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【摘要】单片机控制系统的模拟检测的高精度对单片机控制系统而言有着重要意义。本文基于此，分析了影响单片机控制系统检测精度的因素，并从工程角度出发，对如何提高单片机控制系统模拟检测精度进行了简要研究，望对相关的工程人员带来一定的帮助。
【关键词】单片机;控制系统;模拟检测精度;问题研究
前言
近年来随着计算机在社会不同领域的进一步渗透， 传统控制检测的相关技术也不断趋于完善。以单片机作为检测核心的自动控制单片机系统中，基于传统模式的单片机控制模拟检测的精度已经难以匹配相应的模拟检测度，相关的工程人员还需要根据单片机系统的具体硬件结构，采用多方面的措施以提升检测精度。而在模拟检测电路中，相关的工程人员更是面对着检测數据量繁多、信号类型复杂、转换关系不易理清等一系列技术难题，如何在这种多类型信号的单片机控制系统中提升检测精度，更是成为了相关工程人员面临的棘手难题。
一、放大电路部分元件因温度产生失真现象
如图1所示，单片机控制系统中的核心部件为基于三极管构建的放大电路，但三极管受温度的影响也是极为明显的。例如在图1中，失调电压UIO会随着整个放大电路所处环境温度的变化而产生失真现象，使得利用相关设备所测得的UIO测量值与真实值之间存在15%以上的误差。而放大电路中的核心部件三极管的使用寿命也会因整个电路高强度的放大作用而迅速衰减，使得增益AV有一定幅度的降低，导致模拟检测精度的下降。
图1 单片机控制系统中的放大电路
基于此，相关的设计人员需要明确具体系统中不同三极管和其它元器件的工作条件，严格按照相应原件的制作要求构建相应的分析电路，避免部分元件因实际电流超出额定电流而产生损毁现象。对于损坏的元器件，如电阻、三极管等，应及时予以更换，避免整个电路虽能勉强实现检测功能，但精度却有了大幅度的降低。而对于电路中失调电压UIO与增益AV的漂移和失真现象，相关的工程人员可以在整个系统通电之前，首先用万用表等工具检测出整个放大电路在理想情况下的增益倍数，待进行测量时，再利用相关设备检测出测量时刻放大器失调电压UI0 增益AV 的真实值，最后根据单片机的变成运算，对不同时刻测得的不同数据进行比较分析，最终得出被检测模拟量的具体数值，从而避免放大电路部分元件因温度产生失真现象对模拟检测精度带来的影响。
二、交流信号的检测精度对系统带来的影响
整个模拟检测系统的可靠性是建立在系统交流信号检测可靠性的基础之上的，考虑到这类A/D转换一类的I/O处理程序多是由单片机的实时处理程序所构成的，在提高检测精度方面，相关的工程人员可以借助全速断点运行方式或连续运行方式来对整个模拟检测系统的检测精度予以调试。例如先提前测量出一组模拟数据，然后再通过仿真器的命令写入功能，将相关的模拟测试数据输入到整个检测系统的参数缓冲单元之中，最后将计算程序的输出结果与所测得的模拟数据进行比较，如果模拟数据与测量数据的误差极小，可基本认为该系统的检测精度较高。但若发现部分数据或整组数据与实际测量数据存在较大的误差，则需要改用单步检测方式，对系统的算法进行分析，进行重新设计或修改。如果发现整个算法虽然能够得出模拟测试的结果，或是实际测得的数据不能够完全覆盖模拟计算的数据类型，还可借助图2所示的交流—直流信号的转换电路，通过二级滤波的方式，将任意波形交流信号的有效值转换为直流电压再予以检测，除了在提升单片机控制系统模拟精度方面有着卓越贡献以外，还能进一步减少纹波所带来的负面影响。
图2 提升交流信号检测精度的转换电路
三、共模信号和信号源内阻的给系统模拟精度造成的影响
以图1为例，如果整个放大电路的A1、A2放大器未能采用相互对称的模块，那么当检测信号送至A1、A2的相同两端时，势必会由于相位差造成输入增康的增大，从而对系统的增益造成影响，进而影响系统的模拟检测精度。基于此，相关的工程人员在对整个控制系统的放大装置进行设计时，需要充分考虑到共模信号和信号源内阻的给系统模拟精度造成的影响。可考虑构建如图1所示的基本放大电路，利用采用对称结构的A1、A2的放大器将放大信号直接加在输入两端，还可利用差分放大器A3对前级共模信号的传输路径予以阻断，达到共模抑制作用的效果。通过这种变双端输入对单端输出、变不对称结构对对称模块的放大电路的构成，可以在有效满足调节放大倍数的基础上，满足对地负载的相关需求，从而达到提升单片机控制系统模拟检测精度的最终目的。此外，对于部分输入信号为数字信号模拟信号共存的放大电路，相关的工程人员也可利用光电感应设备对数字信号和模拟信号加以隔离，从而抑制数字信号对模拟信号，尤其是小信号模拟信号的干扰，亦可达到提升系统模拟精度的重要目的。
四、对单片机控制系统未来发展趋势的展望
纵观现实生活中的不同领域，不难发现单片机控制系统已经彰显出越来越独特的应用价值。无论是大到飞机上各种仪表器件的控制和自动导航，还是小到一张生活中常见的智能IC卡，其中都有着单片机控制系统的身影。相关的工程人员只需要在单片机的外围接上并不复杂的接口电路，在结合单片机核心中的人为写入程序，就可以完成单片机出现之前曾经极其复杂的工作。现阶段，基于单片机控制系统的模拟检测已经有了更广阔的发展前景，例如我国的高精度温度控制系统、国外的长度测量控制系统等等。虽然这部分高精度的模拟系统检测在成本方面还不够低廉、但随着科技的不断发展，我们有理由相信，未来高精度的模拟控制系统不仅能够进一步降低生产的所需成本，提升生产效率，还能够在智能化、安全化、简单化的发展道路上取得更卓越的发展。
五、结语
单片机控制系统随着科技的发展已经有着越来越广阔的应用空间，因此，如何在不扩大生产成本的基础上，提高单片机控制系统模拟检测的精度就显得越来越重要。笔者认为，通过对硬件电路采取相关措施，结合单片机自身的编程计算功能，无疑会对提高系统模拟检测精度有着重要的贡献。同样，笔者也希望相关的工程人员能够在提升模拟检测精度方面开拓进取，不断创新，为广大的电子工作者打开一扇通往电子设计新出路的大门。
参考文献
[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社.2004年1月，第1版：137-156.
[2]马西泰.单片机原理的应用与开发技巧探讨[J].科技信息，2010.
[3]李著.探究新理念下单片机控制系统的模拟检测工作[J].科教视野.2007，9（11）：67-68.
[4]郑坤.人工智能技术在我国单片机控制系统发展的广阔前景浅析[J].电站系统工程.2011，2（45）：147-148.
【关键词】单片机;控制系统;模拟检测精度;问题研究
前言
近年来随着计算机在社会不同领域的进一步渗透， 传统控制检测的相关技术也不断趋于完善。以单片机作为检测核心的自动控制单片机系统中，基于传统模式的单片机控制模拟检测的精度已经难以匹配相应的模拟检测度，相关的工程人员还需要根据单片机系统的具体硬件结构，采用多方面的措施以提升检测精度。而在模拟检测电路中，相关的工程人员更是面对着检测數据量繁多、信号类型复杂、转换关系不易理清等一系列技术难题，如何在这种多类型信号的单片机控制系统中提升检测精度，更是成为了相关工程人员面临的棘手难题。
一、放大电路部分元件因温度产生失真现象
如图1所示，单片机控制系统中的核心部件为基于三极管构建的放大电路，但三极管受温度的影响也是极为明显的。例如在图1中，失调电压UIO会随着整个放大电路所处环境温度的变化而产生失真现象，使得利用相关设备所测得的UIO测量值与真实值之间存在15%以上的误差。而放大电路中的核心部件三极管的使用寿命也会因整个电路高强度的放大作用而迅速衰减，使得增益AV有一定幅度的降低，导致模拟检测精度的下降。
图1 单片机控制系统中的放大电路
基于此，相关的设计人员需要明确具体系统中不同三极管和其它元器件的工作条件，严格按照相应原件的制作要求构建相应的分析电路，避免部分元件因实际电流超出额定电流而产生损毁现象。对于损坏的元器件，如电阻、三极管等，应及时予以更换，避免整个电路虽能勉强实现检测功能，但精度却有了大幅度的降低。而对于电路中失调电压UIO与增益AV的漂移和失真现象，相关的工程人员可以在整个系统通电之前，首先用万用表等工具检测出整个放大电路在理想情况下的增益倍数，待进行测量时，再利用相关设备检测出测量时刻放大器失调电压UI0 增益AV 的真实值，最后根据单片机的变成运算，对不同时刻测得的不同数据进行比较分析，最终得出被检测模拟量的具体数值，从而避免放大电路部分元件因温度产生失真现象对模拟检测精度带来的影响。
二、交流信号的检测精度对系统带来的影响
整个模拟检测系统的可靠性是建立在系统交流信号检测可靠性的基础之上的，考虑到这类A/D转换一类的I/O处理程序多是由单片机的实时处理程序所构成的，在提高检测精度方面，相关的工程人员可以借助全速断点运行方式或连续运行方式来对整个模拟检测系统的检测精度予以调试。例如先提前测量出一组模拟数据，然后再通过仿真器的命令写入功能，将相关的模拟测试数据输入到整个检测系统的参数缓冲单元之中，最后将计算程序的输出结果与所测得的模拟数据进行比较，如果模拟数据与测量数据的误差极小，可基本认为该系统的检测精度较高。但若发现部分数据或整组数据与实际测量数据存在较大的误差，则需要改用单步检测方式，对系统的算法进行分析，进行重新设计或修改。如果发现整个算法虽然能够得出模拟测试的结果，或是实际测得的数据不能够完全覆盖模拟计算的数据类型，还可借助图2所示的交流—直流信号的转换电路，通过二级滤波的方式，将任意波形交流信号的有效值转换为直流电压再予以检测，除了在提升单片机控制系统模拟精度方面有着卓越贡献以外，还能进一步减少纹波所带来的负面影响。
图2 提升交流信号检测精度的转换电路
三、共模信号和信号源内阻的给系统模拟精度造成的影响
以图1为例，如果整个放大电路的A1、A2放大器未能采用相互对称的模块，那么当检测信号送至A1、A2的相同两端时，势必会由于相位差造成输入增康的增大，从而对系统的增益造成影响，进而影响系统的模拟检测精度。基于此，相关的工程人员在对整个控制系统的放大装置进行设计时，需要充分考虑到共模信号和信号源内阻的给系统模拟精度造成的影响。可考虑构建如图1所示的基本放大电路，利用采用对称结构的A1、A2的放大器将放大信号直接加在输入两端，还可利用差分放大器A3对前级共模信号的传输路径予以阻断，达到共模抑制作用的效果。通过这种变双端输入对单端输出、变不对称结构对对称模块的放大电路的构成，可以在有效满足调节放大倍数的基础上，满足对地负载的相关需求，从而达到提升单片机控制系统模拟检测精度的最终目的。此外，对于部分输入信号为数字信号模拟信号共存的放大电路，相关的工程人员也可利用光电感应设备对数字信号和模拟信号加以隔离，从而抑制数字信号对模拟信号，尤其是小信号模拟信号的干扰，亦可达到提升系统模拟精度的重要目的。
四、对单片机控制系统未来发展趋势的展望
纵观现实生活中的不同领域，不难发现单片机控制系统已经彰显出越来越独特的应用价值。无论是大到飞机上各种仪表器件的控制和自动导航，还是小到一张生活中常见的智能IC卡，其中都有着单片机控制系统的身影。相关的工程人员只需要在单片机的外围接上并不复杂的接口电路，在结合单片机核心中的人为写入程序，就可以完成单片机出现之前曾经极其复杂的工作。现阶段，基于单片机控制系统的模拟检测已经有了更广阔的发展前景，例如我国的高精度温度控制系统、国外的长度测量控制系统等等。虽然这部分高精度的模拟系统检测在成本方面还不够低廉、但随着科技的不断发展，我们有理由相信，未来高精度的模拟控制系统不仅能够进一步降低生产的所需成本，提升生产效率，还能够在智能化、安全化、简单化的发展道路上取得更卓越的发展。
五、结语
单片机控制系统随着科技的发展已经有着越来越广阔的应用空间，因此，如何在不扩大生产成本的基础上，提高单片机控制系统模拟检测的精度就显得越来越重要。笔者认为，通过对硬件电路采取相关措施，结合单片机自身的编程计算功能，无疑会对提高系统模拟检测精度有着重要的贡献。同样，笔者也希望相关的工程人员能够在提升模拟检测精度方面开拓进取，不断创新，为广大的电子工作者打开一扇通往电子设计新出路的大门。
参考文献
[1]张毅刚.单片机原理及应用[M].高等教育出版社.2004年1月，第1版：137-156.
[2]马西泰.单片机原理的应用与开发技巧探讨[J].科技信息，2010.
[3]李著.探究新理念下单片机控制系统的模拟检测工作[J].科教视野.2007，9（11）：67-68.
[4]郑坤.人工智能技术在我国单片机控制系统发展的广阔前景浅析[J].电站系统工程.2011，2（45）：147-148.