計算機控制技術在電子電路中的應用研究

陳龍坡

摘要：中國當前的科學技術發展迅速，在現實生活中也得到了廣泛應用，其中計算機控制技術在電子電路中的應用起著重要作用。基于此本文主要就計算機控制技術進行詳細分析，并對其在電子電路當中的應用加以探究，希望能夠通過此次的理論研究對實際操作有所幫助。

關鍵詞：計算機控制 電子電路 應用研究

引言

電子電路的主體是綜合技術的應用，主電路和控制電路的組成是重要的組成部分。在電子發展的初級階段，電路的主電源開關使用整流器和晶閘管。隨著社會的發展，這些不能滿足當前的實際需求，因此引入計算機控制技術來促進電子電路的發展。

1 計算機控制技術的特征及電力電子電路分析

1.1計算機控制技術的主要特征分析

目前對電子電路的要求越來越高，所有全控制電力電子設備都得到了迅速的發展，以前不可控器件的設備的應用無法滿足實際需求。與以前的模擬控制方法相比，計算機控制的電力電子電路具有許多獨特的功能和優點。比如，在靈活使用上，對特殊的控制規律能夠方便的實現，對程序的部分修改就可通過對調節規律進行改變，在不增加設備的基礎上對控制水平進行有效提高。

再者就是通過計算機控制技術能夠對常規模擬調節器所存在的溫度漂移等問題進行實際的解決，對參數調節也能夠進行改變。計算機控制技術在故障診斷方面比較強大，可以自動存儲運行數據，為故障分析提供了極大的方便。同時，它可以減少組件數量的應用，簡化硬件結構，提高系統的可靠性，并能夠與上級的計算機系統進行通信，從而實現集中監控的作用。

1.2電力電子電路的理論分析

電力電子電路單片機是在芯片上集成諸多單元的微控制芯片，其自身有著速度快及效率高和性能可靠等諸多優點。電力電子電路中的單片機主要是對數據的采集及運算的處理等，通常作為整個電路主控芯片的運行進而來完成綜合性功能。其中單片機配合轉換器以及其他的相關功能來實現PWM正弦脈寬調制。單片機控制克服了模擬電路所固有的缺陷，在計算機控制技術的作用下實現了靈活多樣化的控制特性，單片機的工作頻率其實是和控制精度有著矛盾，處理的效率上不高，所以對計算機控制技術的應用就較為迫切。

2 計算機控制技術在電力電子電路中的應用

2.1在電力電子電路中運用單片機進行調控

單片機是一種電力電子電路中的單片微控制器。從表面上看，它只是一個邏輯功能芯片，但是在某些條件下，計算機是由微芯片制成的。該單片機不僅具有硬件重量輕，體積小的顯著優點，也為工業計算機應用軟件的設計開發和實際應用研究提供了重要理論依據，為正確掌握這種單片機的基本工作結構原理和基本結構功能奠定了理論基礎。在使用電子電路時，單片機用于調節電壓，電流和控制電路。這直接關系到整個電路系統的操作。在電子電路的計算機控制中，實際上實現了雙頻控制高頻PWM控制技術。在一定水平上使用微控制器可以緩解或解決PWM精度與高頻之間的矛盾。此外，該單片機還用于智能儀表，工業測試等結構中，并且將來可能在家用電器中使用。傳統模擬電路的新進展是使用單片機通過計算機控制技術提高工作效率。但是，單片機控制中仍然存在頻率和精度等缺點，在處理大量數據時經常會出現各種錯誤。因此，DSP作為一種更先進的電子電路技術，應運而生。

2.2 運用DSP在電力電子電路中進行調控

DSP技術繼承了與波特率信號發生器和數字FIFO信號緩沖器技術集成在一起的新型第一代數字可編程信號處理器，也可說就是新的數字信號采集處理器。DSP可以以更高的速度與標準異步串行端口同步，甚至某些端口芯片組還會同時具有自動采樣、保持同步功能，PWM信號輸出，a/d信號轉換控制電路等。與普通的單片機相比，它在測量CPU存儲器的容量，處理速度和系統集成度各個方面等都具有獨特的技術優勢。減少指令系統計算機DSP可以在一個周期內完成大多數指令，但是DSP使用處理技術來在同一周期內同時完成多條指令。此外，DSP均使用經過改進的美國哈佛軟件結構，因此其應用程序和執行數據存儲空間相對獨立，可以同時用來存儲編程數據和執行程序。還有就是，DSP具有強大的數據運算功能。單片計使用屬于復雜指令系統計算機，并將數據和程序存儲在同一空間中。這樣，指令和數據不能同時被訪問，指令執行周期通常需要2-3個指令周期。單片機受ALU功能的限制，只能執行求和操作，不能同時完成多條指令，這需要通過軟件完成乘法運算，并且需要更多的指令周期和較慢的DSP才能通過一條指令執行運算。命令執行速度提高了8-10倍，單次高速運算的除數乘法運行時間比普通單片機快16到30倍。在這些電子控制電路中，DSP主要通過控制電路監視，保護和管理主電路系統，并與其進行系統數據通信，其中我們使用的控制電路主要是一個功率因數校正控制電路，ups則是逆變器驅動控制電路、諧波抑制電路和交流電動機速度控制電路。除上述功能外，DSP還負責檢測，控制顯示，數字鎖相以及與主機的通信。盡管DSP具有許多優點，但存在一些缺點，例如采樣超時，采樣率難以選擇，PWM控制信號產生頻率和測量精度，工作持續時間和測量精度等，這些缺點都會直接影響到電路控制能力。

2.3電力電子電路中FPGA的運用實踐

FPGA是基于GAL和EPLD編程器的可編程門陣列。在新情況下，它更符合人們對專用傳統電路的需求，彌補了傳統可編程設備門電路數量有限的缺點，并解決了定制電路數量有限的缺點。 FPGA是一種可重配置的設備，可以根據用戶內部邏輯中的個人需求對其進行配置。它受到用戶的喜愛，并廣泛用于電子電路中。FPGA可以分為三部分：可編程模塊，可編程內部電纜和可編輯邏輯塊。 FPGA集成度很高。 FPGA中有成千上萬的校門，可以科學地解決這些復雜的邏輯并對其進行系統地配置，以形成單個組件，從而形成電路和多個機車的定點路。此外，FPGA可以使用VHDL來設計電路系統，通常包括三個級別的電路系統：行為描述，RTL描述和門機描述。只要所有方面都滿足要求，就可以混合電子電路以模擬上述各種級別，從而可以設計數字電路系統。 DSP更適合與更復雜的軟件和更低的采樣率一起使用，而FPGA更適合于更高的數據速率，更低的采樣率，相對單一的任務和簡單的任務。當前，PWM技術被用于PWM控制，直流電動機和逆變器控制系統市場。

3 結論

由于單片機，DSP和FPGA的飛速發展，計算機控制技術已在電力電子電路中引起廣泛的關注和認可。與傳統的模擬控制電路相比，單片機，DSP和FPGA具有更多的優勢，但事實證明，僅這一技術已經無法滿足用戶的需求。因此，各種芯片的混合產品已經被推向市場，例如DSP + FPGA混合芯片，它們結合了DSP軟件的靈活性和高速FPGA硬件，更好地調整了硬件和軟件的靈活性，使用過程更加的高效。 單片機和DSP結構結合了兩個的優點，并允許應用更高的頻率和速度芯片。當將FPGA嵌入DSP時，可以把具有信號處理功能的DSP模塊嵌入FPGA，速度和處理能力更符合時代的實際發展需要。

簡而言之，在電子電路中使用計算機控制技術具有優于常規模擬控制電路的優勢。多年來，計算機技術不斷改進，并且使用計算機控制技術發現了許多問題。但是它具有自己的優勢，例如單片機，DSP或FPGA，但在實際應用中也存在許多缺點而且還有一定的局限性。基于此，出現了控制芯片的混合產品。這種新產品可以將各種技術的優點結合在一起，更好地利用計算機控制技術的優點，從而促進電子電路的快速發展。

參考文獻

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