论MCS51单片机在自动系统中的应用

2014-05-09江西科技师范大学南昌330013南昌理工学院南昌330044

山东工业技术 2014年21期

关键词：工控机南昌单片机

（1.江西科技师范大学,南昌 330013；2.南昌理工学院,南昌 330044）

随着计算机控制的广泛应用，在一些计算机系统中，可以用单片机作为自动控制系统中的反馈控制，对控制的检测，数据采集，信号处理等，在这里我们简单的以AT89S52为例探讨了MCS51单片机在自动系统中的应用特点，单片机控制系统的组成等。

自动控制系统；计算机控制；MSC51单片机；应用

1 单片机在自动化控制系统中的作用

1.1 常用的数字控制器

图1 常用数字控制器的系统框图

在自动控制系统中，广泛应用PID控制器，在计算机控制系统中，我们用计算机编程来生产数字控制器，用来控制的计算机通常也称为工控机。

1.2 工控机的作用

工控机全程为工业控制计算机，通常也称为工业计算机IPC（Industrial Personal Computer）。工控机在过程控制、数据采集、信息检测等方面都有被广泛应用。工控机可以实现对工业生产中的各类信号的采集、信号的处理和系统的控制等一系列操作。其典型特点就是能够对工业上的生产活动进行有效的监督和管理。

工控机的典型组成通常由以下几部分：电源、加固型机箱、主机板、硬盘、光驱、输入/输出模块、显示板、显示器、键盘、鼠标、打印机等。

图2 IPC硬件组成结构图

工控机在工业自动控制中主要作用：对生产现场的设备进行控制；IPC读取各种测量的参数；再将处理后的结果进行输出；通过执行机构来控制生产过程。

一个完整的工业控制系统除了作为工控核心的IPC外，一定的输入输出接口部件是必须的。至于配备何种接口部件，则需要视系统功能而定。典型的有：AI,AO,DI,DO等。工控机就是通过I/0通道把自动控制需要处理和控制的信号和生产对象联系起来的，工控机出来的开关量信号。在很多计算机控制系统中往往可以用单片机系统来代替工控机。

2 单片机在自动化控制系统的优点

2.1 单片机的优点

单片机的优点：集成度高，外部电路易于设计；有一定的数据处理能力，能提供有效的控制；性价比高；容易产品化。

2.2 AT89S52单片机的介绍

AT89S52单片机是51系列单片机中的一种增强型，他继承了原有的51系列单片机的特点，并且有采用Flash技术，并在内部组件上面稍有增加，如多了一个定时计算器和S51相比，另外在功耗、性能方面也有所改善。主要特性如下：

（1）具有8K的快速闪存，同时支持在线编程，具有8位字长的CPU，能同时处理8位数据。

（2）具有256B的片内数据存储器，为用户提供了更多的数据存取单元，可以定义更多的特殊功能寄存器，4个并行的I/O口；

（3）和AT89S51相比，增加DPTR1从而构成了双数据指针，并且允许电压在4.0V～5.5V电压波动，且具有电源管理功能。

（4）具有两级的中断优先级，8个中断源、6个中断矢量，有1个全双工的UART串行通信口；

（5）提供了3级程序锁定位；

（6）1个看门狗定时器WDT；

（7）整个单片机的时钟信号的频率最高可达30MHz；

（8）与MCS-51单片机产品完全兼容。

AT89S52最大的特点就是具备了ISP在线编程技术，可以在不断电的情况修改程序，方便对系统的升级和维护。

3 单片机控制系统的构成

图3 单片机控制系统

单片机可以通过74LS164等芯片进行串行接口到并行接口的扩展，或通过ULN2003等芯片进行并口的扩展。如果在实际应用时觉得单片机内部的程序或数据存储的容量不够，同样可以进行相应的扩展。但是由于该单片机具有多大8K的程序存储器容量，一般情况下不需要进行扩展。另外关于很多设计人员关心的模拟信号采样和数字信号输出的问题，当然该款单片机只能是通过外接A/D或D/A转换器来实现。如果在某一具体的工控系统中，在已经确定要经常性的进行模拟信号的采集的话，则可以采用诸如ATmega128等内部资源丰富的单片机。