电气传动控制系统中单片机技术的应用分析

引言

随着工业自动化的不断发展，电气传动控制系统在各类工业设备中的应用越来越广泛。单片机作为微控制器的一种，凭借其强大的计算能力和灵活的编程特性，在电气传动控制系统中发挥着日益重要的作用。本文旨在深入分析单片机技术在电气传动控制系统中的应用，探讨其如何通过关键技术实现系统的精确控制，进而提高整个工业设备的运行效率和稳定性。

1 单片机中的关键技术

1 . 1 单片机 EFT 技术

各类高新技术与单片机技术的深度融合形成了一种具备较强抗干扰能力的新技术，即电气快速瞬变（EFT）技术。在实际投入使用后，其采取在波形上叠加毛刺信号的方式抵消部分信息传输过程中对正弦信号的干扰影响，再利用电阻 - 电容（RC）滤波器将毛刺信号消除，最终还原正弦信号，从而保障系统运行的稳定性。

1.2 单片机噪声布线技术

常规情况下，会将电气传统控制系统的电源线和底线直接布设于集成电路的外壳引脚上，并呈现对称布设形式。但实际应用中发现，如果采取此种布线方式，会放大单片机电源噪声干扰信号对整个电路系统的影响，使电气传动控制系统难以维持稳定运行状态。因此，在进行布线操作时，应尽量避开单片机电源的噪声干扰区域。经综合考虑，将电源线和地线布设在相邻引脚上为宜，此举不仅可以减少芯片产生的电流量，还能够最大程度地降低电源噪声干扰对电气传动控制系统的不利影响。

2 单片机在电气传动控制系统中的主要运用

2.1 系统硬件中的运用

单片机技术的应用对电气传动控制系统的控制效果起到决定性的作用。为此，当前，工业生产行业应加强对单片机与电气传统控制系统融合工作的重视，希望充分激发二者的技术优势，提高设备运行和控制效率，达成更高的生产效率。为了实现上述目标，需要从系统硬件的设计层面入手。进行硬件设计时，应将设备功能的优化配置作为重点内容，并且根据不同生产工况形成对应的系统操作方案，尽最大可能地发挥设备运行优势，提高工业生产成效。

2.2 系统软件中的运用

系统软件设计需要立足于硬件设计的基础上进行，一方面，应对系统硬件进行拆分，并根据不同作业模块设计相应的软件程序，保障对生产设备的有效控制；另一方面，应对设计完成的部分进行系统梳理，形成较为直观的流程图，以便相关管理者对总体设计进度进行审核，同时还有助于及时发现设计问题，便于对软件系统进行有效优化。对于没有问题的设计内容，可以借助编程语言还原系统程序。编程结束后，对相关功能和编译文件进行对照检查，检查无误后，才能进入下一阶段。在进行软件设计时，为了便于进行设计优化和修改，可以采取模块化措施进行分块设计和分步设计，此举能够避免编程人员进行大量的重复编程，在发现问题后，只需要对相应模块的编程信息进行改写即可。

3 单片机在电气传动控制系统中的具体运用

3.1 控制系统组成

Intel80C196 单片机主要由主电路、控制电路和接口电路 3 个部分组成。其中，键盘、显示器与单片机系统均属于控制电路的重要组成；整流、滤波电路与智能功率模块（IPM）构成的 H 桥则属于主电路；接口电路主要用于进行信号传递。在系统控制过程中，键盘和显示器之间使用串行总线连接并完成数据交互，目的是保障对显示部分的独立控制。上位机主要用于单独控制子系统，鉴于伺服系统的电流控制器存在计量周期短和计算量偏大的特点，应选用 16 位数据总线，才能进一步提升系统的吞吐能力、提高数据处理的效率、提升系统控制水平。

3.2 电气传动控制软件系统的实现

3.2.1 软件程序开发

程序开发的要点为借助汇编语言进行系统控制，在此过程中的数据处理是一大难点。虽然早期的汇编语言以单精度浮点运算为主要数据处理措施，相对来说，数据处理效率偏高，但仍无法满足当前的数据处理需求，尤其是在单片机复杂程度不断提升的形势下，不仅提出了更高的算法精度要求，还需要面临更多的应用场景。C96 系列能够同时满足数据高效处理需求和多场景使用需求。此外，在算法层面也需积累大量的C 程序，可以基于电气传动控制软件开发的需求进行 C 程序选择，基本无须进行有针对性的开发。通过汇编形式产生的代码一般比C96 程序编译的稍短，在实际应用中，可以根据应用场合的不同选择对应的代码程序，例如：将执行速度作为首要考虑内容，直接执行汇编代码即可。在单片机系统开发过程中，经常会遇到汇编模块与C 模块调用的状况。要想充分发挥单片机的系统控制优势，需要处理好以下两方面问题：第一，对于没有参数传递的状况，可以通过在程序中嵌入一个伪指令即 ASM（⋯）的方式保障二者的相互转换；第二，对于存在参数传递的状况，应在原有的程序代码中写入一个目的汇编程序，保障二者的相互调用。所有程序编译完成后，还需要对 M96 与 M51 文件进行全面检验，确保不出现冲突和溢出等现象，保障各类数据的储存与处理均处于恰当状态。

3.2.2 改进算法

当进行电流环和转速计算时，很多情况下无须使用浮点运算方式，因此，在算法改进时，可以只改变转速调节器。将转速编码器作为转速信号时，需要利用相移计数器获得单片机的转速值，并且需要保留整数，为此，转速编码器的精度对读数精度具有直接影响。假定时间间隔为固定值 T，当T 较小时，可以直接使用脉冲数来表示转速值，此时的转速为 Pl/T，T 即为速度环控制回路的采样周期。因周期为固定值，输出比只能是整数，因此，只能够在整数内做出调整；同时，Pl 的输入与输出均为整数，此时，只需要适度调整参数便能够控制转速环的转速。同样，当给定的转速换算成脉冲为非整数时，控制作用和原理也类似。但是，需要特别注意的是，Pl 参数通常需要使用浮点运算形式，在调试时，需要先使用浮点表示 P 与 l 的参数值，之后借助C96 来进行整形变量。此种操作形式能够有效提升运算效率，还可以起到优化运算代码的重要作用。此种方式已经在编程系统中得到有效验证，方法十分可行。

3.2.3 应用系统头文件

系统头文件主要用于功能寄存，开发人员只有掌握单片机系统头文件的定植方法，才能使单片机功能得以充分发挥。在 96 系列的单片机中存在多种型号，每个型号的功能作用存在明显差异。因此，应在对单片机功能需求进行全面了解的基础上，根据单片机型号及时转变系统头文件，以保障对程序的快速移植。此举能够有效提升单片机的开发与移植效率。对于Intel80C196 单片机而言，其头文件主要涉及两种：一种是mc_sfrs.h，另一种是 mc_func.h，其中包含功能寄存器与端口定义信息，可以根据实际应用需求转换系统头文件，以满足不同的系统控制需求。

4 结束语

综上所述，电气传动控制系统中单片机技术的应用为现代工业自动化带来了显著的改进。单片机凭借其强大的功能和灵活性，在系统硬件和软件中均发挥了关键作用。在硬件方面，单片机优化了系统结构，提高了稳定性和可靠性；在软件方面，单片机通过先进的算法和程序开发，实现了对电气传动控制的精确管理。未来，随着单片机技术的不断发展，其在电气传动控制系统中的应用将会更加广泛和深入，为工业自动化领域注入新的活力。

参考文献

[1] 李海 , 王慧 , 李瑛 . 探究电气传动控制系统中单片机技术的应用 [J].时代汽车 ,2021,(15):20-21.

[2] 尚敏娟 . 关于电气传动控制系统中单片机技术的应用分析 [J]. 电子测试 ,2021,(05):131-132.