爱华网【关键词】单片机 自动化 设备自动化 改造应用
单片机的诞生为设备自动化改造创造了途径，提供了技术支持，有效弥补了传统机械设备不足，实现和机型设备自动化。自动化机械设备的应用，彻底改变了传统生产模式，有效解决了以往生产中机械设备危险性高，操作难度大等一系列问题，提高了设备操作安全性，降低了操作难度，提高了生产效率，缩短了生产周期，减少了生产活动中人力物力的投入。毫无疑问，自动化机械设备当前已成为主流生产设备。因此，我国在机械设备改造中应加强对单片机的应用，利用单片机提升机械设备智能化、自动化水平。
1 单片机功能和特点
单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术，把具有数据信息处理能力的：中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口以及中断系统等集成到一块硅片上，构成一种小而完善的微型计算机系统。单片机在工业控制领域被广泛应用，如：实时控制、智能仪表、电力工业等等。单片机具有逻辑控制能力和数字控制能力，结构紧凑，体积小，质量轻，功耗低，而且扩展性好，能根据预先设定的程序，完成一系列的生产操作。根据使用功能的不同分为多种类型，主要类型有：通用型、工控型、专用型等。单片机控制系统结构由：控制系统、传感系统、软件系统、进给机构系统等几大部分组成。单片机最早出现于一九七一年，早期应用于工业控制领域，九十年代应用到电子领域，处理能力得到大幅度提升，主频也已经超过300MHz。而当代单片机智能化、自动化、集成化程度越来越高，且体积越来越小，更融入了纳米技术，甚至已达到14 nm，不论是性能，还是功能都非常强大，基本实现模块化，为设备自动化改造提供了技术支持。
2 单片机在设备自动化改造中的应用
通过设备自动化改造，便能实现设备自动化，使设备能在不借助人类外力辅助下，自动完成一系列生产作业步骤，代替人工劳动，能有效降低生产劳动强度，提高生产力，推动经济发展，促进产业升级。因此，设备改造中应加强对单片机的应用，利用单片机进行设备自动化改造。下面通过几点来分析单片机在设备自动化改造中的应用：
2.1 软件设计
单片机功能的实现需要以软件系统为依托，自动化系统需要以软件基础为平台运行，所以设备自动化改造中软件系统设计占据重要位置，是整个设备自动化改造设计的核心。在软件设计中要考虑设备对系统的需求，考虑功能实现以及各子系统间的协调。基本设计思路是将输入的变量进行处理和逻辑运算后，经由输出口输出，发送指令，完成操作。具体设计应采取模块化设计思路，基于各功能模块的协调来进行程序的修改与调试，降低设计难度和设计任务量。而且模块设计容易扩充升级，能为设备升级预留空间。
2.2 控制总电路的设计
控制总电路设计影响系统控制灵敏性和控制性能，是使各子系统协调工作的关键所在，若控制中电路设计方面存在问题，可能会导致控制系统失灵或误动现象发生。单片机结构紧凑，指令系统功能强，而且系统资源占用小，控制总电路设计中要考虑到控制的及时性、稳定性、安全性，如有特殊功能需求这需要考虑特殊功能扩展需求和中继系统扩展。另一方面，输入和输出电路设计方面，要对寻址方式进行合理设计，确保选址方式的合理性，避免地址和数据的冲突，造成时延等问题的发生，对影响系统灵敏性产生负面影响，所以应采用线选法和译码法进行寻址功能设计。而在输出显示中要根据单片机时序分析，有效处理地址信号，以便于及时应对输入变化，锁存输入状态，确保输出的准确性和有效性。
2.3 驱动电路设计
单片机软件系统与硬件系统的协调需要依靠驱动来实现，若驱动电路设计存在问题，将导致软件系统与系统无法协调工作，直接影响系统功能。驱动电路设计方面要考虑输入输出信号处理，自动化控制过程的协调，端口驱动连接方式，确保单片机与控制器件相连。开关信号驱动的执行元件有可控硅，继电器等，执行元件根据执行信号进行相应工作。
2.4 软硬件抗干扰设计
工业生产用单片机工作环境特殊，所以设备自动化改造中应对工作环境进行考虑，强化系统的抗干扰能力。发生干扰现象不仅会影响系统稳定性和可靠性，发生误动现象，而且可能导致瘫痪，甚至设备损坏。例如，谐波干扰、信号干扰等等。抗干扰设计方面，要从硬件抗干扰和软件抗干扰两方面来考虑。如，通过加装续流二极管消除反电势干扰。在软件抗干扰方面，必须考虑到软件安全和稳定问题，确保软件的兼容性和稳定性。若软件方面存在BUG或崩溃现象，必然会影响系统稳定性，导致系统发生一系列错误问题，直接影响系统正常，导致自动化功能无法正常实现，甚至威胁生产安全，所以必须做好设计。
3 结束语
新时代背景下，社会生产中机械化、自动化程度越来越高，设备自动化发展已成为必然趋势。而单片机的出现为设备自动化改造提供了可能，突破了传统技术限制，解决了机械设备自动化操作与控制问题，全面提升了生产效率和水平，同时有效降低了生产成本，为企业获得了更多利润。但具体改造中，必须做好系统设计工作，确保设计合理性。
参考文献
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作者单位
西安科技大学高新学院 陕西省西安市 710109
