论MCS51单片机在自动系统中的应用

（1.江西科技师范大学,南昌 330013；2.南昌理工学院,南昌 330044）

（1.江西科技师范大学,南昌 330013；2.南昌理工学院,南昌 330044）

随着计算机控制的广泛应用，在一些计算机系统中，可以用单片机作为自动控制系统中的反馈控制，对控制的检测，数据采集，信号处理等，在这里我们简单的以AT89S52为例探讨了MCS51单片机在自动系统中的应用特点，单片机控制系统的组成等。

自动控制系统；计算机控制；MSC51单片机；应用

1 单片机在自动化控制系统中的作用

1.1 常用的数字控制器

图1 常用数字控制器的系统框图

在自动控制系统中，广泛应用PID控制器，在计算机控制系统中，我们用计算机编程来生产数字控制器，用来控制的计算机通常也称为工控机。

1.2 工控机的作用

工控机全程为工业控制计算机，通常也称为工业计算机IPC（Industrial Personal Computer）。工控机在过程控制、数据采集、信息检测等方面都有被广泛应用。工控机可以实现对工业生产中的各类信号的采集、信号的处理和系统的控制等一系列操作。其典型特点就是能够对工业上的生产活动进行有效的监督和管理。

工控机的典型组成通常由以下几部分：电源、加固型机箱、主机板、硬盘、光驱、输入/输出模块、显示板、显示器、键盘、鼠标、打印机等。

图2 IPC硬件组成结构图

工控机在工业自动控制中主要作用：对生产现场的设备进行控制；IPC读取各种测量的参数；再将处理后的结果进行输出；通过执行机构来控制生产过程。

一个完整的工业控制系统除了作为工控核心的IPC外，一定的输入输出接口部件是必须的。至于配备何种接口部件，则需要视系统功能而定。典型的有：AI,AO,DI,DO等。工控机就是通过I/0通道把自动控制需要处理和控制的信号和生产对象联系起来的，工控机出来的开关量信号。在很多计算机控制系统中往往可以用单片机系统来代替工控机。

2 单片机在自动化控制系统的优点

2.1 单片机的优点

单片机的优点：集成度高，外部电路易于设计；有一定的数据处理能力，能提供有效的控制；性价比高；容易产品化。

2.2 AT89S52单片机的介绍

AT89S52单片机是51系列单片机中的一种增强型，他继承了原有的51系列单片机的特点，并且有采用Flash技术，并在内部组件上面稍有增加，如多了一个定时计算器和S51相比，另外在功耗、性能方面也有所改善。主要特性如下：

（1）具有8K的快速闪存，同时支持在线编程，具有8位字长的CPU，能同时处理8位数据。

（2）具有256B的片内数据存储器，为用户提供了更多的数据存取单元，可以定义更多的特殊功能寄存器，4个并行的I/O口；

（3）和AT89S51相比，增加DPTR1从而构成了双数据指针，并且允许电压在4.0V～5.5V电压波动，且具有电源管理功能。

（4）具有两级的中断优先级，8个中断源、6个中断矢量，有1个全双工的UART串行通信口；

（5）提供了3级程序锁定位；

（6）1个看门狗定时器WDT；

（7）整个单片机的时钟信号的频率最高可达30MHz；

（8）与MCS-51单片机产品完全兼容。

AT89S52最大的特点就是具备了ISP在线编程技术，可以在不断电的情况修改程序，方便对系统的升级和维护。

3 单片机控制系统的构成

图3 单片机控制系统

单片机可以通过74LS164等芯片进行串行接口到并行接口的扩展，或通过ULN2003等芯片进行并口的扩展。如果在实际应用时觉得单片机内部的程序或数据存储的容量不够，同样可以进行相应的扩展。但是由于该单片机具有多大8K的程序存储器容量，一般情况下不需要进行扩展。另外关于很多设计人员关心的模拟信号采样和数字信号输出的问题，当然该款单片机只能是通过外接A/D或D/A转换器来实现。如果在某一具体的工控系统中，在已经确定要经常性的进行模拟信号的采集的话，则可以采用诸如ATmega128等内部资源丰富的单片机。

4 总结

在由AT89S52构成的系统中，硬件电路简单，方便开发者调试硬件电路，有利于系统的维护，ISP在线编程技术也方便调试、维护程序；但是由于它的数据处理能力较弱和工作频率较低以及人机对话模式简单，因此在它的应用也收到一定的局限。

MCS51单片机能对简单的逻辑控制和模拟量控制，成本低，硬件电路较复杂，带负载的能力较差，系统的维护性能好，因此MCS51单片机适用于家用电气、智能仪器、单机简单的自动控制系统中。

[1]张燕红编著.计算机控制技术[M].南京：东南大学出版社,2014.

论MCS51单片机在自动系统中的应用

张 林1,2