單片機控制系統研究與設計

黃志軍

摘 要：當前，單片機在我們的生產、生活中得到了廣泛的運用。它功能強大，基本性能穩定，在運行的過程中具有優良的特性。單片機獨特的設計使其功能能夠很好地得以發揮。本文對單片機控制的系統、系統設計總方案做了簡單的介紹，在此基礎上分別對硬件和軟件系統做了進一步的研究，通過對系統進行調試，以保證單片機在運行的過程中能夠保持穩定。

關鍵詞：單片機；控制系統；設計

隨著我國科學技術的發展，我國經濟也在得到快速的提高。在此基礎上，電路系統也不斷向著集成化的方向發展，相關技術也在不斷成熟和完善，并且能夠在實際的運用過程中收到良好的效果。其中，單片機的發展尤為迅速，其不僅向著高度集約化的方向發展，同時在一定程度上也降低了技術成本，使單片機在生產中得到了普遍的運用。

1 單片機控制的系統

在單片機系統中，CPU處于一個非常重要的地位，能夠發揮全局指導性作用。隨著這一部分系統的升級，單片機系統將會有效地提高工業的運行效率，使整個生產過程變得更加方便。在單片機系統中，設計這一環節非常的重要，不僅要對整體的運行方案進行設計，同時也要充分地對單片機進行選擇。在此基礎上，對各類檢測參數進行建模以及階段性設計部署非常關鍵；硬件和軟件系統的設計以及整個調試程序也發揮著重要的實際作用。在實際的設計過程中，要能夠做到實事求是，注重對綜合程序以及利弊進行權衡，在此基礎上，不僅要對具體的規格和工藝參數進行了解，同時還要對測量的范圍進行研究。在設計過程中，擁有靈活的應變能力是非常必要的，這有利于促進我們根據不同的情況對軟件進行設計。通過對對象的性能和相關狀態進行了解，可以使我們對模型設計充分進行把握。

2 系統設計總方案

在對系統進行設計前，首先需要對控制對象進行了解。控制對象直接影響到系統的性能，在實際的運行中可能還會導致一些細則出現差異。設計的方案有多種，要根據具體、實際的需求對設計種類進行選擇，但總體上要有閉環系統和開環系統。此外，檢測原件在整個單片機系統中也具有重要的作用，能夠影響到單片機系統的精度和準確度。在整個控制系統中，執行機構處于一個比較關鍵的部分，因此在實際確定的過程中，需要根據實際的需求對其進行確定，并在很大程度上要對算法進行一定的兼顧，這樣才能將系統的基礎部位打牢。根據系統的整體規格，對其外圍設施進行確定，并根據系統的運行原理將其繪制成圖，以實現之后設計部分方案。

3 硬件系統設計

單片機系統向著集成化的方向發展，其系統設計過程包括控制線、存儲器和計算器。在這種情況下，擴展接口非常有必要。可以通過購買接口板擴展接口，也可以通過設計相匹配的芯片對接口進行擴展。

3.1 擴展存儲器

在單片機的系統中需要一定功能和容量的存儲器對相關的數據和程序進行存儲，因此對單片機對其實際容量要求更高。在對存儲器進行擴展之前，首先需要對單片機的數據和種類進行了解，而且要對單片機的數據和程序進行分別存儲，以防數據丟失。

3.2 擴展模擬量輸入通道

在對通道進行處理時，首先需要對其做出實際判斷，以此來充分確定數據采集結構以及所要運行的形式。一般情況下，人們比較常用的是與S/H形式相結合的A/D形式，這樣的選擇可使二者彼此實現共享。但是在相關檢測時，需要對S/H進行多路選擇。在選擇轉換器的過程中，首先要對其進行考慮，不要首先將其加入設計的過程中，以免后續對其進行轉換。一般情況下，轉換器的位數越低，與系統的匹配度也就越高。

3.3 擴展模擬量輸出通道

模擬量所輸出的通道在很大程度上起到關聯的作用，能夠在執行過程中將執行機構有機地聯系到單片機系統中。在設計的過程中，要充分地對執行機構的相關類型進行考慮。此外，還需要對通道的數量，以及收集數據的方式進行相關分析，只要能夠保證單片機實現數據輸出就可以完全達到目的。在很多情況下，執行機構沒有辦法直接對數據進行收集，需要將轉換器進行處理之后才能實現目的。

4 軟件系統設計

軟件系統在單片機系統中具有控制作用，在一定程度上能夠對執行機構進行控制。在對軟件系統進行設計時，首先需要保證軟件的穩定性，將其優點明顯地表現出來，不僅要達到軟件系統整個狀態進行顯示，還要保證硬件和軟件之間相互配合，使兩者處于一個統一的標準下，以使其價值得以體現。應用軟件開發價值比較大，能夠滿足人們的實際需要。在開發過程中，首先需要對模塊的功能屬性進行區分，在此基礎上進行良好的規劃，制作出設計流程，為軟件的編寫科學地選擇相關的語言，使整個系統完整運作，形成一個共同的、完整的程序。

5 系統調試

系統調試主要包括硬件調試和軟件調試。對硬件進行調試主要是將設計過程中一些故障排除，在此基礎上設計工藝也需要受到排查。對軟件進行調試，主要是為了對軟件中的運行數據和代碼進行掌握，以保證數據代碼的正確輸入，使其能夠快速地運行起來。在對硬件和軟件分別進行調試后，可以根據這兩種的具體性能進行綜合測試，使其在逐漸完善的過程中完美地契合在一起。

6 結語

隨著我國市場經濟的不斷發展，單片機在市場中的應用逐步擴大。在對單片機進行設計的過程中，需要對系統構成進行準備。在此基礎上，要用正確的方式對設計人員進行培養，對硬件和軟件進行全方位的調試。只有嚴格做好這些工作，才有可能真正實現單片機的設計和運行。

參考文獻

[1]任俊龍.基于AVR單片機的空氣凈化器控制系統的硬件設計與實現[D].合肥工業大學，2010.

[2]李志宇.單片機控制系統抗干擾設計[J].電子測量技術，2007，（6）：100-102，117.

（作者單位：湄洲灣職業技術學校）