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摘要：单片机控制技术属于电气自动化控制领域，其稳定性与抗干扰性得到广泛的认可，在强电的控制应用方面越来越多。单片机作为自动化控制中的关键技术，已在强电控制领域发挥着其重要作用，未来单片机控制强电技术要解决标准化程序接口与一致化网络结构两大问题。本文介绍了单片机的功能特点，分析了单片机强电控制。
关键词：单片机；强电；自动化控制
使用强电的设备一般都具有工作电压较高，电流较大以及频率较低的特性，强电设备的使用要严格遵循使用规范，否则可能导致严重的事故。弱电的电压其电流较小，功率也较低，对人体不能直接产生伤害，弱电通常应用在智能控制器、电子通信设备、网络线路、视频线路等家用线路内部，单纯依靠强电的自动控制已经不能满足现代控制要求以及操作过程中的性能要求。自动化技术通过弱电控制强电得到了非常好的发展，我国的弱电控制已经实现了弱电化控制和自动化控制。
一、单片机的功能特点
对于大部分类型的单片机来说，它们的功能都大体类似，部分单片机功能集成性更高，主要包括：
1、自动完成计算与存储。要完成自动计算的功能，单片机首先要有进行数据运算的部件，这个部件就是“运算器”，能够高速地完成算数运算与逻辑运算。运算完成后单片机还要有记忆器件，这种记忆器件就是“存储器”。此外，单片机还需要有控制器，使单片机能够按照给定的指令一步一步地完成计算的整个过程。
2、中断系统。中断是指CPU暂时停止当前正在执行的程序，转而去执行中断服务程序的过程。在系统的运行中，有可能会出现其他意外的情况发生，单片机要具备处理意外情况的功能，一般即是中断服务程序，几乎所有型号的单片机都具备中断系统，都能执行一定数量的中断服务程序。
3、数据通信与集成总线技术。数据通信是将数据通过通信电路在接收机与发送机之间进行传输的过程，通信技术实现了数据的传输、交换、存储以及处理。目前，通用单片机都集成有USART总线，用于数据的下载与上载。许多高端的单片机都在单片机上集成了数据总线，如STM32单片机集成有I2C总线、SPI总线、USART总线等。
4、先进的外围总线与外围设备。一般来说，仅仅靠单片机本身是难以完成给定任务的，如8051单片机就无法自己完成数模转换，此时则需要连接外围设备，如PCF8591数模转换芯片，进行AD转换。STM32单片机集成了高速外部设备总线（APB），能够设定外围设备的工作时钟频率与打开和关闭外围设备配置等。
二、单片机基础上的工控PLC
PLC即是可编程逻辑控制器，采用可编程的存储器，执行算数与逻辑运算、继电器控制、定时计数等面向用户的指令，部分类型的PLC还具有数字或模拟式输入/输出，PLC常用于控制各种类型的机械生产过程、电力系统智能控制、电机调速控制等，PLC可编程逻辑控制器的电源部分、串口部分等。PLC的基本结构包括：电源（POWER）模块、中央处理器（CPU）、存储器、输入输出模块、功能模块和通信模块。PLC的工作过程主要包括：输入采样、用户程序执行、输出刷新三个阶段。PLC的编程简单，使用方便，功能强大，具有很高的抗干扰能力，并且后期的维护也较方便，系统的
设计、安装调试等工作的工作量较少。
三、单片机强电控制
单片机强电控制技术属于自动化控制技术领域，由于单片机的体积小、质量轻，工作频率高、数据传输稳定性高以及抗干扰能力强等特点，在进行强电的控制中已经得到了广泛的应用。
1、基本控制原理。单片机是进行弱电控制强电的最核心的控制系统。单片机通过一定的外围设备，如强电控制应用的各种类型与功能的继电器、晶闸管、二极管以及三极管等，经过一定的通信与数据处理之后就可以对强电设备进行控制了。以容器恒温控制系统为例，单片机必须要使用温度传感器进行温度的测量，并对测量得到的温度数据进行相应的处理，可得到实时性的温度数据，也可有规律地按照一定周期进行温度数据采集与处理。单片机对处理后的数据可进行判断，与预先设定好的温度值进行比较，若此时的容器温度没有达到设定值，单片机可以负责控制容器加热驱动电路，使容器内的温度升高，若容器内的温度高于设定值，则单片机可控制加热驱动电路关闭，冷却容器。
2、继电器技术。继电器由控制系统和被控制系统组成，通常应用于自动控制领域中，其工作原理是利用较小的电流控制内部线圈的通断，进而去控制较大电流的开关。继电器在电路中能够起到安全保护、自动开关与转换电路等功能，所以继电器是单片机实现弱电控制强电的常用元器件。
继电器的种类很多，在强电控制中常用的有电磁继电器、固态继电器、弹簧继电器、时间继电器、中间继电器等。其中电磁继电器只要在线圈两端加上一定的电压，产生电磁效应，衔铁就会在电磁力作用下吸向铁芯，带动衔铁的动触点与静触点吸合。当断电时，衔铁则在弹簧力的作用下复位，使动触点与原来的静触点释放，达到导通与断路的作用。固态继电器的输入端与输出端分别有两个接线端，中间采用隔离器件将输入与输出隔离开来。固态继电器在强电控制中的性能良好，其本身是一种无触点的开关。对于小的信号输入，固态继电器能够直接对小信号进行放大。固态继电器通过光电隔离装置，保证了电路的可靠性与安全，且其工作时的开关速度快，噪声低，能耗低，抗干扰能力强。
3、单片机与继电器控制。单片机的通用输入与输出口本身也可作为开关控制，但其输出电压较低、功率小，很难满足工业的强电控制要求，所以通常将单片机的弱电输出与继电器的强电输入相结合来对使用强电设备进行控制。如PLC与电磁继电器结合控制三相异步电机的启停动作，8051单片机与电磁继电器结合控制小功率的步进电机运转等。单片机控制强电的发展依然要完成两个方面的任务：程序接口标准化和网络结构一致化。程序接口标准化有助于控制程序的编制、上下载、兼容性等。构建一致的网络平台，有助于信息的有效与快速传递，构建柔性的强电控制系统。
四、单片机的应用
单片机由于其质量较小而重量较轻的特点，其被广泛应用到弱电控制强电的领域当中，除此之外，其综合性以及性价比等都比较高。在应用过程中的主要工作原理：先通过传感器采集温度、湿度、转速等数据参数，然后通过传感器将信号传导到单片机，由单片机对数据进行简要的处理，将传感器采集的信息与单片机的阈值进行比较，最后得出相应的结果，达到控制的目的。但是在进行信息采集和实际应用时，应该关注到液体、温度等相关参数有非常强的惯性，要对其进行合理的控制和取舍。
由于，单片机的主要功能特点，包括中断系统、算数与逻辑运算功能以及建立在单片机基础上的工控PLC等。单片机是强电控制的核心，通过与继电器控制技术相结合来完成弱电到强电的控制，虽然单片机控制技术为强电的控制带来了很大的方便，但其程序接口没有标准化，网络结构不够一致，所这两个是目前单片机控制强电技术要亟待解决的问题。
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