嵌入式单片机与PC机组合应用

摘 要 随着计算机信息技术的不断发展，计算机技术为人们解决了越来越多的生产与生活问题。嵌入式单片机与PC机组合应用过程中，单片机的采样DA输出功能为PC机的使用提供了便利，同时单片机资源不足的困难在PC机的帮助下也有明显好转，本文就嵌入式单片机与PC机的组合应用展开了研究和讨论，希望今后嵌入式单片机与PC机的组合可以更加广泛的应用于各个领域。

【关键词】嵌入式单片机 PC机 组合应用

随着信息技术的进步，计算机的发展越来越快，主要朝着两个方向：一是高速度、大容量、多功能；一是专用计算机方面。排除大型计算机外，所谓的个人计算机，即PC机，由于其体积小、价格低的特性，早已在教学、办公、商业等多个领域广泛使用。与此同时，PC机也由于其不具备数据的采集和输出功能的特性，不能在工厂自动化方面使用。其次，目前我国在工矿自动化、机电、家电、汽车、航天等专用设备中均嵌入计算机，计算机的存在提高了上述设备在工作过程中的信息化、自动化。嵌入式计算机的优点往往表现为体积小、功能强、稳定可靠且价格低廉。其使用数量高于各种通用计算机，一台通用计算机的键盘、鼠标等设备都由嵌入式计算机控制。

1 组合应用系统的特点

科技的发展使人们逐渐重视嵌入式单片机的作用，全世界都对嵌入式单片机的研究充满热情。例如1997年ATMEL公司研发出AVR单片机，它功能强大，可靠性高，被广泛应用于计算机外部设备、工业实时监控、仪器仪表、通讯设备以及家用电器等各个领域。再例如英国ARM公司推出的ARM单片机，它的芯片里包含了操作系统，像Win CE，linux等，可以被看做是一台功能强大的精简PC机。然而它也存在不足之处，其程序存储系统（ROM，EPROM），数据存储系统（EEPROM等）以及内存不足，无法实现较复杂的自动化操作。此时，可以通过对嵌入式单片机与PC机的组合应用实现较为复杂的自动化控制，嵌入式单片机专门采集和输出数据，PC机则用于计算、存储和显示。这样的组合应用存在以下特点：

1.1 性价比高

嵌入式单片机的优点表现为性能稳定、价格低廉，而PC机的价格也较之以前有所下降，嵌入式单片机与PC机组合而成的系统往往比普通单板机或工控机性价比高。

1.2 数据精度高

传感器把实时控制系统提供的数据经A/D转换后，要进行繁琐的线性补偿计算，以往单板机都是将计算过程和结果简化，计算精度不能得到保障。然而PC机的存在能够很好的克服这一困难，PC机的计算结果准确且精度高，有助于实时控制和产量计算。同理，单板机对PID的计算结果也具有精度低的问题，而由PC机完成，则效果更好。

1.3 数据存储效果好

单板机存储容量较小，不能实现对工厂生产过程中所产生的所有数据进行长期大量保存，这样不利于工厂的生产和统计。PC机存储容量大，能够较容易的实现对数据的保存。

1.4 人机界面好

单板机对设备运行状态的显示具有局限性，不能较快较全面的显示，改编参数或设置也只是治标不治本。然而对于嵌入式单片机与PC机的组合应用系统而言，这种操作方便简单。PC机端可以全面展示设备的运行状况，甚至可以用动画显示工艺流程，展示效果清晰明了。

1.5 开发难度较小

AD输出程序及串行口程序，都是典型的嵌入式程序，并不具有难度；PC机程序可用BASIC等高级语言编写，一般工矿企业的技术人员都可以完成。因此针对嵌入式单片机与PC机组合应用的系统的推广很容易实现。

2 组合应用系统的实例

为了验证嵌入式单片机与PC机组合系统的应用，我们介绍一个实例――PC机与一片AVR系列的ATmega8单片机组成的皮带配料应用系统。ATmega8是AVR家族中一种特殊的单片机，它的芯片内部集成了较大容量的存储器和丰富强大的硬件接口电路，具备AVR高档单片机MEGE系列的全部性能和特点。它采用了小引脚封装（为DIP28和TQFP/MLF32），其中A/D转换器、、DA （ PWM） 输出功能、I/ O 口、CT C 计数器、串行口及晶振等全部制作在一片芯片中， 再加上一片RS232 芯片， 构造简单， 体积很小， 即可对两路皮带配料秤实现实时控制。皮带配料器的运作机理是如下流程：物料下落到皮带上，在滑差电机的带动下与皮带同步前进，分别测得皮带前进速度信号V与物料重量G，通过计算机计算、显示、数据存储等处理可得，物料的瞬时流量为L=G×V，输出值由PID程序进行计算输出，由串行口送入嵌入式单片机调整滑差电机的转速，从而使物料流量保持设定值不变。

一台PC机同时与多个嵌入式单片机组成多路系统，则可以进行多路控制。本系统可以用在多点数据采集、窑炉温度控制、用水流量控制等系统中。

3 结语

随着计算机信息技术的快速发展，简单的PC机已经无法为人们创造更多价值，嵌入式单片机与PC机的组合应用系统，不仅采集数据量大、存储量大，同时计算精度高，控制方式灵活。为了实现组合应用系统的上、下机位通信，计算机行业应该更加重视对嵌入式单片机与PC机组合应用系统的研究与开发，使它更好、更全面的服务于人们的生产生活。

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作者单位

61428部队 北京市 100072