計算機控制技術(shù)在電子電路中的應(yīng)用研究

劉岸松

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電子電路在其發(fā)展初期，電路主功率開關(guān)管多使用晶閘管、半控型或者不可控型器件，主要通過模擬電路實現(xiàn)控制，工作效率低下，控制準(zhǔn)確性較低。現(xiàn)如今計算機控制技術(shù)發(fā)展迅速，將計算機控制技術(shù)用于電子電路中，能夠有效解決上述問題，實現(xiàn)對參數(shù)的有效調(diào)整以及避免溫度漂移，提高了電子電路的穩(wěn)定性和安全性。

1 計算機控制技術(shù)概述

1.1 計算機控制技術(shù)

電子電路中的計算機控制技術(shù)表現(xiàn)為全控制型電子器件。當(dāng)前我們正處于信息化時代，計算機技術(shù)發(fā)展迅猛，傳統(tǒng)模式下的不可控器件已無法滿足人們的要求，因此基于計算機技術(shù)的完全控制型電子器件得到了廣泛應(yīng)用。

1.2 計算機控制技術(shù)的特點

同傳統(tǒng)控制技術(shù)相比，計算機控制技術(shù)具備下述優(yōu)勢：第一，計算機控制技術(shù)可以有效解決傳統(tǒng)模擬調(diào)節(jié)器存在的問題，例如溫度漂移，還能夠?qū)崿F(xiàn)對部分參數(shù)的單獨控制，例如微分系數(shù)、積分及比例等[1]；第二，計算機控制技術(shù)應(yīng)用于電子電路中具有靈活性，符合特殊控制規(guī)律，通過對部分程序代碼進(jìn)行修改便能夠合理調(diào)節(jié)規(guī)律，并不需要安裝一些硬件設(shè)備，有效減少投入成本；第三，將計算機控制技術(shù)應(yīng)用于電子電路有助于排除故障，能夠?qū)崿F(xiàn)對部分運行數(shù)據(jù)的自動化儲存，如果設(shè)備出現(xiàn)故障能夠及時有效地對運行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，消除故障；第四，將計算機控制技術(shù)應(yīng)用于電子電路能夠?qū)崿F(xiàn)和上級系統(tǒng)的通信，可實現(xiàn)無人監(jiān)管和集中監(jiān)控；第五，系統(tǒng)控制從硬件控制更新為軟件控制，有助于調(diào)節(jié)、檢測反饋信號、進(jìn)行故障診斷，大大簡化了流程，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

總之，基于計算機技術(shù)的全控型電子器件可以通過代碼修改方式改變規(guī)律，不需要增加設(shè)備便能夠增強控制能力；計算機控制技術(shù)能夠解決模擬調(diào)節(jié)器中的溫度漂移問題，對于解決故障同樣作用明顯；大大減少了投入成本，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，符合集中監(jiān)控的要求；計算機控制技術(shù)通過在軟件方面的改進(jìn)，使得電子器件的硬件方面產(chǎn)生了進(jìn)步，增強了設(shè)備的控制能力，提高了故障解決效率，減少了故障問題，從而使得投入的設(shè)備成本降低，既提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又降低了成本，增加了利潤空間。

2 電子電路概述

電子電路的主要組成部分包括控制電路和主電路，是一種全面整合電力、電子、控制等多項技術(shù)，對電能頻率、幅值以及相位等參量實施變化的電路。控制電路的主要功能為觸發(fā)信號，對主功率開關(guān)管的導(dǎo)通和管斷進(jìn)行控制；主電路能夠形成電能能量傳輸通道，對電路輸出進(jìn)行有效調(diào)節(jié)。

3 計算機控制技術(shù)在電子電路中的應(yīng)用分析

3.1 通過單片機進(jìn)行調(diào)控

單片機也稱為單片微控制器，近些年來在電子電路中得到了廣泛應(yīng)用。從其表面展開分析，其只是一種邏輯功能芯片，但是計算機也是由多種微型芯片集合而成的，其諸多功能也需要依靠芯片實現(xiàn)。微型芯片形態(tài)小、質(zhì)量輕，有助于了解計算機運行原理，實現(xiàn)軟件的開發(fā)和應(yīng)用。在使用電子電路的過程中，單片機的主要功能為調(diào)節(jié)電壓電流和電路運算，和電路系統(tǒng)的運行關(guān)系密切。在應(yīng)用計算機控制技術(shù)的過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)雙調(diào)控制高頻PWM控制技術(shù)。從特定層面展開分析，通過單片機能夠有效解決PMW中精度和高頻之間的問題。除此之外，在智能儀器儀表以及工業(yè)測試等結(jié)構(gòu)中，單片機的應(yīng)用也非常廣泛。對于傳統(tǒng)模擬電路的革新關(guān)鍵便在于單片機的使用，通過計算機控制技術(shù)大大提高了工作效率。但是單片機控制也存在一些問題，主要體現(xiàn)在頻率和精度方面，如果處理的數(shù)據(jù)量較大，單片機極易發(fā)生失誤。因此，在通過單片機控制時，應(yīng)該控制所需處理的數(shù)據(jù)量，在保證頻率和精度的前提下，選擇適量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

3.2 通過DSP進(jìn)行調(diào)控

DSP是以波特率發(fā)生器、FIFO緩沖器為基礎(chǔ)所發(fā)展的新型可編程處理器，同時也是一種數(shù)字信號處理器。DSP的主要功能更包括采樣、保持、PMW信號輸出等。同單片機進(jìn)行對比，其主要優(yōu)勢表現(xiàn)在CPU存儲量、處理速度及集成性能方面。DSP可以在一個周期內(nèi)完成數(shù)個指令，并且DSP使用了通過改良的哈佛結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)空間具有獨立性，能夠?qū)崿F(xiàn)對數(shù)據(jù)和程序的同時存儲。除此之外，強大的運算能力也是DSP的主要優(yōu)勢之一。單片機的主要結(jié)構(gòu)為諾依曼結(jié)構(gòu)，指令系統(tǒng)十分復(fù)雜，在相同空間中存儲數(shù)據(jù)和程序，無法對指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行同時訪問，在運算方面，因為受到ALU功能影響，無法做乘法，不能共同進(jìn)行多個指令，運行速率不佳。DSP則使用單指令執(zhí)行運算方法，執(zhí)行速率更快。將其應(yīng)用于電子電路中，其主要作用為對主電路進(jìn)行全面監(jiān)控和保護(hù)，發(fā)揮系統(tǒng)通信的功能。除此之外，DSP還具有檢測、控制顯示等功能。雖然其優(yōu)勢明顯，但是也存在一定的不足，例如采樣超時、運算時間及準(zhǔn)確度等，對電路的控制性能有一定的影響。因此，DSP雖然執(zhí)行速率快且具備監(jiān)控保護(hù)等功能，但應(yīng)用過程中應(yīng)合理適度使用，否則將對電路控制產(chǎn)生影響，從而可能會引起電路的故障。

3.3 FPGA應(yīng)用實踐

FPGA屬于一種可編程的門列陣，能夠滿足人們對集成電路的要求，解決傳統(tǒng)可編程器件門電路存在的問題。同時，F(xiàn)PGA也是一種能夠重構(gòu)的器件，通過內(nèi)部邏輯結(jié)合用戶的要求進(jìn)行設(shè)定，得到了眾多用戶的認(rèn)可，在電子電路中得到了廣泛應(yīng)用。通常情況下，可以將FPGA劃分為可編程I/O模塊、可編程內(nèi)部連線以及邏輯塊三部分。FPGA中的等效門數(shù)量繁多，通過對FPGA的合理使用有助于處理復(fù)雜的邏輯系統(tǒng)，進(jìn)而形成分立元件組成電路。除此之外，如果存在軟件復(fù)雜、取樣效率低、任務(wù)單一的情況，使用FPGA效果明顯。

4 結(jié)束語

綜上所述，在電子電路系統(tǒng)中使用計算機控制技術(shù)，同傳統(tǒng)模擬控制電路相比優(yōu)勢明顯，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機控制技術(shù)在實際應(yīng)用過程中仍存在一些問題，不管是單片機、還是DSP抑或是FPGA，均各有利弊。因此在使用過程中應(yīng)該根據(jù)實際情況進(jìn)行合理分析，選擇控制芯片混合產(chǎn)品，充分發(fā)揮計算機控制技術(shù)的功能及優(yōu)勢。