【正文】 .........................................................41 參考文獻(xiàn) ....................................................................................................................42 外文文獻(xiàn)及譯文 .......................................................................................................43 致 謝 ...........................................................................................................................53 附錄：程序清單 .......................................................................................................54 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 1 第一章 緒論 研究目的 電鍍技術(shù)是軍用電子元器件設(shè)計(jì)、制造工藝、封裝測(cè)試環(huán)節(jié)中的重要一環(huán)，是軍用電子元器件的重要組成部分和支撐，是保證和加強(qiáng)軍用電子元器件、組件及系統(tǒng)可靠性和整體性能指標(biāo)的關(guān)鍵，是武器裝備小型化、多功能化、輕員化和高可靠性的重要技術(shù)之一。 本設(shè)計(jì)采用 pic 單片機(jī)對(duì)脈沖進(jìn)行控制， 實(shí)踐證明，脈沖電鍍?cè)诩?xì)化結(jié)晶、改善鍍層物理化學(xué)性能、 節(jié)約貴金屬等方面比傳統(tǒng)的直流電鍍有著不可比擬的優(yōu)越性。 脈沖電鍍實(shí)際上是一種通斷直流電 鍍。 LANZHOU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 題 目 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 指導(dǎo)教師 學(xué) 院 答辯日期 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 摘 要 電鍍，即采用電化學(xué)的方法使金屬離子還原為金屬，并在金屬或非金屬制品表面形成符合要求的平滑、致密的金屬覆蓋層。這些缺陷大大限制了電鍍技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，不能適應(yīng)當(dāng)前的生產(chǎn)，尤其是精密制造的需要。這樣的過(guò)程同期性地貫穿整個(gè)電鍍過(guò)程的始末，其中所包含的機(jī)理構(gòu)成了脈沖電鍍的最基本原理。Pulse power。 長(zhǎng)期以來(lái)，由于在電鍍行業(yè)中普遍使用直流電鍍電源，人們往往把主要精力用于改變直流電鍍的鍍液成分、采用化學(xué)添加劑等方式來(lái)改善鍍層性能。當(dāng)電流關(guān)斷時(shí)，陰極區(qū)附近放電離子又恢復(fù)到初始濃度，濃差極化消除，這利于下一個(gè)脈沖周期繼續(xù)使用高的脈沖 (峰值 )電流密度，同時(shí)關(guān)斷期內(nèi)還伴有對(duì)沉積層有利的重結(jié)晶、吸脫附等現(xiàn)象。 20 世紀(jì) 80 年代末 90 年代初雙脈沖電鍍電源在我國(guó)開(kāi)始有所應(yīng)用以來(lái)，脈沖電鍍技術(shù)即得到了飛速發(fā)展。對(duì)于雙脈沖電源來(lái)說(shuō)，只能等鍍了一段時(shí)間后，再重新手動(dòng) 修改電鍍參數(shù)，這樣勢(shì)必造成操作上的煩瑣和失誤，同時(shí)因?yàn)檫^(guò)多的人為因素的介入，使得重復(fù)性變得很差。通過(guò)工藝研究和機(jī)理初步探討，脈沖電鍍?cè)陔婂冃袠I(yè)尤其在貴金屬電鍍、合金電鍍方面有著很強(qiáng)的生命力，提出了金、銀、鍺等貴金屬脈沖電鍍的較成熟的工藝。 隨著脈沖電源容量的增加及頻率范圍的擴(kuò)大又促進(jìn)了電鍍工藝的研究。 二、在可調(diào)直流的基礎(chǔ)上疊加可變的方波脈沖電源。 二、雙脈沖電源有十個(gè)參數(shù)可以調(diào)節(jié)，即正、負(fù)脈沖電流幅值 Im；正、負(fù)脈沖電流導(dǎo)通時(shí)間即脈寬 Ton；正、負(fù)脈沖電流斷開(kāi)時(shí)間 Toff；正 、 負(fù)脈沖電流的頻率；正、負(fù)一組脈沖電流的工作時(shí)間 Tf、 Tr。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 第二章 電鍍用脈沖電源概述 對(duì)方波脈沖電鍍電源的基木要求 脈沖電鍍電源通常采用恒流或恒壓兩種不同的供電模式，當(dāng)然也有采用非恒流方式的。一般說(shuō)來(lái)，前后沿的上升時(shí)間和下降時(shí)間應(yīng)控制在數(shù)微秒到數(shù)十微秒之內(nèi)。 脈沖電源的分類(lèi) 脈沖電源從波形分析看，一般有以下幾種 :單脈沖電源、雙脈沖電源以及多波形脈沖電源。 脈沖電源其電流呈脈沖方式流動(dòng)，并可在瞬時(shí)產(chǎn)生高密度電流；因此，在電鍍時(shí)能將底層均勻地涂覆到鍍件上，并使之加速，提高了效率；鍍件表面均勻、細(xì)致，使金、銀等貴重大為節(jié)約。 oti 圖 21 一般電鍍電源輸出波形 itoT Tu 圖 22 脈沖電源輸出波形 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 脈沖電源的特點(diǎn) 與系統(tǒng)直流電源相比，脈沖電源就是其輸出直流波形、頻率、占空比和平均電流密度等參數(shù)均可根據(jù)電鍍需要設(shè)定的直流電源，其特點(diǎn)可概括為 :(1)頻率占空比可調(diào) 。 脈沖電源的優(yōu)點(diǎn) 脈沖電鍍與直流電鍍相比，概括起來(lái)有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 一、鍍層孔隙率低，致密性好，抗蝕性高，以方波輸出脈沖電源電鍍?yōu)槔?，由于脈沖電源輸出為間歇性矩形方波，在脈沖導(dǎo)通期間，金屬離子在工件表面沉積的晶粒在鍍液中溶解，使得工件表面沉積的晶粒細(xì)化，鍍層致 密，大大降低了鍍層的孔隙率。如鍍金時(shí)瞬間電流密度可比平均電流密度左 (1012)倍。對(duì)十鍍層表面具有無(wú)孔特性一般說(shuō)其鍍屬厚度，脈沖鍍比直流鍍可減少。 五、節(jié)約金屬尤其是貴金屬。一般情況下， 2030μ m 以上鍍層用其它直流電源電鍍比脈沖電源理想。 三、脈沖電源在工作中，在電鍍槽中產(chǎn)生變流低頻振蕩會(huì)引起部分有機(jī)類(lèi)添加劑分解，造成鍍液污染 ； 故在脈沖電源使用場(chǎng)合，最好不使用有機(jī)添加劑。但目前電鍍技術(shù)仍存在 某些缺陷，諸如加工時(shí)間長(zhǎng)、鍍層厚度均勻性差、鍍層容易出現(xiàn)缺陷以及存在較大內(nèi)應(yīng)力等。它是當(dāng)今最為現(xiàn)在金的電鍍電源，也是電鍍電源發(fā)展的方向。 數(shù)字單脈沖電源的性能指標(biāo) 脈沖電鍍實(shí)質(zhì)上是一種通、斷直流電鍍。圖 32 為脈沖電源的電流波形，圖中： Ton:脈沖電流導(dǎo)通時(shí)間； Toff：脈沖電流斷電時(shí)間； T=ton+toff：脈沖周期； J:電流密度； Ip:電流峰值。電源部分采用三相全控橋式整流電路，斬波部 分采用 MOSFET 場(chǎng)效應(yīng)管的通斷來(lái)控制，調(diào)壓部分采用脈沖式變壓器完成。晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)? VT1－VT2－ VT3－ VT4－ VT5－ VT6。 ⑵ 對(duì)觸發(fā)脈沖的要求： 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 12 按 VT1VT2VT3VT4VT5VT6 的順序 ， 相位依次差 60176。 ⑶ ud 一周期脈動(dòng) 6 次，每次脈動(dòng)的波形都一樣 , 故該電路為 6 脈波整流電路。區(qū)別在于負(fù)載不同時(shí)，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流 id 波形不同，電阻負(fù)載時(shí) ud 波形與 id 的波形形狀一樣。由波形圖可見(jiàn)，在晶閘管 VT1 導(dǎo)通段，iVT1 波形由負(fù)載電流 id 波形決定，和 ud 波形不同。若 電感 L 值足夠大， ud 中正負(fù)面積將基本相等， ud 平均值近似為零。對(duì)于三相橋式全控整流電路帶電動(dòng)機(jī)負(fù)載系統(tǒng)，有： mindIUL ? ﹙公式 15﹚ 其中， （單位為 mH）中包括整流變壓器的漏電感、電樞電感和平波電抗器的電感。 全控整流晶閘管驅(qū)動(dòng)電路 晶閘管驅(qū)動(dòng)信號(hào)要求 晶閘管導(dǎo)通的條件是在晶閘管陽(yáng)極加正向電壓期間，給門(mén)極施加正的控制信號(hào)。 2．觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的功率。 3．觸發(fā)脈沖的移相范圍能滿足整流要求，在本設(shè)計(jì)中要求移相范圍為 120186。 原理方框圖如下所示： 圖 53 單片機(jī)斬波電路原理圖 工作原理與功能： 簡(jiǎn)單的流程為：主程序掃描 鍵盤(pán)，將設(shè)置信息輸入，處理后，輸出到 LED 顯示器顯示與晶閘管驅(qū)動(dòng)電路。為了區(qū)分不同功能，顯示占空比的兩位用綠色發(fā)光led 顯示器。 如圖 54 為 PIC16F877 的 40根接腳圖， PDIP 是指一般 最常見(jiàn)的 DIP(Dual In Line Package)包裝，而 PIC 單片機(jī)也有 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)與 QFP(Quad Flat Package)兩種形式的包裝，依照不同的需求，尋找不同的包裝形式。 Timer，內(nèi)部定時(shí)器，有 Timer0、 Timer Timer2 等。圖中電容 C1 與 C2規(guī)格大小是根據(jù) Crystal 或 Resonator 而有所不同，表 51 列出電容建議值，使用其它振蕩源的電路說(shuō)明請(qǐng)參考產(chǎn)品資料手冊(cè) 。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 23 PORTB ： PORTB 總共有 8 個(gè)位 (RB0~RB7)，可以撰寫(xiě)程序規(guī)劃輸入輸出方向、狀態(tài)，其中，要進(jìn)行燒錄時(shí)，使用到三支接腳，分別是 Pin36(RB3/PGM)、Pin39(RB6/PGC)與 Pin40(RB7/PGD)。 PORTE ： PORTE 總共有 3 個(gè)位 (RE0~RE2)， PORTE 的 Pin 10 有三種功能，除了基本 I/O 功能，也有模擬輸入功能，而上述 PORTD 的并列傳輸接口設(shè)定所需的控制接腳，如 /RD、 /WR、 /CS 等，也是屬于 PORTE 接腳。 當(dāng)單片機(jī)的 P0 口總線負(fù)載達(dá)到或超過(guò) P0 最大負(fù)載能力時(shí)，必須接入 74LS245等總線驅(qū)動(dòng)器。 8051 的 /RD 和 /PSEN 相與后接 DIR，使得 RD 且 PSEN 有效時(shí)，74LS245 輸入（ ← D1），其它時(shí)間處于輸出（ → D1）。當(dāng) OE 為高電平時(shí)， Q0～ Q7 呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。 引出端符號(hào)： D0～ D7 數(shù)據(jù)輸入端 OE 三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE 鎖存允許端 Q0～ Q7 輸出端 58 輸出部分顯示原理圖 圖中只畫(huà)出了一位 led 數(shù)碼管的顯示電路，而實(shí)際線路是 8 位 led 數(shù)碼顯示電路，共使用了 8 片 74ls373 8 位數(shù)據(jù)鎖存芯片， cpu 送來(lái)的數(shù)據(jù)通過(guò) 74ls373 鎖存器進(jìn)行鎖存輸出顯示。其流程圖如圖 61所示 ： 系統(tǒng)初始化子程序 在此程序中，給所有變量賦初值，有鍵盤(pán)掃描口、選擇串行口工作方式 SCON、狀態(tài)標(biāo)志位 flag、初始頻率與占空比及其定時(shí)、定時(shí)器 0 與定時(shí)器 1 的工作方式等。 flag=0。 //初始頻率 1KHz 定時(shí) 1ms TH0=0xfc。 //定時(shí)器 1 和定時(shí)器 0 工作在方式 1，的定時(shí)模式 IT0=0。 EA=1。在程序中利用了頻率顯示的高位滅零的方法以致最高位為 0 時(shí)就不顯示，以致顯示效果美觀化。 a=PL/10000。 c=c%10。 if(a==0) //頻率顯示的高位滅零 { a=10。 if(e==0)e=10。 //占空比顯示的高位滅零 if(n==0)n=10。 蘭州理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 30 send(tabl[d])。 send(tabl[n])。 （ 1）頻率調(diào)節(jié)： i==0 時(shí)，按鍵為狀態(tài)鍵，此時(shí) flag 加 1，即 flag==1,此時(shí)進(jìn)行頻率的調(diào)節(jié)。同理，頻率的最小值為 1Hz，當(dāng)減頻率減至最小值時(shí)，再按減頻率鍵，則頻率會(huì)跳到 15000Hz。 ZKB 的最大值為 99，當(dāng)增到最大值時(shí)，便會(huì)返回到值 1，如此循環(huán)。 EX0=0。 //輸入掃描碼，掃描 對(duì)應(yīng)的行 keycode=KEY_PORT。 //否則，更新掃描碼繼續(xù)掃描 } keycode=~keycode。 //取得鍵號(hào) if(i==0) flag++。 if(PL15) PL=15000。 if(PL15) PL=15000。 if(ZKB1) ZKB=99。 //占空比定時(shí)初值 TIMER0_L=(uint)TC0/256。 } display(PL,ZKB)。 （ 1）定時(shí)器 0 遇中斷執(zhí)行的操作有復(fù)位，啟動(dòng)自身進(jìn)行頻率定時(shí)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器 1，進(jìn)行占空比定時(shí)，輸出高電平。 TH0=TIMER0_H。 TH1=TIMER