单片机在设备自动化改造中的应用探讨

杨振虎

摘 要 随着我国科学技术的不断进步，社会各个行业的生产自动化水平不断提高，这对于削减生产成本、提升生产效率、增加企业经济效益具有十分重要的意义。然而随着时代不断进步，原有的机械设备已经不能够满足生产需求，这种情况下，需要技术人员对设备进行自动化改造。文章就此探讨了单片机在设备自动化改造中的应用，具体内容供大家参考和借鉴。

关键词 单片机 设备自动化 改造 应用

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A

0前言

单片机的出现不仅给设备自动化改造提供了便利条件和技术支撑，同时还填补了原有机械装置的缺陷，使得设备自动化程度大大提高。因此，加强单片机在设备自动化改造过程中的研究，对于促进设备自动化、智能化发展具有一定的现实意义。

1单片机简介

1.1单片机概念

单片机（Microcontrollers）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域应用广泛。

1.2单片机发展历程

第一，SCM单片微型计算机（Single Chip Microcomputer）阶段。主要是寻求最佳的单片形态嵌入式系统的最佳体系结构。“创新模式”获得成功，奠定了SCM与通用计算机完全不同的发展道路。在开创嵌入式系统独立发展道路上，Intel公司功不可没。

第二，MCU微控制器（Micro Controller Unit）阶段。主要的技术发展方向是：不断扩展满足嵌入式应用时，对象系统要求的各种外围电路与接口电路，突显其对象的智能化控制能力。它所涉及的领域都与对象系统相关，因此，发展MCU的重任不可避免地落在电气、电子技术厂家。从这一角度来看，Intel逐渐淡出MCU的发展也有其客观因素。在发展MCU方面，最著名的厂家当数Philips公司。Philips公司以其在嵌入式应用方面的巨大优势，将MCS-51从单片微型计算机迅速发展到微控制器。因此，当我们回顾嵌入式系统发展道路时，不要忘记Intel和Philips的历史功绩。

第三，SoC嵌入式系统（System-on-a-Chip）阶段。SoC嵌入式系统的独立发展之路，向MCU阶段发展的重要因素，就是寻求应用系统在芯片上的最大化解决；因此，专用单片机的发展自然形成了SoC化趋势。随着微电子技术、IC设计、EDA工具的发展，基于SoC的单片机应用系统设计会有较大的发展。因此，对单片机的理解可以从单片微型计算机、单片微控制器延伸到单片应用系统。

2单片机在设备自动化改造当中的应用研究

2.1单片机在控制总电路设计过程中的运用

控制总电路的设计对于自动化系统的灵敏度以及控制能力等具有至关重要的影响，同时也是令各子系统之间相互协调运作的重点所在，如果控制系统当中的电路设计出现很大的问题，很容易造成控制系统失控或者误操作等不良现象的出现。当代单片机结构较为紧凑、指令系统的功效特别强大、系统资源占用及体积较小，因此在控制总电路的研发设计过程中必须充分考虑控制的安全性、稳定性和及时性，若是拥有某些特殊的功能性要求就应当考虑特殊功能扩展需求以及中继系统扩展。

除此之外，输出与输入电路的设计工作应当注重对寻址形式的科学合理规划，保障选址手段的正确性和科学性，这样做的目的是防止数据与选址间出现矛盾，进而导致延时等一系列问题的出现，最终对系统操作控制的灵敏度造成不利影响，因此我们不妨选取线选法以及译码法对寻址功能进行合理的设计。与此同时，在输出信号的显示过程中应按照单片机的时序剖析，对地址数据进行及时有效的操作，从而确保与输入变化的及时对应，封存输入状态，从根本上保障输出的高效性与正确性。

2.2单片机在软件研发中的具体应用

当前，要想更有效、更充分地发挥单片机的各项功能就离不开软件系统，设备自动化系统的运行必须以软件平台作为基础前提，因此设备自动化改造过程中软件系统的研发设计发挥着不可替代的重要作用，其同时也是整个设备自动化改造设计的核心所在。现阶段，在软件的开发和设计环节中需更加重视设备对系统的实际要求，同时也不应忽略了功能发挥以及各个子系统之间的协调。具体而言，基本设计思路为把输入的变量进行一系列操作及逻辑运算，然后再从输出口进行输出，紧接着输送各种指令，最终实现操作目标。在实际的设计环节中，我们需要选用模块化的设计手段，并在各功能模块协调的基础上对相关程序作出不断的修改和调试，进一步削减设计研发难度及总体的任务量。

3单片机发展趋势

3.1 CMOS化

近年由于CHMOS技術的进步，大大地促进了单片机的CMOS化。CMOS芯片除了低功耗特性之外，还具有功耗的可控性，使单片机可以工作在功耗精细管理状态。这也是今后以80C51取代8051为标准MCU芯片的原因。因为单片机芯片多数是采用CMOS（金属栅氧化物）半导体工艺生产。CMOS电路的特点是低功耗、高密度、低速度、低价格。

此外，CHMOS和HMOS工艺的结合。目前生产的CHMOS电路已达到LSTTL的速度，传输延迟时间小于2ns，它的综合优势已在于TTL电路。因而在单片机领域CMOS正在逐渐取代TTL电路。

3.2低功耗化

单片机的功耗已从Ma级，甚至1uA以下；使用电压在3～6V之间，完全适应电池工作。低功耗化的效应不仅是功耗低，而且带来了产品的高可靠性、高抗干扰能力以及产品的便携化。

4结束语

综上所述，单片机在设备自动化改造过程中的应用，不仅提升了整个控制系统的有效性和稳定性，并且对设备自动化程度的提升发挥了不可替代的作用，促进了未来工业发展高效性、低误差、机器自动化运作。伴随着社会科技的迅速发展，单片机必然会给社会经济的进步与发展创造更加有利的条件。

参考文献

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[2] 李新奇.单片机的应用与发展[J].电子世界，2017（15）：92.

[3] 李容.单片机在设备自动化改造中的应用研究[J].电子技术与软件工程，2016（13）：258.