单片机在设备自动化改造中的应用

吕志华

摘要

单片机在设备自动化控制和改造中起着核心作用，相当于一个小型计算机，能实现数学逻辑运算和控制功能，功能强大，在设备自动化改造中广泛使用。本文通过探讨单片机的功能和特点，分析了在自动化改造中的应用途径，在未来自动化改造中要不断提升单片机的技术和结构。

【关键词】单片机 设备自动化改造 功能特点应用研究

设备自动化改造中应用比较普遍的就是单片机技术，克服了传统机械的不足和缺点，为实现机械设备自动化改造过程中提供了技术支持。单片机具有数学逻辑控制能力，具有结构较小、重量轻、便携、功率消耗小等优点，吸引了广大企业制造者和科研者的喜爱，因此，工业控制领域广泛应用单片机。本文通过介绍单片机的功能和特点，研究了单片机在设备自动化改造中的应用，突出了单片机在设备自动化改造中的重要性。

1 单片机在设备自动化改造中的重要性

传统的机械化设备具有安全性能差、操作慢，生产效率低和人工用量大等问题，而自动化机械设备是现代科学技术发展的产物，能够改变传统生产模式，为现代机械设备的安全性和高效性、可操作性、高效的生产效率、较短的生产周期提供了一系列的技术保障，为相关企业节约了成本投入。自动化设备己成为现代工业化发展的主流设备。因此，在设备自动化设备中采用单片机技术，可以有效提升机械设备的自动化水平，从而让其朝着智能化方向发展。

2 单片机的功能及特点

单片机是采用超大规模集成电路技术，将具有数据信息处理功能的计算机系统集中制成一个集成电路芯片，计算机系统主要包括ROM、RAM、CPU、多种I/O口以及中断系统等，集成在一个硅片上，可以说是一个微型的计算机系统。单片机出现于1971年，早期主要应用于工业控制领域，到了90年代，逐步应用到了电子领域，后期单片机朝着智能化、自动化、集成化等方向逐步发展，集成高效，质量和体积都越来越小，扩展性也随之增强，被应用到智能仪表和电力等各个行业。它的功能实现主要靠程序来实现，而这些程序都是通过生产实际要求提前设定的程序。因此，随着科学技术的发展，单片机在性能和功能上都有了很大的提升，在各个领域的应用也越来越广泛，而且功能上模块化的实现，为设备自动化改造提供技术帮助和支持。

3 设备自动化改造中应用单片机的途径

设备自动化是不在人力的帮助和辅助下，自动的完成生产流程，设备自动化改造可以实现其自动化，但改造的核心就在于单片机技术的运用。换言之，单片机技术的引进，有效的改善了机械自动化程度，进而代替了人工劳动，提高了生产效率，减轻了劳动强度，实现了产业转型升级，极大的促进了经济发展。因此，在机械设备的升级改造中，要不断加强单片机的使用和应用，具体的应用如下：

3.1 实现控制总电路的设计

通过应用单片机技术，能够实现控制总电路的设计，也就是说直接影响了控制系统的灵敏性，也决定了其控制性能，这些影响直接决定着各级子系统的协调工作。若设计的控制总电路某些方面出现不合理的问题，那么控制系统就会出现误动作或者失灵等现象。单片机结构上较为便携紧凑，占有较小的系统资源，但是却有强大的指令系统，在设备自动化控制过程中主要依靠单片机来实现控制的安全性、及时性和稳定性。如遇到特殊功能的需求时，就需要在设计控制总电路时考虑功能扩展。同时，在对输入输出电路进行设计时，还需要合理设计选址方式，保证合理的选址方式，从而能够让数据和地址不要出现冲突，以避免造成延时等问题的发生，让整个系统的灵敏性不高或者出现误动作。因此，在设计控制总电路时，要充分考虑功能设计，在对相关的输出显示进行设计时，要充分考虑其单片机的时序并且加之地址信号的有效处理，这样有利于对输入变化的及时应对。同时，对输入状态进行锁存，有利于保证准确有效的输出状态。

3.2 对软件进行设计

相关配套的软件系统是实现单片机功能的主要依據，自动化系统也是以软件为依托平台的。因此，软件系统的设计在设备自动化控制和改造过程中占据着重要的作用，是整个机械或电力设备运行系统中的核心。因此，根据设备机械所提出的系统需求，为了功能实现各个子系统之间的协调配合，进而保证整体软件系统设计，这就需要采用模块化的设计思路，基于各功能模块之间的协调作用，进而修改和调试程序，不断降低设计难度，保证设计的任务量完成。不断扩充升级模块设计，进而对设备整个升级预留一定的空间。

3.3 实现驱动电路的设计

软件系统设计通过单片机实现，相关的硬件设备配套协调也是必不可少的，这就需要设计驱动电路。驱动电路设计不合理，不能保证系统之间的协调工作，进而不能保证系统功能的实现。输入输出信号的处理和各个子系统之间的协调，以及端口驱动连接方式都是驱动电路设计的重点，让执行元件能够按照信号的要求完成相应的工作。

3.4 实现软硬件系统的抗干扰设计

单片机的功能实现主要是靠软、硬件之间的协调配合，而设备自动化改造过程中要充分考虑工作环境，也就是说单片机的使用特殊环境，一般都是工业场地，这些地方环境都相对较差，这就需要对其进行抗干扰设计，进而保证系统的稳定性，以免发生误动作，而造成设备的损坏或瘫痪。因此，在对设备自动化改造过程中，要不断改变单片机的抗干扰设计，抗干扰设计主要从软件系统和硬件系统两方面来考虑，即谐波干扰、信号干扰等，保证系统的稳定性和安全性。

4 结束语

随着现代科学技术和自动化程度的不断提高，单片机因其自身的结构优点和功能优势，被越来越多的应用和推广，本文通过探讨单片机能够在自动化改造过程中实现软件系统、硬件系统以及软硬件系统之间的抗干扰设计，进而实现单片机的功能实现，从而为设备自动化改造服务，为今后研究和应用提供一定的理论基础。

参考文献

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[3]张健.单片机在工业设备自动化领域中的应用[J].科技创新与应用，2015（24）.