設備自動化改造中單片機的應用研究

徐馨怡

摘 要：對于設備自動化改造而言，最為核心的一部分為單片機。單片機為設備自動化創(chuàng)造了一定的技術支撐，并彌補了以往機械裝置存在的不足之處，可有效提升機械設備的自動化程度。在設備自動化中應用單片機，可讓機械裝置操作更加的安全與簡便，并強化了作業(yè)效果，提升了工作效率，節(jié)省人力與物力的投入。

關鍵詞：設備自動化 改造 單片機 應用

現(xiàn)階段，社會科技迅速進步，在極大程度上提升了社會生產活動中的機械化水平，且在工業(yè)生產中多種多樣的機械設備已得到普及，通過應用這些機械設備，不僅能夠降低生產成本，提升工業(yè)生產的效率，并有利于企業(yè)利潤的積累。但是，以往的機械設備已無法適應社會經(jīng)濟發(fā)展、市場規(guī)模與產業(yè)拓展的需要，自動化設備逐漸取代了原有的機械設備，自動化設備能夠降低工作人員的工作強度，提高生產效率。因此，為能夠進一步提升設備的自動化成效與程度，必須重視單片機的應用。

（一）簡述單片機

單片機屬于集成電路芯片之一，主要技術為超大規(guī)模集成電路技術，其在一塊硅片上集中運用了多種擁有數(shù)據(jù)信息處理能力的系統(tǒng)或技術，包括：輸入/輸出口、中央處理其、中斷系統(tǒng)等。單片機之所以能夠在實時控制、電力工業(yè)等領域得以普及，是由于其具備功耗低、體積較小、質量較輕、良好的擴展性，并具備數(shù)字控制與邏輯控制能力，其可結合預先設置的程序來有序開展相應的生產操作。單片機控制系統(tǒng)的結構主要包括：軟件系統(tǒng)、控系統(tǒng)及傳感系統(tǒng)等。這一系統(tǒng)于1971年被研發(fā)出來，這一時期該系統(tǒng)主要應用到工業(yè)控制領域中。在上世紀90年代，該系統(tǒng)逐漸應用到電子領域，并在極大程度上提升了單片機的處理能力。現(xiàn)如今，單片機的集成化、自動化與智能化程度進一步提升，體積愈小，且引進了納米技術，使之具備十分強大的功能與性能，在一定程度上實現(xiàn)了模塊化[1]。

二、設備自動化改造中單片機的具體應用

（一）軟件設計

對于設備自動化的改造，應將軟件當作系統(tǒng)的中心，因為自動化系統(tǒng)也需在軟件平臺中運行。在軟件的開發(fā)設計過程中，設計人員應對設備系統(tǒng)的具體要求進行全方位的考量，使用邏輯運算的方式來計算輸入的變量，再由輸出口加以輸出。通常，設計人員會選擇模塊化的設計手段，具體指：明確所有模塊的程序任務，可將程序作出詳細地、局部地調試與修改，且不會對另外的模塊正常運行造成干擾，借助模塊化的方式可有效促進軟件的升級與擴充，并有助于分工合作。

（二）控制總電路的設計

為確保系統(tǒng)控制具有良好的性能與靈敏性，并保障每個子系統(tǒng)能夠協(xié)調工作，必須科學合理的設計控制總路。若未合理的設計控制總電路，將造成控制系統(tǒng)無法順利運行，出現(xiàn)失靈或是誤動問題。單片機的結構比較緊湊，具備較強的指令系統(tǒng)功能，不會占用過多的系統(tǒng)資源，所以在設計控制總電路過程中，設計人員應對控制的可靠性、實時性及安全性進行充分考慮，對于特殊功能需求，應對特殊功能的擴展需求與中繼系統(tǒng)擴展進行考量。同時，在輸入和輸出電路的設計過程中，設計人員必須恰當?shù)卦O計尋址形式，保障選擇形式的科學性，杜絕因數(shù)據(jù)與地址不匹配而引發(fā)時延等問題，從而嚴重影響系統(tǒng)的靈敏性。為此，需選擇線選法與譯碼法來設計尋址功能。對于輸出顯示，應結合單片機時序分析，對地址信號加以科學處理，以便能夠更好的應對輸入變化，對輸入狀態(tài)進行鎖存，保障輸出的精準性和科學性。

（三）驅動電路設計

為確保單片機的軟件系統(tǒng)與硬件系統(tǒng)之間能夠協(xié)調工作，必須借助驅動來實現(xiàn)。所以，設計人員必須重視驅動電路的設計，在設計過程中應對輸入輸出信號處理、端口驅動連接形式等進行全面考慮，保證單片機和控制器件之間互相連接。

（四）系統(tǒng)的干擾與抗干擾

（1）系統(tǒng)干擾：對單片機的運用，若沒有良好的運行條件，將會影響到設備自動化系統(tǒng)的有序運作，并干擾到其他有關工作的安全性與可靠性，進而造成操作錯誤，給企業(yè)造成極大的經(jīng)濟損失；對于這一情況，可結合具體的影響因素和干擾方式進行控制，主要有耦合方式、輻射耦合方式等；（2）系統(tǒng)抗干擾：抗干擾方式主要有軟件抗干擾、硬件抗干擾，一般軟件執(zhí)行多個程序的過程中形成抗干擾，中央處理器在剛剛運行的過程中，極易受到外界干擾而發(fā)生程序紊亂的問題，對于這一問題的處理，必須對軟件系統(tǒng)執(zhí)行抗干擾，可通過“軟件陷阱”的方式來實現(xiàn)抗干擾，就是選用一條引導指令，把得到的程序強制性轉移到其他特定的并不影響正常運行的區(qū)域，該區(qū)域擁有一定的程序可對錯誤進行有效處理。硬件抗干擾指立足于干擾源來進行控制，以此來實現(xiàn)抗干擾，具有指：一是，將續(xù)流二極管設置于繼電器線圈上，當斷開線圈時，可消除反電動勢干擾出現(xiàn)；二是，將濾波電路設置于電路上，電路板上所有的IC均有一個高頻電容和該電路互相連接，從而大大減小IC對電源產生的影響；三是，對于線路的布置，必須杜絕垂直折現(xiàn)的情況出現(xiàn)，從而杜絕高頻噪音的發(fā)生[2]。

三、結語

綜上所述，隨著單片機在各個領域得以廣泛應用，在極大程度上可促進多個領域與行業(yè)的數(shù)字化、自動化及智能化進程的發(fā)展。對于設備自動化改造，通過有效運用單片機，不僅能夠有效提升控制系統(tǒng)的可靠性、安全性及有效性，還能夠提高工業(yè)生產的效率，推動我國工業(yè)生產可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1] 劉文源.設備自動化改造中單片機的應用[J].電子技術與軟件工程，2018（08）：249-250.

[2] 張丹.單片機在設備自動化改造中的應用[J].科學技術創(chuàng)新，2017（31）：6-7.