基于LPC2119的微弧氧化電源控制系統(tǒng)的研制

摘　要:本文介紹了一種自行研制的微弧氧化電源控制系統(tǒng)，硬件部分采用philips公司的基于ARM的LPC2119處理器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的51系列單片機(jī)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性；軟件部分采用uC /OS-Ⅱ多任務(wù)設(shè)計(jì)方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的前后臺(tái)軟件設(shè)計(jì)方式，增強(qiáng)了系統(tǒng)的精度和實(shí)時(shí)響應(yīng)性。研制出的系統(tǒng)可以按上位機(jī)設(shè)置的各種參數(shù)，實(shí)現(xiàn)預(yù)定的功能。能夠滿(mǎn)足電壓，電流，脈沖頻率和占空比的大范圍調(diào)整。
關(guān)鍵詞：LPC2119 , 微弧氧化電源 , uC /OS-Ⅱ

1．引言

微弧氧化（MAO）是一種在金屬表面原位生長(zhǎng)陶瓷層的表面處理技術(shù)，該技術(shù)是利用等離子體化學(xué)和電化學(xué)原理，使材料表面產(chǎn)生微區(qū)弧光放電，在化學(xué)、電化學(xué)和等離子體的共同作用下，原位生長(zhǎng)陶瓷層的新技術(shù)。微弧氧化電源是保證微弧氧化工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，其主要功能是在微弧氧化處理生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生和控制具有脈沖電場(chǎng)以及過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)檢測(cè)和控制。

本文研制的微弧氧化電源采用功率模塊換流技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了微弧氧化工藝所需的高電壓、大電流、寬頻帶和高質(zhì)正、負(fù)脈沖輸出。利用基于ARM的自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電壓、電流、脈沖頻率、占空比等電參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)控。ARM（Advanced RISC Machines）處理器是一種32位嵌入式微處理器，和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，ARM嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)；和參考文獻(xiàn)2[2]中的16位單片機(jī)相比，ARM嵌入式微處理器具有速度快、功能多、功耗低、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)。而本文研制的微弧氧化電源控制系統(tǒng)采用的CPU就是基于ARM7的LPC2119處理器，它是一種支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16/32位CPU，具有零等待的256K的片內(nèi)FLASH和16K的SRAM，無(wú)需擴(kuò)展存儲(chǔ)器，內(nèi)部具有UART、硬件I2C、SPI總線(xiàn)、PWM、定時(shí)器、ADC、CAN總線(xiàn)控制器等眾多外圍部件，功能強(qiáng)大。

2．控制系統(tǒng)的說(shuō)明

微弧氧化電源的主電路由變壓器輸出、可控硅整流、電感電容濾波、IGBT斬波變換器四部分組成[3]。本文所設(shè)計(jì)的微弧氧化電源控制系統(tǒng)的主要任務(wù)就是根據(jù)工藝要求，對(duì)微弧氧化控制系統(tǒng)的晶閘管、IGBT等模塊進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，完成設(shè)置工藝要求、存儲(chǔ)工藝編號(hào)、輸出報(bào)警信號(hào)的功能。所以本控制系統(tǒng)分為以下幾個(gè)部分：

最小系統(tǒng)部分：產(chǎn)生CPU工作電源、外部晶振及JATAG調(diào)試口；

A/D和D/A轉(zhuǎn)換部分：采集電壓和電流值，并把設(shè)置值發(fā)送到晶閘管模塊；

輸入輸出部分：產(chǎn)生一些輸入和輸出信號(hào)；

CAN通信部分：傳送和接收一些設(shè)置參數(shù)；

E2PROM部分：完成對(duì)工藝編號(hào)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。