雙處理器的點(diǎn)焊控制系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì)

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 雙處理器的點(diǎn)焊控制系統(tǒng)的 硬件設(shè)計(jì)點(diǎn)焊是將焊件裝配成搭接接頭，并壓緊在兩電極之間，利用電流通過(guò)焊件時(shí)產(chǎn)生的電阻熱熔化母材金屬，冷卻后形成焊點(diǎn)的一種電阻焊方法。其通電加熱時(shí)間一般為幾至幾十周波（一周波為.），而電流有效值一般為幾至幾十。 點(diǎn)焊是一個(gè)高度非線(xiàn)性、存在多變量耦合作用和大量隨機(jī)不確定因素的過(guò)程，其形核處于封閉狀態(tài)，時(shí)間極短，特征信號(hào)提取困難，控制難度較大。 設(shè)計(jì)思想和總體方案 近年來(lái)，智能控制技術(shù)正被積極地引入點(diǎn)焊控制研究領(lǐng)域，但由于其算法高度復(fù)雜、計(jì)算密集，因此對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求越來(lái)越高。另一方面，（數(shù)字信號(hào)處理器）技術(shù)的蓬勃發(fā)展，使得其在工業(yè)控制領(lǐng)域

2、的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。因此在本設(shè)計(jì)中，使用作處理器，充分發(fā)揮其運(yùn)算速度快的優(yōu)勢(shì)，并嘗試?yán)枚喾N智能控制算法對(duì)點(diǎn)焊開(kāi)展質(zhì)量控制，以提高焊點(diǎn)的質(zhì)量和可靠性。 在實(shí)際工作中，點(diǎn)焊需要設(shè)置的參數(shù)較多，操作者不得不依賴(lài)于各種手冊(cè)、說(shuō)明書(shū)和或編制的工藝文件來(lái)開(kāi)展設(shè)置；而且在選定參數(shù)之后，往往還需要通過(guò)一系列的旋鈕、按鈕等開(kāi)關(guān)開(kāi)展設(shè)置，操作復(fù)雜，容易造成混亂。因此在本設(shè)計(jì)中，應(yīng)用（單片機(jī)）實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話(huà)功能。通過(guò)鍵盤(pán)輸入和液晶顯示，既充分表達(dá)了數(shù)字化控制的優(yōu)勢(shì)，也有助于實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊系統(tǒng)。 由于點(diǎn)焊系統(tǒng)工作在大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)的環(huán)境下，因此控制系統(tǒng)的抗干擾問(wèn)題尤為重要，且的工作頻率高，所以將信號(hào)的輸入、輸出部分和、模塊分開(kāi)

3、，設(shè)計(jì)獨(dú)立的模塊。 系統(tǒng)的總體方案如圖所示。 模塊的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)選用了TMS320VC5402芯片作控制。是公司提供的一套標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，其目的是令使用者能較快地開(kāi)發(fā)和應(yīng)用基于的系統(tǒng)，為終的目標(biāo)系統(tǒng)提供軟、硬件設(shè)計(jì)參考模板。有關(guān)的具體說(shuō)明請(qǐng)參閱有關(guān)的技術(shù)資料。 提供了存儲(chǔ)器接口和外圍設(shè)備接口兩列擴(kuò)展接口。根據(jù)灰箱法的設(shè)計(jì)思想，不用完全理解的內(nèi)部原理，只需在對(duì)其整體有一個(gè)基本了解的根底上，選擇可能要用到的信號(hào)即可。因此專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一塊轉(zhuǎn)接板，作為外圍電路與之間通訊的橋梁。從中引出了個(gè)信號(hào)，如下表所示。 模塊的設(shè)計(jì) 該模塊包括轉(zhuǎn)換、輸入、輸出三部分電路，它們分別負(fù)責(zé)模擬信號(hào)的輸入和轉(zhuǎn)換以及開(kāi)關(guān)信號(hào)的

4、輸入和控制信號(hào)的輸出。 . 轉(zhuǎn)換電路 轉(zhuǎn)換器的選取主要考慮所采集的模擬信號(hào)的數(shù)量、精度及與的速度匹配等，綜合考慮后，選用公司生產(chǎn)的位通道高速TLV2544。 本設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)換電路分為三部分：部分由.的穩(wěn)壓二極管及濾波電容組成，構(gòu)成模擬輸入部分；第二部分由TLV2544組成，完成轉(zhuǎn)換；第三部分由八相緩沖器74LS244組成，完成與TLV2544之間的通訊，如圖所示。 轉(zhuǎn)換電路的工作是由的多通道緩沖串口來(lái)控制的。通過(guò)其數(shù)據(jù)輸出口發(fā)送控制字到TLV2544的口，該控制字為位，前位是指令位。如果TLV2544接收到的前四位是，那么接下來(lái)的位就會(huì)被當(dāng)作控制字譯碼；相反，如果前位接收到的是，那么將繼續(xù)輸出的內(nèi)

5、容到中。其中，和分別是的控制信號(hào)輸入口和已轉(zhuǎn)換好的數(shù)字信號(hào)輸出口。當(dāng)按發(fā)出的控制字轉(zhuǎn)換到一定時(shí)候（如堆棧滿(mǎn)）時(shí)，則發(fā)出信號(hào)通知接收。接收到信號(hào)后，經(jīng)口讀入已轉(zhuǎn)換好的串行數(shù)據(jù)。 . 輸入和輸出電路 為了抵抗電氣干擾和高壓電擊，在本設(shè)計(jì)中，輸入和輸出電路均采用光隔傳遞邏輯信號(hào)，實(shí)現(xiàn)電氣隔離。另外還使用反相器74HC14對(duì)傳輸信號(hào)開(kāi)展整形，利用施密特特性消除毛刺干擾，提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_能力。輸入和輸出電路與的接口如圖所示。 在輸入電路中使用了緩沖器74LS244，以增強(qiáng)線(xiàn)驅(qū)動(dòng)能力，如圖所示。假設(shè)第二路輸入為低電平，則光隔不導(dǎo)通，也為低電平。要讀取它的時(shí)候，先給輸入一個(gè)低電平，然后用（即）去線(xiàn)與，判

6、斷的值是否為，如果不為則不讀入，反之讀入。其它輸入也是這樣來(lái)處理。 因?yàn)檩敵龅拈_(kāi)關(guān)量需要保持開(kāi)或關(guān)的狀態(tài)，所以在輸出電路中使用了鎖存器74LS373，開(kāi)展緩沖和鎖存，如圖所示。當(dāng)輸出由低電平變?yōu)楦唠娖降臅r(shí)候，將數(shù)據(jù)由送到鎖存器的輸入端，然后再給一個(gè)低電平脈沖，數(shù)據(jù)即被鎖存在鎖存器的輸出端。假設(shè)，則經(jīng)反相器后變?yōu)榈碗娖?，光隔?dǎo)通；反之，光隔不導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)量的數(shù)據(jù)輸出。 模塊的設(shè)計(jì) . 擴(kuò)展系統(tǒng) 在本設(shè)計(jì)中，選用89C51，并擴(kuò)展了片外 （）和片外 （），如圖所示。的口同時(shí)用作片外尋址的低地址線(xiàn)和數(shù)據(jù)線(xiàn)；口用作液晶顯示的數(shù)據(jù)線(xiàn)；口用作高位地址線(xiàn)，其高位、同時(shí)還作譯碼器74LS1387的輸入

7、，該譯碼器的輸出為片外的尋址訪問(wèn)信號(hào)。片外鎖存器和 是統(tǒng)一編址的，即每一片鎖存器都有自己的地址。 . 人機(jī)接口 在本設(shè)計(jì)中，鍵盤(pán)包括、.、確認(rèn)、上翻、下翻、取消、暫停等共個(gè)鍵位，故采用的矩陣式方案。矩陣式鍵盤(pán)由行線(xiàn)和列線(xiàn)組成，按鍵設(shè)置在行、列線(xiàn)的交點(diǎn)上。行、列線(xiàn)分別連接到按鍵開(kāi)關(guān)的兩端。行線(xiàn)通過(guò)上拉電阻接到上。無(wú)按鍵動(dòng)作時(shí)，行線(xiàn)處于高電平；而當(dāng)有鍵按下時(shí)，行線(xiàn)電平狀態(tài)將由與此行線(xiàn)相連的列線(xiàn)電平?jīng)Q定。列線(xiàn)電平如果為低，則行線(xiàn)電平為低；列線(xiàn)電平為高，則行線(xiàn)電平為高。從而可以識(shí)別出按鍵是否按下。 鍵盤(pán)電路主要由單片機(jī)的口、八相反相緩沖器74LS240、鎖存器74LS273以及一些上拉電阻組成。口用作

8、數(shù)據(jù)線(xiàn)，八相反相緩沖器緩沖行線(xiàn)的信號(hào)，鎖存器鎖存從口送給列線(xiàn)的信號(hào)。對(duì)八相反相緩沖器所緩沖的行線(xiàn)的值的讀取是通過(guò)譯碼器輸出的譯碼信號(hào)來(lái)控制的，其讀地址為；而對(duì)鎖存器的控制則是通過(guò)譯碼器輸出的來(lái)控制的，對(duì)列的寫(xiě)地址為。 在本設(shè)計(jì)中選用的液晶顯示器是信利公司的。該液晶顯示器帶背光及溫度補(bǔ)償功能，左右有主、從兩個(gè)控制器SED1520，上下分頁(yè)。漢字顯示采用點(diǎn)陣，數(shù)字、符號(hào)顯示采用點(diǎn)陣。每個(gè)漢字占字節(jié)，數(shù)字、符號(hào)占字節(jié)，均燒入程序存儲(chǔ)器。 液晶顯示電路的工作原理為：由通過(guò)口向液晶顯示器的數(shù)據(jù)線(xiàn)口輸出顯示數(shù)據(jù)和控制指令，通過(guò)口向液晶顯示器輸出對(duì)、端口的控制字。液晶顯示器的、口信號(hào)分別為主控制器讀寫(xiě)使能信

9、號(hào)、從控制器使能信號(hào)、顯示或指令選擇信號(hào)以及復(fù)位信號(hào)。 使用液晶顯示器首先需要開(kāi)展初始化，使其工作在規(guī)定的方式中。液晶初始化包括：復(fù)位、休閑狀態(tài)設(shè)置、設(shè)置占空比、排序設(shè)置、設(shè)置顯示起始行、開(kāi)顯示、自動(dòng)顯示的方向設(shè)置等。這些命令在操作中都是作為指令寫(xiě)入控制器的。然后再將要顯示的漢字或字符數(shù)據(jù)送給液晶顯示器，液晶顯示器即可按控制字的要求開(kāi)展顯示。 . 與的通訊 該通訊電路由三片緩沖器74LS244（U6001、U6002及U6008、的口以及的口組成，如圖、圖所示。各緩沖器的控制信號(hào)由譯碼器的輸出、組成。其中，負(fù)責(zé)將的數(shù)據(jù)送到，負(fù)責(zé)將的數(shù)據(jù)送到，而則負(fù)責(zé)發(fā)送與之間的通訊請(qǐng)求和確認(rèn)信號(hào)。 向發(fā)送數(shù)據(jù)的過(guò)程為：將數(shù)據(jù)通過(guò)口輸出至緩沖器，同時(shí)由