單片機技術在電氣傳動系統的應用

王孜

摘 要：單片機技術隨著技術不斷革新不斷優化，在電氣傳動系統中發揮出技術優勢。應用單片機技術在電氣自動化中，作為一種新穎的技術類型，其單應用能夠改變傳統的電氣傳動系統整體運作效率，提升電氣傳動系統的運行效果。從目前我國的電氣傳動系統運行中運用單片機技術后得到的優化效果看，單片機技術的應用為我國的電氣自動化智能化帶來了巨大的發展前景。

關鍵詞：單片機技術;電氣系統;系統應用

將單片機技術應用在電力系統中，在我國電氣自動化技術的應用較為廣泛。雖然從電氣運行技術當前的發展進程來看與國外先進技術相比處于初次初級階段，需要進行技術的改進和優化，但是單片機技術的應用，為真正實現國產電氣傳動系統的智能化和自動化起到了促進作用。

一、單片機技術概述

發達國家的技術產品和文化。在20世紀八九十年代逐漸進入我國之后，引起了我國技術變革，尤其是單片機技術的引用，其具有功能豐富，體積較小、適應性強的優點。在工業電氣自動化、制造業、計算機等領域引起了技術革新。目前廣泛使用的單片機能夠滿足一些性能要求強大且復雜的系統構架，尤其是在電氣傳動系統中采用技術先進型的墊片機技術，逐漸得到了很好的市場效益。單片機技術最早是由英特爾公司推出，其具有體積小巧、功能強大，性能高度穩定以及成本低廉的功能，使其呈現為微縮版中央控制器，是科學技術發展之后的一種先進性產品。目前各行各業都運用單片機技術，改變了傳統的電氣設備，不能進行可靠線路運行，電路接觸控制弱等弊端，實現了線路集成化、線路連接復雜多元化的目標。單片機的使用使得電氣傳動設備的體積也逐步縮小，因此給電氣設備帶來的是生產制造方面的里程碑發展意義。

二、單片機技術在電氣傳動系統中的應用

以直流伺服控制系統為例，在系統中運用單片機技術系統，包含了接口電路電路控制電路等控制電路，包含了單面機系統電路顯示器鍵盤，主電路包含了濾波器整流器模塊組成等接口，電路負責信號傳遞和控制電路，鍵盤組成上位機單獨對顯示部分進行控制，通過串行總線來實現數據交換。控制部分的內容經過單獨控制，在系統中采用16位系統總線，提高了系統的吞吐能力。地址分配采用的是16位地質組數據總線的方式，進行兩片存儲器的共同使用。

軟件系統的組成，使用匯編程序和C程序語言，實現數據的處理，匯編語言能夠進行干凈度的浮點運算。在開發中用于算法的高精度，實現了浮點運算，直接支持通過算法將雙精度加以擴展，模塊中應用單片機，對大量的C程序進行選擇，完成編譯連接之后的代碼生成。這些代碼能夠實時響應場合，在執行速度上提升，在具體的單片機執行項目中，可以對C模塊和匯編模塊之間的相互調用進行實現。例如如果沒有涉及到具體參數傳遞的，在全部程序編譯連接之后，由ASM為指令實現轉換。涉及到參數傳遞時，采用相互調用的方式，對生成的文件進行仔細查看，可以設置為浮動定位和絕對定位的代碼段和參數段，在編程程序中進行協調對調，對代碼數據段進行確定，以解決沖突。在算法的改進上，使用計算器的方式，單片機取得規定時間內的轉速，輸出的周期方面，用時間作為速度，還控制回路，在一定周期內進行轉速的跟蹤以及精度的提升，控制器輸入和輸出的在整數范圍內發生變化，將參數進行調整就可以了。系統頭文件的應用包含多種型號，單片機技術可以對應不同的功能事項，運行包含的頭文件主要包括各種功能的寄存器和端口，還包括了各種特殊功能的函數和有關特殊結構。

單片機技術使得電氣傳動系統擁有了智能化和自動化的發展方向。在增項操作系統上，工作人員只需進行自動控制，就可以實現電傳系統內部構造的運行。無論是多么復雜的操作系統，單片機的運行可以為操作提供便利性，防止操作失誤發生。例如從微控制技術進行系統的內部結構的優化，提高工作效率。

在完善電氣旋轉控制系統過程中，增加了運行控制系統，防止系統操作人員出現失誤，以及芯片燒壞導致的微控制器發生的問題。通過單片機的工作狀態運行，微控制器能夠及時發現問題，解決問題，以確保電力驅動系統正確使用芯片技術。

三、單片機在電氣傳動系統中應用案例

以汽車制造傳統系統運用單片機技術為例，傳動系統是動力系統的核心，二氧化碳減排的挑戰正在推動更多電氣化的車輛，混合動力、插電式以及純電動將進入市場，預期到2020年電氣化車輛會占到總量的10%。傳動系統需要多源扭矩的融合，同時加入了新的驅動模式，如：慣性滑行，滑動，順坡下滑等，車輛制動時需要恢復能量，另外傳動系統需要支持坡道制動和停車制動功能，提供扭矩向量，與車輛穩定系統無縫連接在一起。這些需求不斷推進傳動系統演變為電子線性控制，加速了向更高級別ASIL的腳步。在未來，單一的故障安全系統是不夠的，故障可運行功能可能成為自動駕駛汽車上必不可缺的功能。自適應巡航控制、高級駕駛輔助系統、自動駕駛上的新功能在傳動系統中逐漸成為主流，經常使用的電機控制，如油泵（潤滑、離合器運動）、換檔和停車鎖。這些電機大多數是永磁同步電機。國際傳動領域專家論壇上提出，利用分塊變換或矢量控制來控制它們。新的硅傳感器技術在成本和空間方面非常有效，可以很容易地更換昂貴的電機位置傳感器如解析器。

單片機技術使得內部電路上可以防止干擾，在抑制電路線上布置卻有電容，大大降低了系統噪聲，使得整個芯片的電流降低。傳動電機經常被用于重要的安全控制回路，由于傳動系統是使用多種線控子系統，這樣不僅故障安全而且故障可運行，電機兩邊各一個三相繞組，由單獨的電子和電池供電。如果一邊失敗，另一邊可以接管總功率50%的控制權，動態性能將會降低，但系統能在故障以后繼續運行。離合器的控制系統包含可變力電磁閥、短管閥和液壓離合器，是非常復雜和非線性的，受到許多參數的變化影響，如電池電壓、油溫、制造工藝和老化程度。在大多數傳動系統中，在生產線的末端會執行一個非常昂貴的標定，這些標定可以選用不同的控制方法、自校準、系統學習和適應。是利用抖動電流控制來避免可變力電磁閥非線性曲線，如滯環非線性行為。控制器也需要快速響應電池電壓的細微變化。單片技術的應用，在邏輯電平控制下處于“采樣”或“保持”兩種工作狀態的電路，在采樣狀態下，電路的輸出跟蹤輸入模擬信號，在保持狀態下，電路的輸出保持著前一次采樣結束時刻的瞬時輸入模擬信號，直到進入下一次采樣狀態為止。如果是低速的模擬量（變化小一點的），就可以不需要采集保護電路。

再以膠帶輸送機系統運用單片機技術為例。國內的帶式輸送機有著長距離、高帶速、大運量、大傾角、大功率的特點。由于采用大功率的高壓電機驅動，啟動電流較大。傳統的直接啟動方法不僅浪費電能，而且給電網造成沖擊，縮短機械設備的使用壽命，甚至損壞生產設備。可實現軟啟動、軟停車功能，體積小，易維護。因此，大功率膠帶輸送機的必須采用軟啟動。晶閘管調壓軟啟動的啟動特性曲線好，能實現電動機經恒定斜率上升，對電網沖擊很小;在優化設計方案中采用單片機的PLCC封裝形式。單片機振蕩電路采用16MHz的晶振，EA端口為存儲器選擇信號，系統擴展了ROM和RAM存儲器。主程序主要用來協調系統子程序間的時序，合理的調度各個子程序，避免程序同的沖突，為它們提供了一個優異的運行框架。因此，主程序的設計好壞直接影響到系統整體運行性能的優劣。設計中主程序主要完成系統的上電初始化、故障自檢測、運行中的狀態參數顯示、突發故障處理和既定規律實現電機的起停等功能。系統上電初始化主要包括：對80C196KC單片機的寄存器、功能外設、堆棧、中斷系統和各子程序模塊的參數進行初始化，為以后的電機運行參數計算做準備。對電故障檢測是確保系統處于正常狀態，為之后的系統運行做準備。倘若此時有膠帶跑偏等故障發生，可及時進行故障處理，避免因疏忽而導致系統運行時的器件損壞。系統運行過程中的電壓、電流等參數會進行實時狀態顯示，以供操作人員參考;對運行中的突發故障（如器件損壞、外部突發干擾等），故障檢測程序會及時做出處理并報警顯示。

四、單片機技術的技術優勢和發展前景

單片機技術是一種擁有技術的抗干擾性能的技術，交替使用施密特電路和濾波，使得正當電路的正確信號不會受到外界干擾，在波形上疊加各種毛刺信號，對系統正常工作提供保證。單片機的技術避免出現毛刺信號消除產生的干擾問題。在內部結構上，定時器比較器A/D轉換器，串行通信接口組成的單面汽內部構建，包含了局部網絡控制模塊，設置專門的脈寬調制控制電路，具有經濟效益單面構成。網絡采用嵌入式的方式，建立在系統級芯片概念基礎上，可以實現微控制器DSP和程序存儲和等專用集成電路的運行。通過微控制器和DSP的結合，單片機的功能大大提升。單面機技術還擁有低噪聲不先進技術，把電源和地線引腳放在相鄰的引腳上，集成電路外殼的對稱引腳的電源和電線，通過芯片降低噪聲。

結束語：

單面機技術將得到廣泛應用，使用中抗干擾能夠通過振蕩電路對外界產生正確信號，對毛刺的波形疊加進行干擾。塑料施密特電路保證了正常系統內的信號不受外界干擾，對正常的時鐘信號不會進行破壞，提高系統信號的穩定性。單片機內部結構經過優化更加完善。，單面機基于結構理念進行各個組成部分的協作。例如A/D變換器單片機內置定時器、串行通信接口、液晶控制器等，其程序存儲器和數據以及外設AS/A等在同一時間上可以進行一個芯片的運行，大幅度提高DSP和微控制器的特性。單片機自發明以來推出市場之后，就成了電器傳統系統的重要組成部分。在20世紀80年代，單片機技術引入我國，帶來了我國電子技術發展的重要變革，經歷了數次變革和創新之后，單面機的功能更加強大和靈活。

參考文獻：

[1]陳勇.單片機技術在電氣傳動系統中的應用策略研究[J].內燃機與配件，2019（14）：231-232.

[2]李敏.單片機技術在電氣傳動控制系統中的應用研究[J].電子世界，2019（01）：73-74.

[3]陳旭.單片機技術在電氣傳動控制系統中的應用探討[J].電子世界，2018（16）：70-72.