单片机技术在电气传动系统的应用

王孜

摘 要：单片机技术随着技术不断革新不断优化，在电气传动系统中发挥出技术优势。应用单片机技术在电气自动化中，作为一种新颖的技术类型，其单应用能够改变传统的电气传动系统整体运作效率，提升电气传动系统的运行效果。从目前我国的电气传动系统运行中运用单片机技术后得到的优化效果看，单片机技术的应用为我国的电气自动化智能化带来了巨大的发展前景。

关键词：单片机技术;电气系统;系统应用

将单片机技术应用在电力系统中，在我国电气自动化技术的应用较为广泛。虽然从电气运行技术当前的发展进程来看与国外先进技术相比处于初次初级阶段，需要进行技术的改进和优化，但是单片机技术的应用，为真正实现国产电气传动系统的智能化和自动化起到了促进作用。

一、单片机技术概述

发达国家的技术产品和文化。在20世纪八九十年代逐渐进入我国之后，引起了我国技术变革，尤其是单片机技术的引用，其具有功能丰富，体积较小、适应性强的优点。在工业电气自动化、制造业、计算机等领域引起了技术革新。目前广泛使用的单片机能够满足一些性能要求强大且复杂的系统构架，尤其是在电气传动系统中采用技术先进型的垫片机技术，逐渐得到了很好的市场效益。单片机技术最早是由英特尔公司推出，其具有体积小巧、功能强大，性能高度稳定以及成本低廉的功能，使其呈现为微缩版中央控制器，是科学技术发展之后的一种先进性产品。目前各行各业都运用单片机技术，改变了传统的电气设备，不能进行可靠线路运行，电路接触控制弱等弊端，实现了线路集成化、线路连接复杂多元化的目标。单片机的使用使得电气传动设备的体积也逐步缩小，因此给电气设备带来的是生产制造方面的里程碑发展意义。

二、单片机技术在电气传动系统中的应用

以直流伺服控制系统为例，在系统中运用单片机技术系统，包含了接口电路电路控制电路等控制电路，包含了单面机系统电路显示器键盘，主电路包含了滤波器整流器模块组成等接口，电路负责信号传递和控制电路，键盘组成上位机单独对显示部分进行控制，通过串行总线来实现数据交换。控制部分的内容经过单独控制，在系统中采用16位系统总线，提高了系统的吞吐能力。地址分配采用的是16位地质组数据总线的方式，进行两片存储器的共同使用。

软件系统的组成，使用汇编程序和C程序语言，实现数据的处理，汇编语言能够进行干净度的浮点运算。在開发中用于算法的高精度，实现了浮点运算，直接支持通过算法将双精度加以扩展，模块中应用单片机，对大量的C程序进行选择，完成编译连接之后的代码生成。这些代码能够实时响应场合，在执行速度上提升，在具体的单片机执行项目中，可以对C模块和汇编模块之间的相互调用进行实现。例如如果没有涉及到具体参数传递的，在全部程序编译连接之后，由ASM为指令实现转换。涉及到参数传递时，采用相互调用的方式，对生成的文件进行仔细查看，可以设置为浮动定位和绝对定位的代码段和参数段，在编程程序中进行协调对调，对代码数据段进行确定，以解决冲突。在算法的改进上，使用计算器的方式，单片机取得规定时间内的转速，输出的周期方面，用时间作为速度，还控制回路，在一定周期内进行转速的跟踪以及精度的提升，控制器输入和输出的在整数范围内发生变化，将参数进行调整就可以了。系统头文件的应用包含多种型号，单片机技术可以对应不同的功能事项，运行包含的头文件主要包括各种功能的寄存器和端口，还包括了各种特殊功能的函数和有关特殊结构。

单片机技术使得电气传动系统拥有了智能化和自动化的发展方向。在增项操作系统上，工作人员只需进行自动控制，就可以实现电传系统内部构造的运行。无论是多么复杂的操作系统，单片机的运行可以为操作提供便利性，防止操作失误发生。例如从微控制技术进行系统的内部结构的优化，提高工作效率。

在完善电气旋转控制系统过程中，增加了运行控制系统，防止系统操作人员出现失误，以及芯片烧坏导致的微控制器发生的问题。通过单片机的工作状态运行，微控制器能够及时发现问题，解决问题，以确保电力驱动系统正确使用芯片技术。

三、单片机在电气传动系统中应用案例

以汽车制造传统系统运用单片机技术为例，传动系统是动力系统的核心，二氧化碳减排的挑战正在推动更多电气化的车辆，混合动力、插电式以及纯电动将进入市场，预期到2020年电气化车辆会占到总量的10%。传动系统需要多源扭矩的融合，同时加入了新的驱动模式，如：惯性滑行，滑动，顺坡下滑等，车辆制动时需要恢复能量，另外传动系统需要支持坡道制动和停车制动功能，提供扭矩向量，与车辆稳定系统无缝连接在一起。这些需求不断推进传动系统演变为电子线性控制，加速了向更高级别ASIL的脚步。在未来，单一的故障安全系统是不够的，故障可运行功能可能成为自动驾驶汽车上必不可缺的功能。自适应巡航控制、高级驾驶辅助系统、自动驾驶上的新功能在传动系统中逐渐成为主流，经常使用的电机控制，如油泵（润滑、离合器运动）、换档和停车锁。这些电机大多数是永磁同步电机。国际传动领域专家论坛上提出，利用分块变换或矢量控制来控制它们。新的硅传感器技术在成本和空间方面非常有效，可以很容易地更换昂贵的电机位置传感器如解析器。

单片机技术使得内部电路上可以防止干扰，在抑制电路线上布置却有电容，大大降低了系统噪声，使得整个芯片的电流降低。传动电机经常被用于重要的安全控制回路，由于传动系统是使用多种线控子系统，这样不仅故障安全而且故障可运行，电机两边各一个三相绕组，由单独的电子和电池供电。如果一边失败，另一边可以接管总功率50%的控制权，动态性能将会降低，但系统能在故障以后继续运行。离合器的控制系统包含可变力电磁阀、短管阀和液压离合器，是非常复杂和非线性的，受到许多参数的变化影响，如电池电压、油温、制造工艺和老化程度。在大多数传动系统中，在生产线的末端会执行一个非常昂贵的标定，这些标定可以选用不同的控制方法、自校准、系统学习和适应。是利用抖动电流控制来避免可变力电磁阀非线性曲线，如滞环非线性行为。控制器也需要快速响应电池电压的细微变化。单片技术的应用，在逻辑电平控制下处于“采样”或“保持”两种工作状态的电路，在采样状态下，电路的输出跟踪输入模拟信号，在保持状态下，电路的输出保持着前一次采样结束时刻的瞬时输入模拟信号，直到进入下一次采样状态为止。如果是低速的模拟量（变化小一点的），就可以不需要采集保护电路。

再以胶带输送机系统运用单片机技术为例。国内的带式输送机有着长距离、高带速、大运量、大倾角、大功率的特点。由于采用大功率的高压电机驱动，启动电流较大。传统的直接启动方法不仅浪费电能，而且给电网造成冲击，缩短机械设备的使用寿命，甚至损坏生产设备。可实现软启动、软停车功能，体积小，易维护。因此，大功率胶带输送机的必须采用软启动。晶闸管调压软启动的启动特性曲线好，能实现电动机经恒定斜率上升，对电网冲击很小;在优化设计方案中采用单片机的PLCC封装形式。单片机振荡电路采用16MHz的晶振，EA端口为存储器选择信号，系统扩展了ROM和RAM存储器。主程序主要用来协调系统子程序间的时序，合理的调度各个子程序，避免程序同的冲突，为它们提供了一个优异的运行框架。因此，主程序的设计好坏直接影响到系统整体运行性能的优劣。设计中主程序主要完成系统的上电初始化、故障自检测、运行中的状态参数显示、突发故障处理和既定规律实现电机的起停等功能。系统上电初始化主要包括：对80C196KC单片机的寄存器、功能外设、堆栈、中断系统和各子程序模块的参数进行初始化，为以后的电机运行参数计算做准备。对电故障检测是确保系统处于正常状态，为之后的系统运行做准备。倘若此时有胶带跑偏等故障发生，可及时进行故障处理，避免因疏忽而导致系统运行时的器件损坏。系统运行过程中的电压、电流等参数会进行实时状态显示，以供操作人员参考;对运行中的突发故障（如器件损坏、外部突发干扰等），故障检测程序会及时做出处理并报警显示。

四、单片机技术的技术优势和发展前景

单片机技术是一种拥有技术的抗干扰性能的技术，交替使用施密特电路和滤波，使得正当电路的正确信号不会受到外界干扰，在波形上叠加各种毛刺信号，对系统正常工作提供保证。单片机的技术避免出现毛刺信号消除产生的干扰问题。在内部结构上，定时器比较器A/D转换器，串行通信接口组成的单面汽内部构建，包含了局部网络控制模块，设置专门的脉宽调制控制电路，具有经济效益单面构成。网络采用嵌入式的方式，建立在系统级芯片概念基础上，可以实现微控制器DSP和程序存储和等专用集成电路的运行。通过微控制器和DSP的结合，单片机的功能大大提升。单面机技术还拥有低噪声不先进技术，把电源和地线引脚放在相邻的引脚上，集成电路外壳的对称引脚的电源和电线，通过芯片降低噪声。

结束语：

单面机技术将得到广泛应用，使用中抗干扰能够通过振荡电路对外界产生正确信号，对毛刺的波形叠加进行干扰。塑料施密特电路保证了正常系统内的信号不受外界干扰，对正常的时钟信号不会进行破坏，提高系统信号的稳定性。单片机内部结构经过优化更加完善。，单面机基于结构理念进行各个组成部分的协作。例如A/D变换器单片机内置定时器、串行通信接口、液晶控制器等，其程序存储器和数据以及外设AS/A等在同一时间上可以进行一个芯片的运行，大幅度提高DSP和微控制器的特性。单片机自发明以来推出市场之后，就成了电器传统系统的重要组成部分。在20世纪80年代，单片机技术引入我国，带来了我国电子技术发展的重要变革，经历了数次变革和創新之后，单面机的功能更加强大和灵活。

参考文献：

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