電子電工中單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用研究

王芳

（江蘇省豐縣中等專業(yè)學(xué)校，江蘇徐州，221700）

1 單片機(jī)在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)用

1.1 電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

單片機(jī)技術(shù)優(yōu)勢(shì)若想充分發(fā)揮，在電氣傳動(dòng)控制中應(yīng)用速度鏈控制方法，對(duì)特殊點(diǎn)配置負(fù)荷分配系統(tǒng)，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)要求，對(duì)生產(chǎn)部件接觸交互時(shí)間進(jìn)行控制，合理分配控制負(fù)荷。在電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，為達(dá)到基本的生產(chǎn)要求，保持傳動(dòng)點(diǎn)張力穩(wěn)定，兩點(diǎn)速度比相同，系統(tǒng)運(yùn)行中，受到電氣、機(jī)械等因素影響，速度鏈系統(tǒng)運(yùn)行中易發(fā)生數(shù)據(jù)精確度問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)對(duì)單片機(jī)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行完善。先設(shè)置基礎(chǔ)點(diǎn)，每級(jí)速度上微調(diào)，構(gòu)成鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，最終形成速度鏈。在單片機(jī)的功能下，利用數(shù)字化速度鏈，先對(duì)傳動(dòng)點(diǎn)編號(hào)，編號(hào)與變頻器內(nèi)部地質(zhì)保持一致，將電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)作為基本節(jié)點(diǎn)，速度鏈配置主節(jié)點(diǎn)，對(duì)工作機(jī)的運(yùn)行速度進(jìn)行調(diào)整，隨后對(duì)其他功能點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，保證整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)功能。

1.2 在算法優(yōu)化中的應(yīng)用

經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐顯示，單片機(jī)技術(shù)在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用具有強(qiáng)大的功能。通過(guò)浮點(diǎn)運(yùn)算模式完成系統(tǒng)控制，但運(yùn)算過(guò)程中也可能發(fā)生異常，比如，電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器運(yùn)行數(shù)據(jù)為整數(shù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行跟蹤，進(jìn)度與編碼器相關(guān)，明確周期后，對(duì)比寄存器及控制器參數(shù)，會(huì)認(rèn)識(shí)到關(guān)鍵性數(shù)據(jù)均是整數(shù)，為有效控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，工作人員應(yīng)當(dāng)對(duì)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。在單片機(jī)技術(shù)應(yīng)用中，能直接將其中的代碼計(jì)算過(guò)程省略，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行精確性計(jì)算。單片機(jī)算法在優(yōu)化過(guò)程中，為保證電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)對(duì)各種輸入量進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)生產(chǎn)要求實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。在輸入數(shù)據(jù)處理中，根據(jù)單片機(jī)采樣周期，將1ms-100ms作為采樣周期，利用復(fù)合濾波方法進(jìn)行計(jì)算，若采樣次數(shù)為N，在計(jì)算中，先排列采樣次數(shù)N，將最大值及最小值去掉，對(duì)剩余數(shù)值進(jìn)行計(jì)算，最終獲得平均值。顯示工程量過(guò)程中，先對(duì)濾波進(jìn)行處理，采樣值范圍在0-FFH，以十六進(jìn)制數(shù)計(jì)算。針對(duì)電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)的要求，應(yīng)當(dāng)對(duì)元件工程量進(jìn)行監(jiān)督，使其處于穩(wěn)定范圍，計(jì)算機(jī)測(cè)量下限，觀察標(biāo)度變化，關(guān)系如下：

該公式中，NX代表采樣數(shù)字的數(shù)字量；Nm則是A/D變換量中的限度值。Am是傳感器上限值；A0是下限值；Ax代表實(shí)際測(cè)量數(shù)值。單片機(jī)算法優(yōu)化后，通過(guò)Ax將特定數(shù)值傳輸，與設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比，獲得其中的差值，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)計(jì)算精度。單片機(jī)在特定的時(shí)間限度內(nèi)，選擇對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔，根據(jù)時(shí)間控制方法對(duì)采樣周期進(jìn)行計(jì)算，有利于提升數(shù)據(jù)運(yùn)算精度，滿足電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的控制要求。

2 單片機(jī)在智能窗簾系統(tǒng)的應(yīng)用

2.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

智能家居系統(tǒng)包括傳感器及處理器，每個(gè)項(xiàng)目具有對(duì)應(yīng)的功能，在相互協(xié)作中完成系統(tǒng)設(shè)計(jì)。傳感器應(yīng)當(dāng)滿足智能家居系統(tǒng)控制范圍，具有安全性及可靠性。使用STM32單片機(jī)，對(duì)處理器數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，使單片機(jī)與智能窗簾建立聯(lián)系，功率消耗較低。處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取后，利用模塊傳輸數(shù)據(jù)，在顯示器上呈現(xiàn)，觀察智能控制結(jié)果。在通訊模塊上，使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，節(jié)省繁瑣的布線外，也能節(jié)省人力及物力，系統(tǒng)運(yùn)行的安全性更高，選擇ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇K端后，通過(guò)協(xié)調(diào)器啟動(dòng)，使用路由器拓?fù)洌趩纹瑱C(jī)上顯示窗簾。

2.2 傳感器

傳感器選擇進(jìn)口高集成增強(qiáng)型單總線數(shù)字傳感器，具有較強(qiáng)的抗干擾能力及精度，經(jīng)過(guò)老化篩查后，使用金屬密封套管進(jìn)行保護(hù)，定標(biāo)后投入使用。傳感器連接單片機(jī)，外部硬件電路數(shù)量減少，操作系統(tǒng)更為便捷，整體價(jià)格較為低廉。高集成度傳感器作為單總線窗簾控制器，與處理器連接后，可實(shí)現(xiàn)雙向通信，且只需要一個(gè)接口。傳感器抗干擾能力加強(qiáng)，使用較為便捷，在特殊環(huán)境下對(duì)窗簾進(jìn)行測(cè)量，成本較為低廉，性價(jià)比較高。

2.3 處理器

STM32單片機(jī)作為處理器，具有低功耗、端口電流小、較強(qiáng)的功能，STM32與傳感器連接較為暢通。微控制器STM32具有較低的電壓及功耗。具有較高的精度，其中具有12位ADC，與傳感器連接后，無(wú)需使用其他轉(zhuǎn)換器。具有大量的儲(chǔ)存空間，有利于滿足大量程序及數(shù)據(jù)的控制要求，具備6kb Rom及2kB RAM儲(chǔ)存區(qū)，具有雙向通道通信口，可完成計(jì)算機(jī)同步通信。程序調(diào)試中下載仿真器，通過(guò)軟件對(duì)單片機(jī)程序進(jìn)行控制，從而觀察程序的運(yùn)行狀態(tài)。

2.4 電池電壓測(cè)量程序

在智能窗簾設(shè)計(jì)中，往往需要人工進(jìn)行檢查，設(shè)置電池、電壓供電測(cè)試裝置，一旦發(fā)生異常，人們可以進(jìn)行檢修及處理，見(jiàn)圖1。

圖1 控制流程

設(shè)置變換器后，電壓發(fā)生變動(dòng)數(shù)據(jù)隨之更改，若無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性要求，數(shù)值會(huì)發(fā)生異動(dòng)，對(duì)供電系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定控制。供電系統(tǒng)檢測(cè)中，應(yīng)當(dāng)積極設(shè)置固定值，參考值比電源電壓值高，保證供電穩(wěn)定性。在流程設(shè)置后，獲得電壓數(shù)據(jù)，在對(duì)比及參考中獲得異常值。供電系統(tǒng)具有經(jīng)濟(jì)性能，保證數(shù)據(jù)處理效率的同時(shí)，也能改變?cè)O(shè)計(jì)中的功耗部分，達(dá)到最大功率控制目標(biāo)，在單片機(jī)工作狀態(tài)中，窗簾較為穩(wěn)定，變化也較為遲緩，送電器適當(dāng)啟停，從而減少不必要的功耗。

3 單片機(jī)在智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

在智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，設(shè)置火災(zāi)報(bào)警控制器及多種探測(cè)器等，見(jiàn)圖2。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)

在系統(tǒng)架構(gòu)中，室內(nèi)火災(zāi)產(chǎn)生氣體及溫度、煙霧顆粒后，信號(hào)通過(guò)傳感器傳播，傳感器檢測(cè)各項(xiàng)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡娦盘?hào)，傳輸?shù)交馂?zāi)報(bào)警控制器中，完成數(shù)據(jù)集中處理，完成火災(zāi)報(bào)警。火災(zāi)探測(cè)中的核心是STC15L2K32單片機(jī)，將探測(cè)到的數(shù)據(jù)信息自單片機(jī)中接收，數(shù)據(jù)融合后利用智能算法進(jìn)行計(jì)算，可自動(dòng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)及預(yù)警信號(hào)，將報(bào)警信號(hào)傳遞給用戶手機(jī)，火警方位信息同步顯示，獲得準(zhǔn)確的火災(zāi)報(bào)警信息的人員及時(shí)進(jìn)行滅火處理。

3.2 單片機(jī)應(yīng)用

使用STC15L2K32單片機(jī)，該單片機(jī)作為A/D轉(zhuǎn)換單片機(jī)，有利于檢測(cè)火災(zāi)模塊，具有低成本及高可靠性的特點(diǎn)，處理數(shù)據(jù)的速度快，具有較強(qiáng)的抗干擾能力。單片機(jī)包括重裝載定時(shí)器及程序及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器、8高速A/D轉(zhuǎn)換器、中央處理器及看門(mén)狗等，使用R/C振蕩時(shí)鐘作為基本的重裝載定時(shí)器，其中含有喚醒定時(shí)器，I/O口中包括2組高速異步串行口及1組同步串行通信端口。單片機(jī)包括外部數(shù)據(jù)總線及數(shù)據(jù)指針、8通道及8級(jí)復(fù)位門(mén)檻電壓，含有空閑、低速、掉電三種功耗模式，其中的定時(shí)器具有PWM功能及串口功能、時(shí)鐘輸出功能，滿足火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)需求后，定時(shí)器根據(jù)單片機(jī)完成定時(shí)工作目標(biāo)。

3.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

在智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中，應(yīng)當(dāng)自單片機(jī)技術(shù)入手，通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)核心部件處理，火災(zāi)報(bào)警控制器與火災(zāi)探測(cè)模塊相互連通，將接收到的模塊發(fā)送信息后進(jìn)行處理，完成火災(zāi)檢測(cè)與識(shí)別，見(jiàn)圖3。

圖3 火災(zāi)報(bào)警器控制圖

火災(zāi)報(bào)警器具有人機(jī)交互功能及報(bào)警控制功能，有利于高質(zhì)量完成火災(zāi)報(bào)警控制，在智能火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)電源電壓設(shè)置中，包括12V、5V及3.3V，電源系統(tǒng)負(fù)責(zé)各個(gè)部分穩(wěn)定運(yùn)行。為達(dá)到火災(zāi)報(bào)警控制要求，系統(tǒng)多項(xiàng)任務(wù)依托較短響應(yīng)時(shí)間，系統(tǒng)程序文件及代碼儲(chǔ)存由儲(chǔ)存器管理。在液晶顯示電路上，系統(tǒng)控制模塊完成人機(jī)交互，傳感器采集數(shù)據(jù)、探測(cè)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，及時(shí)完成狀態(tài)報(bào)警。用戶設(shè)置高效信息，對(duì)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行查看，布置報(bào)警信息及用戶信息，報(bào)警模塊包括短信及語(yǔ)音兩種，其中含有GSM模塊及語(yǔ)音警報(bào)模塊，一旦發(fā)生火災(zāi)及時(shí)提醒用戶。