和穩定性，并且對設備自動化程度的提升發揮了不可替代的作用，促進了未來工業發展高效性、低誤差、機器自動化運作。伴隨著社會科技的迅速發展，單片機必然會給社會經濟的進步與發展創造更加有利的條件。

參考文獻

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