单片机在现代工业控制的应用论文

单片机在现代工业控制的应用论文

　　摘要：本文主要介绍了单片机的工作原理以及其在工业控制中的温度控制、电动机控制以及串口通信系统等方面的应用，这几个方面的应用是单片机的主要工业应用领域，以期通过本文加强对其应用理论的认识，从而促进单片机在生活中的更广泛应用，并同时推进其在工业控制方面的发展。

　　关键词：单片机；工业控制；电动机控制；温度控制；串口通信系统

　　1单片机的工作原理

　　单片机指的是把CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和各种I/O接口集成在同一个芯片中的微型计算机或者说微控制器。单片机的主要优势是构造简单、体积小，能耗低，具有睡眠功能，低价，具有较高的抗干扰性和稳定性，基于这些优点，单片机已经成为家用电器、通讯系统、智能设备、工业控制仪器设备、导航系统等必不可少的零部件。单片机软件系统主要采用高级C语言对单片机进行编程从而实现各项功能。单片机的技术开发都集中在接口技术创新方向，比如并行接口技术、串行接口技术等接口技术的应用，增强了单片机数据交互的能力，旨在扩展单片机的外部功能。

　　2单片机在电动机控制方面的应用

　　电动机是工业生产和生活中最重要的动力来源，传统电动机的控制方法主要是模拟控制如下图所示，当闭合SB2时，KM主接触器触点闭合，启动电动机；当闭合SB1时，KM主接触器触点断开，电动机停止；当电路发生短路时，FU1或FU2熔断丝熔断，切断电源，使KM失电，电动机停止。当主回路发生过流时，FR热保护继电器发热，其内部金属片翘起，以致断开电源，使主接触器线圈KM失电，电动机停止（图1）。随着电子技术的发展，电动机的控制方法也逐渐由模拟控制法发展成为以单片机为主的混合控制和全数字控制方法。利用单片机给用户所提供操作指令，就能把复杂的数字逻辑电路简单化。传统的交流电动机无法变换速率的难题也已经被变频技术和脉宽调制技术的实现所攻克，这两大技术已经成为电动机控制技术的发展趋势。单片机在电动机方面的应用具有能保证电压和电流的高稳定性、高抗干扰的特点，还能降低能耗，节约电能，保护设备的正常运行，提升设备的性能和寿命。此外，单片机不仅可以应用于电动机的控制，还可以实现供电过程中动态实时跟踪监测，确保供电系统的安全性和可靠性。

　　3单片机在温度控制方面的应用

　　在工业生产中加热炉和孵化器等仪器设备都需要进行温度控制，通常都会采用单片机温度控制系统提高对这些设备的温度控制精确度。单片机与高精度温度传感器结合形成的单片机温度控制系统具有控制精密度高、灵敏度高、可直观显示的优点，其控温原理及系统具体流程如下所述:第一，通过传感器把采集的温度信息放大到电路，先转换成来自热电偶或热电阻测得的电压毫伏值,然后再把电压信号转换成为数字信号。第二，在采集样品的同时对数字信号进行数字滤波。将信号逐渐转换成为相一致的标度，通过对应的软件把得到的数字信号迅速地输入到主机中去。第三，把获得的温度值和控制目标温度值作对比，然后根据积分分离的PID控制后的输出控制信号，输出控制信号经触发器进行电平转换后,去触发大功率的可控硅,然后用可控硅输出的大电流去确定加热电炉的时间及加热的功率，从而达到有效的调节温度环境的目的，使单片机温度控制系统的精度进一步提高，误差由之前的±2摄氏度缩小到±0.5摄氏度。该系统可配用多种类型温度传感器，可以更好地实现实时控制和智能控制。

　　4单片机在单片机串口通信系统中的应用

　　电脑在工业自动控制中的应用越来越广泛，无论单片机应用于工业控制的哪一个领域，都可以通过进一步设计单片机和电脑的通讯程序，约定通讯协议，把单片机和电脑端进行通讯，从而实现在台式机上进行控制，但以前的接口技术只能达到15米的短程通讯距离内实现设备控制的目的，而且是点对点的通信，无法实现一对多的远程控制。电脑内部串行通信接口电路对接口技术进行创新从而解决了过去的难题，由遵循串行通信协议的芯片构成，电脑端提供了编程接口、单片机的内部硬件支持串行通信模式。因此，可以通过电脑对多台单片机情况进行监测。在现代化工厂设备管理中还可以运用现场总线技术对多台设备进行优先级别设定，从而操控设备，使多台单片机有序运行。为了满足集中控制和远程控制的需求，串行通信接口技术和现场总线技术的应用越来越广泛。单片机的串口通讯程序如图2：

　　5结语

　　综上所述，单片机的硬件结构和软件设计仍然处于不断发展和技术创新的进程中，技术越来越成熟，与矿产开发、化工、电器、医药研发与生产、纺织、航空等社会各行各业的结合也将更加紧密，在工业控制领域的应用将更加广泛，单片机在未来工业化进程中所发挥的作用将越来越重要，必须引起重视和加大开发力度。

　　参考文献

　　[1]尚建新.单片机原理及其在工业控制中的应用[J].太原科技,2003（05）.

　　[2]周一恒，严家明.基于单片机控制的液晶显示原理与设计[J].机电工程技术,2008,37（10）.

　　[3]王小波，战谷明.基于单片机控制的电动机控制原理与设计[J].机电工程技术,2012,12（5）.

　　[4]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,2015.

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