單片機技術在電氣傳動控制系統中的運用分析

摘要：近年來，單片機技術取得了較大的進展，并且在多個領域中均發揮了獨特的應用優勢。大量的應用實踐表明，單片機技術的應用可以同時起到提升系統控制水平和保障電氣傳動系統穩定運行的重要作用。鑒于此，在針對單片機的關鍵技術進行闡述后，以Intel"80C196單片機為例，探究其在電氣傳動控制系統中的具體運用方法，以期充分發揮單片機技術的控制優勢，為安全、穩定的生產提供技術支持。

關鍵詞：單片機技術""電氣傳動控制系統""編程語言"噪聲布線技術

Analysis"of"the"Application"of"Single"Chip"Microcomputer"Technology"in"Electrical"Transmission"Control"System

TANG"Xinyan

Shandong"Huayu"Aerospace"Space"Technology"Co.，"Ltd."Yantai，"Shandong"Province，"264000"China

Abstract："In"recent"years，"single"chip"microcomputer"technology"has"made"significant"progress"and"has"played"a"unique"application"advantage"in"multiple"fields."A"large"number"of"practical"applications"have"shown"that"the"application"of"single"chip"microcomputer"technology"can"play"an"important"role"in"both"improving"system"control"level"and"ensuring"stable"operation"of"electrical"transmission"systems.In"view"of"this，"after"elaborating"on"the"key"technologies"of"single"chip"microcomputers，"taking"Intel"80C196"single"chip"microcomputer"as"an"example，"this"paper"explores"its"specific"application"methods"in"electrical"transmission"control"systems，"in"order"to"fully"leverage"the"control"advantages"of"single"chip"microcomputer"technology"and"improve"technical"support"for"safe"and"stable"production.

Key"Words："Single"chip"microcomputer"technology;"Electrical"transmission"control"system;"Programming"language;"Noise"wiring"technology

單片機是電氣傳統控制系統中的關鍵組成部分，其對系統控制功能和質量具有直接影響，特別是在大型機械和生產設備的控制操作中，可以借助單片機技術來穩定系統的控制功能。這主要是由于單片機的應用可以使系統控制操作的邏輯性更強，以保障控制操作的精度和準確性，降低系統誤動的概率，同時單片機還具備功能測試作用，可以及時判斷系統控制動作的可行性，如出現誤動或故障問題會直接發布警報信息，以免快速排除系統問題，提高系統控制的穩定性。因此，迫切需要研究單片機技術在電氣傳動控制系統中的有效運用策略。

1""單片機中的關鍵技術

隨著單片機技術的不斷發展，其內部組成日趨復雜，功能也更加健全，能夠滿足多種控制操作系統的應用需求。部分單片機內部配置了局域網控制模塊，打破了原有單片機的功能限制，逐步朝向多功能脈寬調制電路的方向發展，支持變頻功能。從前期的應用實踐來看，此種嵌入式的單片機表現出了更強的應用價值和經濟性能，使單片機的應用范圍更加廣泛，控制功能也更為突出[1]。

1.1""單片機EFT技術

各類高新技術與單片機技術的深度融合，形成了一種具備較強抗干擾能力的新技術，即EFT（Electrical"Fast"Transient）技術。在實際投入使用后，是采取在波形上疊加毛刺信號的方式抵消部分信息傳輸過程中對正弦信號的干擾影響，再利用RC（Resistor-Capacitance"）濾波將毛刺信號消除，最終還原正弦信號，從而保障系統運行穩定性。

1.2""單片機噪聲布線技術

常規情況下，會將電氣傳統控制系統的電源線和底線直接布設于集成電路的外殼引腳上，并呈現對稱布設形式。但實際應用中發現，如果采取此種布線方式，會放大單片機電源噪聲干擾信號對整個電路系統的影響，使電氣傳動控制系統難以維持穩定運行狀態。因此，在進行布線操作時，應盡量避開單片機電源的噪聲干擾區域，綜合考慮之下，將電源線和地線布設在相鄰引腳上為宜，此舉不僅可以減少芯片產生的電流量，還能夠最大程度地降低電源噪聲干擾對電氣傳動控制系統的不利影響[2]。

2""單片機在電氣傳動控制系統中的主要運用

2.1""系統硬件中的運用

單片機技術的應用對電氣傳動控制系統的控制效果起到決定性的作用，為此，當前工業生產行業加強了對單片機與電氣傳統控制系統融合工作的重視，希望充分激發二者的技術優勢，強化設備運行和控制效率，達成更高的生產效率。為了實現上述目標，則需要從系統硬件的設計層面入手，進行硬件設計時，要將設備功能的優化配置作為重點內容，并且根據不同生產工況，形成對應的系統操作方案，盡最大可能地發揮設備運行優勢，提高工業生產成效。

2.2""系統軟件中的運用

系統軟件設計需要立足于硬件設計的基礎之上進行，一方面，要對系統硬件進行拆分，并根據不同作業模塊設計相應的軟件程序，保障對生產設備的有效控制；另一方面，要對設計完成的部分進行系統梳理后，形成較為直觀的流程圖，以便相關管理者對總體設計進度進行審核，同時還有助于及時發現設計問題，便于對軟件系統進行有效優化。對于沒有問題的設計內容，可以借助編程語言還原系統程序，編程結束后，對相關功能和編譯文件進行對照檢查，檢查無誤會才能進入下一階段。在進行軟件設計時，為了便于進行設計優化和修改，可以采取模塊化措施進行分塊設計和分步設計，此舉能夠避免編程人員進行大量的重復編程，在發現問題后，只需要對對應模塊的編程信息進行改寫即可[3-4]。

3""單片機在電氣傳動控制系統中的具體運用

3.1""控制系統組成

Intel"80C196單片機主要由主電路、控制電路和接口電路3個部分組成，其控制原理r如圖1所示。其中，鍵盤、顯示器與單片機系統均屬于控制電路的重要組成；整流、濾波電路與IPM模塊構成的H橋則屬于主電路；接口電路主要用于進行信號傳遞。在系統控制過程中，鍵盤和顯示器之間使用串行總線連接并完成數據交互，目的是保障對顯示部分的獨立控制。上位機主要用于單獨控制子系統，鑒于伺服系統的電流控制器存在計量周期短和計算量偏大的特點，要選用16位數據總線，才能進一步提升系統的吞吐能力，提高數據處理的效率，增強系統控制水平。

3.2""電氣傳動控制軟件系統的實現

3.2.1""軟件程序開發

程序開發的要點為借助匯編語言進行系統控制，而在此過程中的數據處理是一大難點。早期的匯編語言雖然以單精度浮點運算為主要數據處理措施，相對來說，數據處理效率偏高，但仍舊無法滿足當前的數據處理需求，尤其是在單片機復雜程度不斷提升的形勢下，不僅提出了更高的算法精度要求，還需要面臨更多應用場景，而C96系列則同時滿足數據高效處理需求和多場景使用需求。此外，在算法層面也需積累大量的C程序，可以基于電氣傳動控制軟件開發的需求進行C程序選擇，基本無須進行有針對性的開發。通過匯編形式產生的代碼一般較于C96程序編譯得稍短，在實際應用中，可以根據應用場合的不同選擇對應的代碼程序，如將執行速度作為首要考慮內容，則直接執行匯編代碼即可[5]。

在單片機系統開發過程中，經常會遇到匯編模塊與C模塊調用的狀況，要想充分發揮單片機的系統控制優勢，則需要處理好以下兩方面問題：第一，對于沒有參數傳遞的狀況，可以通過在程序中嵌入一個偽指令即ASM（…）的方式保障二者的相互轉換；第二，對于存在參數傳遞的狀況，要在原有的程序代碼中寫入一個目的匯編程序，保障二者的相互調用。所有程序編譯完成后，還需要對M96與M51文件進行全面檢驗，確保不出現沖突和溢出等現象，保障各類數據的儲存與處理均處于恰當狀態，如無上述異常情況，便可確保匯編程序處于正常作用狀態；反之，則代表程序代碼中可能存在問題，需要重新編寫與調試，直至測試通過。

3.2.2""改進算法

當進行電流環和轉速計算時，很多情況下無須使用到浮點運算方式，因此在算法改進時，可以只改變轉速調節器。將轉速編碼器作為轉速信號時，需要利用相移計數器獲得單片機的轉速值，并且需要保留整數，為此轉速編碼器的精度對讀數精度具有直接影響。假定時間間隔為固定值T，則T較小時，便可以直接使用脈沖數來表示轉速值，此時的轉速為PL/T，T即為速度環控制回路的采樣周期。因周期為固定值，輸出比只能是整數，則僅能夠在整數內做出調整，同時Pl的輸入與輸出均為整數，此時只需要適度調整參數便能夠控制轉速環的轉速。同樣的，當給定的轉速換算成脈沖為非整數，則控制作用和原理也類似。但需要特別注意的是，Pl參數通常需要使用浮點運算形式，在調試時，需先使用浮點表示P與l的參數值，之后借助C96來進行整形變量，此種操作形式下能夠有效提升運算效率，并且可起到優化運算代碼的重要作用，此種方式已經在編程系統中得到有效驗證，方法十分可行。

3.2.3"應用系統頭文件

系統頭文件主要用于功能寄存，開發人員只有掌握單片機系統頭文件的定植方法，才能使單片機功能得以充分發揮。在96系列的單片機中存在多種型號，每個型號的功能作用存在明顯差異。因此，要在對單片機功能需求進行全面了解的基礎上，根據單片機型號及時轉變系統頭文件，以保障對程序的快速移植。此舉能夠有效提升單片機的開發與移植效率，對于Intel"80C196單片機而言，其頭文件主要涉及兩種，一種是mc_sfrs.h；另一種是mc_func.h，其中，包含功能寄存器與端口定義信息，可以根據實際應用需求轉換系統頭文件，以滿足不同的系統控制需求。

4""結語

在科技水平快速發展的新形勢下，單片機的功能也更加完善，將其應用于電氣傳動控制系統中，不僅可以提升工業生產的自動化控制水平，還能夠強化工業生產效率，提高產業總產值。單片機的體積偏小，但功能強大，尤其是嵌入式模塊的應用進一步完善了單片機的功能，使其具備了較強的抗干擾能力，能夠在各種生產任務中發揮突出的控制作用。但同時，單片機的類型眾多，適用范圍也存在一定的差異，要想提高電氣傳統系統控制水平，則要結合生產實際和系統控制的功能需求，合理選用單片機技術，以改進設備控制方法，促進工業事業的健康穩定發展。

參考文獻

[1]褚江.電氣傳動控制系統中單片機技術的應用進展[J].產品可靠性報告，2023（8）：113-115.

[2]尚敏娟.關于電氣傳動控制系統中單片機技術的應用分析[J].電子測試，2021（5）：131-132.

[3]徐慧惠，呂露，周清華.單片機技術在電氣傳動控制系統中的應用研究[J].南方農機，2020，51（16）：170-171.

[4]朱方敏."一種電動汽車用車載電氣傳動系統設計[D].唐山：華北理工大學，2023.

[5]王津."大功率電氣傳動系統抗機電扭振控制的研究[D].北京：冶金自動化研究設計院，2021.