电气传动控制系统中单片机技术的应用探讨

　随着时代的不断发展，我国在电气传动控制系统领域的发展有较大的提升。然而，传统的电气传动系统在日常使用期间显现可靠性较低，使用期限比较短等缺陷。随着不断对该领域的开发研究，逐渐将广泛应用于各行业、领域的单片机技术应用到电气传动系统中，单片机技术具有较高的性价比，涵盖多种功能作用，应用范围非常广，如电气设备、机电一体化产品、智能化仪器仪表、实时监控系统、家用电器等。电气设备是在电力系统中对发电机、变压器、电力线路、断路器等设备的统称，在电气传动控制系统当中电气设备占据重要性地位。尽管传统的电气设备能够广泛应用在生产阶段，然而由于该技术在控制电路当中存较多的触点，使得线路在实际运行期间具有较差的可靠性，明显降低其使用期限。在电气传动控制系统当中应用单片机技术，可以简化该系统的操作步骤，确保其可以安全稳定地运行，全面服务于工业行业和电子领域等。
1.电气传动控制系统中单片机技术的应用
1.1 单片机技术
单片机是大规模集成电路发展的产物，它将计算机的主要功能部件，如中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出端口（I/O）、定时/计数器等集中在一片集成芯片上，能够发挥出计算机的功能，与其具有相同的组成结构，具有性价比高、运行速度快、体积小、稳定可靠、通用性强等突出优点，可以满足各个领域的安全使用。单片机CPU的组成部分为控制器及运算器，其中控制器可以测试和译码内存当中的指令，在此基础之上发出相应的控制信号，对输出输入设备，内存以及中央处理器之间的数据方向能够进行控制和指挥；在中央处理器在内存读出指令时，可以使用数据寄存器以及地址寄存器等。运算器主要是对系统内部的各项数据进行运算，同时测试逻辑条件等。在执行运算器时，主要是通过控制其的信号进行指挥，在出现运算结果之后，逻辑器就会相应出现判决。
按照单片机的中央处理器架构不同可以将其分为harvard结构和princeton结构，前一种程度储存和数据储存是分离储存空间，后一种属于程序储存和数据储存是相同储存空间。单片机当中的主要功能为控制功能，通常都是使用harvard结构。
1.2 单片机的技术发展
单片机诞生于1971年，经历了SCM、MCU、SoC三大发展阶段。早期的单片机都是8位或4位的，此后在Intel8051单片机上发展出MCS51系列MCU系统。这一系统的单片机直到现在还在广泛使用。随着工控领域发展要求的提高，开始出现16位单片机，20世纪90年代后，随着电子产品的发展，单片机技术飞速提升，随着Inteli960系列，特别是后来的ARM系列的广泛应用，32位单片机迅速取代16位单片机，进入主流高端市场。传统的8位单片机的性能也有巨大提高，处理能力比80年代提高数百倍。高端的32位Soc单片机主频能超过300MHz，性能直追90年代的专用处理器，在性能大幅度提高的同时，价格却大幅下降。
现阶段，单片机系统不再只在裸机环境下开发和使用，大量的专用嵌入式操作系统，广泛应用在全系列的单片机上。一些高端单片机甚至可以直接使用专用的Windows和Linux操作系统。
1.3 信息化时代下的电气控制系统
电气传动主要是指通过电动机将电能向机械能转化的过程，能够为生产机械提供较大的动力，主要是为了使机械全面替代人工。电动机具有较大的电机效率，属于经济性运转方式，并且在电能分配和传输方面存在较大的便利性，便于控制。随着电气传动的不断发展，现阶段已经成为大部分机器的传动方式，能够为工业化的发展提供基础性功能。
随着信息化时代的不断发展，也相应带动了生产力的发展。现阶段，大多数工业国家都将工业化逐渐转向信息化，信息化产业具备广阔的发展前景，工业化产业的基础性内容就在于电气传动。在电气传动控制系统当中，数据通信和数字控制已经成为其主要手段，能够逐渐替代直流传动。因此，电力传动技术需要不断适应时代的发展，这样才能为工业化企业的发展提供信息化技术。
2.电气传动控制系统中单片机技术的实际应用
2.1 控制系统
单片机的控制系统主要由接口电路，主电路和控制电路组成，如下图所示。在图1当中可以看出，控制电路的主要组成为单片机系统电路；主电路的组成部分为滤波电路，整流电流以及H桥等；接口电路主要是对电路当中的信号传递行为进行控制。显示器与键盘之间在交换数据时主要是利用串行总线实现，这样能够控制显示部分。80C196主要是单独控制部分的内容，因为伺服系统当中的电流控制调节器存在较大的计算量，并且具有较短的周期。因此系统需要使用十六位地址数据总线，能够加强系统的吞吐能力，也使得两个存储器使用相同的地址。

图1 控制系统原理图
2.2 软件系统应用
（1）开发程序：在汇编语言当中的难点主要是在于处理数据集，由于在汇编语言期间处理数据主要是按照单精度的浮点进行运算，在开发单片机时，由于程序复杂性的不断提升，相应提升了对算法精度的要求。C963系列在运算单精度浮点时给予支持，可以应用在较多场合。在算法方面，现阶段已经存在较多的C程序可供选择，因此不需要进行单独开发。如果是通过汇编形成的代码能够短于C96程序编译的代码，因此不需要对其进行独立开发研究。所以，在实际开发单片机时，常常会出现C模块和汇编模块之间互相调用情况，如果出现以上现象，则需要注意是否牵扯到数据传递的情况。
（2）改进算法：在计算电流环和转速时，存在某些计算不涉及到浮点运算，因此，在计算期间只需要考虑转速调节器。因为其主要是使用转速编码器进行转速信号的采样。转速值需要设定为整数，因此在跟踪精度时需要考虑转速编码器的精度。如果将固定时间的间隔设置为M，如果M逐渐变小，则转速值大小可以按照使用脉冲数。由于控制器输出和出入的数值都是整数，因此为了控制转速环，只需要将调整相应参数就可以实现。
2.3 系统头文件应用
该文件主要是各个功能寄存器和端口寄存器所相对应的物理地址。研究人员为了全面发挥出单片机的功能，需要将单片机的系统头文件进行精确定制。针对96系列的单片机来说，存在较多的型号，并且各个型号之间的功能存在较大的差异性，因此需要涉及到较多不同类型的头文件。在这种情况下，如果改变单片机的型号，在移植程序时可以利用头文件转换方式实现，这样就可以不断提升开发研究速度，有利于程序移植。
3.结束语
综上所述，随着时代的不断发展，科学技术带动了工业化企业的发展，特别体现在电气传动控制系统当中。随着单片机技术的问世，逐渐应用在电气传动控制系统当中，可以提升控制线路的可靠性和精确性，还可以在对单片机的运行程序进行改变，这样能够满足不同电路控制的要求。在未来的技术发展领域当中，将会逐渐提升控制电路的复杂性，相比较于传统的控制电路，单片机的优势特点将会在控制电路的实际应用当中逐渐体现出来，可以预见的是，单片机在未来发展行列当中将会不断朝着多集成部件，高应用水平以及较多功能发展，在工业领域和电子领域当中得以广泛应用，不断体现出单片机的优势特点。