單片機在設(shè)備自動化改造中的應(yīng)用探討

楊振虎

摘 要 隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷進步，社會各個行業(yè)的生產(chǎn)自動化水平不斷提高，這對于削減生產(chǎn)成本、提升生產(chǎn)效率、增加企業(yè)經(jīng)濟效益具有十分重要的意義。然而隨著時代不斷進步，原有的機械設(shè)備已經(jīng)不能夠滿足生產(chǎn)需求，這種情況下，需要技術(shù)人員對設(shè)備進行自動化改造。文章就此探討了單片機在設(shè)備自動化改造中的應(yīng)用，具體內(nèi)容供大家參考和借鑒。

關(guān)鍵詞 單片機 設(shè)備自動化 改造 應(yīng)用

中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A

0前言

單片機的出現(xiàn)不僅給設(shè)備自動化改造提供了便利條件和技術(shù)支撐，同時還填補了原有機械裝置的缺陷，使得設(shè)備自動化程度大大提高。因此，加強單片機在設(shè)備自動化改造過程中的研究，對于促進設(shè)備自動化、智能化發(fā)展具有一定的現(xiàn)實意義。

1單片機簡介

1.1單片機概念

單片機（Microcontrollers）是一種集成電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU、隨機存儲器RAM、只讀存儲器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時器/計數(shù)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個小而完善的微型計算機系統(tǒng)，在工業(yè)控制領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

1.2單片機發(fā)展歷程

第一，SCM單片微型計算機（Single Chip Microcomputer）階段。主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。“創(chuàng)新模式”獲得成功，奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在開創(chuàng)嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展道路上，Intel公司功不可沒。

第二，MCU微控制器（Micro Controller Unit）階段。主要的技術(shù)發(fā)展方向是：不斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求的各種外圍電路與接口電路，突顯其對象的智能化控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。因此，當我們回顧嵌入式系統(tǒng)發(fā)展道路時，不要忘記Intel和Philips的歷史功績。

第三，SoC嵌入式系統(tǒng)（System-on-a-Chip）階段。SoC嵌入式系統(tǒng)的獨立發(fā)展之路，向MCU階段發(fā)展的重要因素，就是尋求應(yīng)用系統(tǒng)在芯片上的最大化解決；因此，專用單片機的發(fā)展自然形成了SoC化趨勢。隨著微電子技術(shù)、IC設(shè)計、EDA工具的發(fā)展，基于SoC的單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計會有較大的發(fā)展。因此，對單片機的理解可以從單片微型計算機、單片微控制器延伸到單片應(yīng)用系統(tǒng)。

2單片機在設(shè)備自動化改造當中的應(yīng)用研究

2.1單片機在控制總電路設(shè)計過程中的運用

控制總電路的設(shè)計對于自動化系統(tǒng)的靈敏度以及控制能力等具有至關(guān)重要的影響，同時也是令各子系統(tǒng)之間相互協(xié)調(diào)運作的重點所在，如果控制系統(tǒng)當中的電路設(shè)計出現(xiàn)很大的問題，很容易造成控制系統(tǒng)失控或者誤操作等不良現(xiàn)象的出現(xiàn)。當代單片機結(jié)構(gòu)較為緊湊、指令系統(tǒng)的功效特別強大、系統(tǒng)資源占用及體積較小，因此在控制總電路的研發(fā)設(shè)計過程中必須充分考慮控制的安全性、穩(wěn)定性和及時性，若是擁有某些特殊的功能性要求就應(yīng)當考慮特殊功能擴展需求以及中繼系統(tǒng)擴展。

除此之外，輸出與輸入電路的設(shè)計工作應(yīng)當注重對尋址形式的科學(xué)合理規(guī)劃，保障選址手段的正確性和科學(xué)性，這樣做的目的是防止數(shù)據(jù)與選址間出現(xiàn)矛盾，進而導(dǎo)致延時等一系列問題的出現(xiàn)，最終對系統(tǒng)操作控制的靈敏度造成不利影響，因此我們不妨選取線選法以及譯碼法對尋址功能進行合理的設(shè)計。與此同時，在輸出信號的顯示過程中應(yīng)按照單片機的時序剖析，對地址數(shù)據(jù)進行及時有效的操作，從而確保與輸入變化的及時對應(yīng)，封存輸入狀態(tài)，從根本上保障輸出的高效性與正確性。

2.2單片機在軟件研發(fā)中的具體應(yīng)用

當前，要想更有效、更充分地發(fā)揮單片機的各項功能就離不開軟件系統(tǒng)，設(shè)備自動化系統(tǒng)的運行必須以軟件平臺作為基礎(chǔ)前提，因此設(shè)備自動化改造過程中軟件系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計發(fā)揮著不可替代的重要作用，其同時也是整個設(shè)備自動化改造設(shè)計的核心所在。現(xiàn)階段，在軟件的開發(fā)和設(shè)計環(huán)節(jié)中需更加重視設(shè)備對系統(tǒng)的實際要求，同時也不應(yīng)忽略了功能發(fā)揮以及各個子系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)。具體而言，基本設(shè)計思路為把輸入的變量進行一系列操作及邏輯運算，然后再從輸出口進行輸出，緊接著輸送各種指令，最終實現(xiàn)操作目標。在實際的設(shè)計環(huán)節(jié)中，我們需要選用模塊化的設(shè)計手段，并在各功能模塊協(xié)調(diào)的基礎(chǔ)上對相關(guān)程序作出不斷的修改和調(diào)試，進一步削減設(shè)計研發(fā)難度及總體的任務(wù)量。

3單片機發(fā)展趨勢

3.1 CMOS化

近年由于CHMOS技術(shù)的進步，大大地促進了單片機的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，還具有功耗的可控性，使單片機可以工作在功耗精細管理狀態(tài)。這也是今后以80C51取代8051為標準MCU芯片的原因。因為單片機芯片多數(shù)是采用CMOS（金屬柵氧化物）半導(dǎo)體工藝生產(chǎn)。CMOS電路的特點是低功耗、高密度、低速度、低價格。

此外，CHMOS和HMOS工藝的結(jié)合。目前生產(chǎn)的CHMOS電路已達到LSTTL的速度，傳輸延遲時間小于2ns，它的綜合優(yōu)勢已在于TTL電路。因而在單片機領(lǐng)域CMOS正在逐漸取代TTL電路。

3.2低功耗化

單片機的功耗已從Ma級，甚至1uA以下；使用電壓在3～6V之間，完全適應(yīng)電池工作。低功耗化的效應(yīng)不僅是功耗低，而且?guī)砹水a(chǎn)品的高可靠性、高抗干擾能力以及產(chǎn)品的便攜化。

4結(jié)束語

綜上所述，單片機在設(shè)備自動化改造過程中的應(yīng)用，不僅提升了整個控制系統(tǒng)的有效性和穩(wěn)定性，并且對設(shè)備自動化程度的提升發(fā)揮了不可替代的作用，促進了未來工業(yè)發(fā)展高效性、低誤差、機器自動化運作。伴隨著社會科技的迅速發(fā)展，單片機必然會給社會經(jīng)濟的進步與發(fā)展創(chuàng)造更加有利的條件。

參考文獻

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