试论单片机技术在电气传动系统的应用

2016-10-31罗志强

电脑知识与技术 2016年22期

罗志强

摘要：单片机技术（Single Chip Microcomputer Technique）在电气传动系统（Electrical Driving System）中的应用有着非比寻常的价值和意义，单片机技术在电气冲动系统运行中是较为常见的一种技术类型，单片机技术的应用不仅仅能够提高电气传动系统运行的高效性，还能够提高电力传动系统的整体质量。从我国电力系统运行过程中不难发现，单片机技术在电气系统的运行过程中尚处于初级发展阶段，在某些重要方面还值得进一步研究和探讨。笔者将根据相关工作经验，简要分析单片机技术在电气传动系统中的应用前景，与此同时简要分析单片机内部结构的发展以及EFT技术的发展等基本情况，采用具体实例（MCS80C196系列单片机）分析单片机技术在电气传统系统中的高效应用。

关键词：单片机技术；电气传动系统；应用价值

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）22-0216-02

随着我国经济水平突飞猛进，人民生活水平的不断提高以及各项技术的不断进步等，我国的单片机技术逐渐在电气传动系统中得到越来越广泛的应用[1]。从某种意义上来看，单片机技术已经逐渐成为电气传动系统的主要发展趋势。一般而言，单片机技术应用于电气传动系统中，主要是利用了单片机技术的嵌入特点，使得电气传动系统的诸多性能能够在某种程度上达到更大的提高，以期能够更好地推进电气传动系统的可靠性与应用价值。根据相关研究资料结果显示，单片机技术在我国电气传动系统中的应用时间比较短，大约十几年，而单片机本身所具有的特点，如体积非常小、功能非常强大等，在我国的电气传动系统中发展较快，逐渐被各行各业所接受。随着我国人民生活水平的提高，单片机技术在电气传动系统中的应用范围越来越广泛，也相应满足了不同用户的不同需求，让人们逐渐依赖与单片机技术。

现阶段来看，我国单片机以MCS51系列为主，但是在一些较为复杂的电气传动系统中，MCS51系列已经无法满足相关要求。

1 单片机技术的基本概念以及应用前景

1.1单片机技术的基本概念

单片机是一种集成形式，可以将设备的部件以及处理器等集中到一个芯片上，虽然此种芯片的形态比较小，但是包含了计算机的所有使用功能[2]。基于此，人们经常将单片机作为微型计算机来使用。由于单片机的类型非常多，所以在存储空间方面有较大差距。一般情况下，较为常见的单片机结构有以下2种：1）HARVARD结构；2）PRINCETON结构[3]。单片机的主要功能之一便是能够高效实现自动控制功能，在实际的应用过程中以HARVARD结构形式为主，操作过程中应用HARVARD结构能够起到更为方便的作用。另外一个角度来看，单片机技术操作中需要使用人工，因此才能够在不同的领域中所广泛应用，更好地融入到不同的工作环境之中。

1.2单片机技术的应用前景

1.2.1我国现阶段单片机内部结构的发展

随着单片机技术的不断发展，在单片机内部所设置的零部件也越来越多，部分单片机内部甚至设置了CAN等居于网络控制模块[4]。还有些单片机在内部结构中设计了变频控制功能，此种类型的功能使用具有良好的经济价值，与此同时还能够使得此种单片机具有更为快捷使用的基础功能。

1.2.2单片机EFT技术的发展

我国单片机EFT技术的发展也有着很大的进步，尤其是单片机技术凸显除了更为新型的抗干扰技术，如EFT技术，当电路的信号受到外界干扰时，在波形上会形成各种毛刺信号，如果交替使用RC滤波与施密特电路势必会消除上述所使用的毛刺信号，最终能够将系统的正常工作给做好。

以MCS80C196系列单片机硬件系统的构成来看，主要包括以下几个方面：（1）单片机系统；（2）电气主回路。本文所研究的MCS80C196系列单片机主要构成是16位总线的单片机系统，相比起MCS51系列单片机系统，MCS80C196系列单片机硬件系统在以下几个方面具有更大的实时性：其一，CPU中的算术逻辑单元不采用常规的累加器结构，而是采用寄存器结构，CPU的操作直接面向寄存器，提高了操作的速度；其二，寄存器中有专用寄存器和通用寄存器，通用寄存器的数量远远多于一般CPU的寄存器，因此可以为终端服务程序中的变量制定专门的寄存器，大大提高了程序设计方式；其三，MCS80C196系列单片机具有WG（波形发生器）功能，不用外围元器件也可以生成PWM波形，WG具有更为灵活的调节功能，这对于PMW功率放大器来说具有更为关键性的作用，能够有效防止IGBT没有退出饱和而和另外一个已经导通过的IGBT形成电源短路情况；其四，MCS80C196系列单片机具有更高效率和更高执行速度的指令系统，能够有效增加事件处理器阵列（EPA）、外设事务服务器（PTS）等使用功能，从而快速完成电流的转换过程，满足系统的动态时间要求。从MCS80C196系列单片机的电气主回路角度来看，主要包括WG1和报警信号结构功能。上述功能均采用H桥，使用大功率的硅管形成直流，并且并入大容量的电容后主动提供电源，采用IPM中的IGBT结构形成H桥，并且施工PWM进行速度调节，加入一定的周边电路之后再进行使用。

1.2.3低噪声布线技术

相比起传统的单片机技术，电源是集成电路外壳的对称引脚，一般情况下均分布于对称点上，如右上和左下[5]。此种情况下，电源的噪声能够通过整块芯片，最终干扰到单片机的内部电路。那么，如果把电源放在相邻的引脚上，不仅仅能够降低整个芯片的电流，还能够布置电路板上的耦电流，在很大程度上降低了系统的噪音[6]。

2 单片机技术在电气传动系统中的应用

由于单片机技术的发展越来越强烈，所以电气传动系统也得到了广泛的发展，不仅仅在性能指标方面功能日渐增长，在使用功能方面应用的领域也越来越广泛[7]。从另外一个角度来看，单片机技术的应用一方面能够提高劳动条件，另外一方面还能够提高产品的整体质量，减少资源浪费，相应国家绿色生态的基础方针。但是，上述要求也让电气传动系统出现故障之后需要得到高效且迅速的判断，一旦判断失误便会造成经济损失以及社会危害等情况出现。尤其是电气传动系统中的一些较为简单的装置设备，往往需要通过一些成熟的经验来对某些特定的电流与电压等进行判断，在面对一些较为复杂的电气传动系统装置时，需要建立合适的模型以及介个在线辨识的方法，对此部件的运行更为清楚地判断。

随着单片机技术的发展与进步，给部分计算机程序故障的寻找带来极大的挑战，因此建立合适的数学模型需要对被诊断的电气传动系统结构进行合理的分析，防止部分故障系统给结构带来负面的影响，基于此，单片机技术在电气传统系统中的应用与推广比较重要，对电气传动系统中的诊断也提出了更高的要求，使得计算机的作用更为显著。简而言之，单片机技术已经逐渐成为了电气传动系统中对数据信息进行科学处理的一项不可或缺的重要措施[8]。以MCS80C196系列单片机为例，该MCS80C196系列单片机的直流系统中主要有以下几个方面组成：1）主电路；2）控制电路；3）接口电路[9]。从主电路角度来看，主要包括滤波器以及IPM模块组成的H桥等；从控制电路角度来看，主要包括显示器以及单片机系统电路等内容；从接口电路的角度来看，主要负责将控制电路的信号进行处理。

单片机在提高电气转动控制系统的过程中，与此同时也给该控制系统添加了若干问题。单片机在系统运行阶段中基本起着全程控制的作用，而一旦工作人员在操作过程中出现操作错误情况时，势必会导致单片机的芯片结构被毁坏，控制系统机构将失去其原有的作用，产生的相关后果不可预估。基于此，系统在运行阶段中必须要对单片机实施检测，将单片机在系统运行中的工作状态调整好，及时的发现相关问题，与此同时解决上述问题的存在，充分保证单片机技术在电气传统系统中的具体应用。在部分电力系统尤其是一些较为简单的系统运行中，相关工作人员均是依靠自身的经验来执行相关操作，往往不需要任何形式的检测以期便可以有效判断设备运行过程中的电压和电流[10]。对于一些系统较为复杂的设备来说，工作人员需要依靠相关检测仪器，继而建立好数据模型，将控制部件变成可观看的计算机程序，大大增加其检测的可信度。

3 结束语

综上所述，单片机技术在电气传动系统中的应用有非常重要的意义和价值，不仅仅能够在很大程度上提高电气传动系统的整体功能，而且还提高了相关工作人员在操作过程中的稳定性。

参考文献：

[1] 王丽艳，李黎，武兰江，等.单片机技术在电气传动控制系统中的应用[J].中国高新技术企业（中旬刊），2015，18（9）：46-47.

[2] 王小婷，于天齐，赵宇鑫，等.单片机技术在电气传动控制系统中的应用研究[J].科技经济导刊，2016，13（2）：73.

[3] 赖远能.浅谈单片机技术在电气传动系统的应用[J].中国新技术新产品，2012，15（20）：141-141.

[4] 李媛媛.单片机技术在电气传动控制系统中的应用分析[J].科学与财富，2016，8（5）：51-51.

[5] 谭勇，宁海榕.单片机技术在电气传动系统的应用价值[J].电子世界，2015，14（13）：63-64.

[6] 柯坚.单片机技术在电气传动控制系统中的应用与研究[J].东方企业文化，2012，11（8）：108-109.

[7] 于薇，董全林，张玉莲，等.基于MSP430单片机的阀位智能调节测控系统研究[J].现代电子技术，2015，13（23）：94-97.

[8] 陈和平.基于ZigBee的电力参数实时监控系统的研究[J].电气传动自动化，2012，34（3）：36-39，48.

[9] 孟武胜，何潇，李艳，等.基于Simulink的气控液压背压阀仿真与设计[J].控制工程，2014，21（2）：204-209.