【導(dǎo)讀】替代的作用，而鍍層質(zhì)量直接影響到其防護(hù)、裝飾、功能性等指標(biāo)的高低。電源則作為電鍍的核心部件之一，很大程度上決定了鍍層質(zhì)量。電鍍技術(shù)中帶來了一場革命。脈沖電鍍具有鍍件質(zhì)量好,節(jié)約原材料及環(huán)保等優(yōu)。點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。為此我們將重點(diǎn)討論脈沖電源的實(shí)現(xiàn)及控制。首先我們介紹了脈沖電源的工作原理及其控制電路。其中本文所要研究的是。其中的弱電部分，核心是數(shù)字控制器的設(shè)計(jì)方案。數(shù)字單脈沖電源因其簡單直觀、易于分析和控制，更具有代表性，因而我們選定數(shù)字單脈沖電源作為切入點(diǎn)。89C2051單片機(jī)的雙CPU設(shè)計(jì)方案。在硬件系統(tǒng)方面我們主要從主從CPU方面。脈沖驅(qū)動(dòng)電路得到我們所需的脈沖電源信號。同時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)。究所取得的研究成果。究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。

　　

【正文】 能進(jìn)行片選 [15]。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳如圖 510所示： 31 31 圖 510 MC1413反向驅(qū)動(dòng)器 芯片 (3) 7407同向 驅(qū)動(dòng)器 同向 驅(qū)動(dòng)器， 用于緩沖并 輸出更大電流 。其引腳及功能如圖 511所示： 圖 511 7407同向 驅(qū)動(dòng)器 芯片邏輯圖 LED 數(shù)碼管的 8位段碼線是 8279的 OUTA0~OUTA3和 OUTB0~OUTB3接口，為高電平有效，所以經(jīng)過同向驅(qū)動(dòng)后輸出 8位的 I/O 段碼。 32 32 按鍵電路 鍵盤設(shè)計(jì)要考慮參數(shù)的輸入和運(yùn)行的控制，因而需要設(shè)置的按鍵有： ?數(shù)字鍵 0~9； ? offontt , 及 t 的參 數(shù)設(shè)置鍵，還需要設(shè)置與之配套的確認(rèn)鍵 Enter，清除鍵 CLS,進(jìn)位鍵“→”等鍵； ?運(yùn)行控制鍵 Start。按鍵電路設(shè)計(jì)圖如圖 512所示： 圖 512 按鍵電路設(shè)計(jì)圖 (1)數(shù)字鍵 0~9：用來設(shè)置參數(shù)。在當(dāng)前編輯位上輸入數(shù)字，每按 1個(gè)數(shù)字鍵便覆蓋原數(shù)字。 （ 2）參數(shù)設(shè)置鍵： ON,OFF,TT 等 3個(gè)鍵用來選擇設(shè)置參數(shù)類型。 流程為：按 3個(gè)中任意 1個(gè)，以選擇參數(shù)項(xiàng)目；再通過數(shù)字鍵送入第 1位（最高位），通過“→”鍵切換到下一位；再送入數(shù)字，一直到 4為數(shù)字全部送完， 33 33 再通過回車鍵 Enter 鍵確認(rèn)。 因?yàn)?offontt , 范圍是 ~，所以 ON,OFF 兩個(gè)參數(shù)采用定點(diǎn)數(shù)， 小數(shù)點(diǎn)位置固定不變 ，小數(shù)位為 1位。輸入過程中，如出現(xiàn)錯(cuò)誤，可按 CLS 鍵清除，重新輸入。當(dāng) 3個(gè)參數(shù)全部送完，則設(shè)置參數(shù)存在標(biāo)志，為運(yùn)行做好準(zhǔn)備；否則不能運(yùn)行。 （ 3）運(yùn)行控制鍵：包括暫停鍵和運(yùn)行鍵 Start。暫停鍵為單獨(dú)建 PKEY，Start 鍵為矩陣按鍵。若所有參數(shù)齊備，按 Start 鍵，則開始運(yùn)行， T 參數(shù)開始倒計(jì)時(shí)；若參數(shù)不齊備，按此鍵無效。 34 34 從系統(tǒng)設(shè)計(jì) 從系統(tǒng) 電路 從系統(tǒng) 電路 是基于 89C2051單片機(jī)的單芯片系統(tǒng) ,其作用是產(chǎn)生斬波所需要的脈沖信號。系統(tǒng)的主頻是 12MHz，其目的是為了保證最小定時(shí) 的需要，在 T2定時(shí)中斷服務(wù)程序中完成相應(yīng)動(dòng)作。中斷服務(wù)程序的總執(zhí)行時(shí)間必須小于 ；否則，會引起定時(shí)失常，出現(xiàn)比較大的脈沖頻率誤差，甚至不能正常工作。 X1和 X2: 時(shí)鐘引腳，外接晶體與片內(nèi)的反相放大器構(gòu)成了 1個(gè)振蕩器，為單片機(jī)提供時(shí)鐘控制信號； RST: 復(fù)位信號輸入端，高電平有效； RXD、 TXD: 分別為串行 輸入口、串行輸出口； 脈沖 PULSE 從 ，經(jīng) Q1（ 9012） 小功率三極管驅(qū)動(dòng)后，經(jīng)光電隔離驅(qū)動(dòng)斬波信號驅(qū)動(dòng)電路。 35 35 89C2051引腳及其功能如圖 513所示： 圖 513 89C2051 斬波脈沖驅(qū)動(dòng)輸出電路設(shè)計(jì) 從系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)高速光耦 TIL117光電隔離后，送入驅(qū)動(dòng)放大電路。 斬波用脈沖驅(qū)動(dòng)電路如圖 514所示： 36 36 圖 514 斬波用脈沖驅(qū)動(dòng)電路 從系統(tǒng)產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)高速光耦 TIL117光電隔離后，送入驅(qū)動(dòng)放大電路。當(dāng) M1+為低電平時(shí)，光耦 截止，中功率三極管 BG2截止， MZ11與 MZ15間無信號輸出；當(dāng) M1+為高電平時(shí)，則光耦導(dǎo)通， BG2導(dǎo)通，則 MZ11與 MZ15間的電平信號約為 16V，能滿足斬波電路驅(qū)動(dòng)信號的要求。如果調(diào)整 R16，則可使輸出信號在一定范圍內(nèi)具有可調(diào)性，以適應(yīng)不同斬波用開關(guān)管的技術(shù)要求 [14]。 TIL117光電耦合器是一種晶體管輸出型光電耦合器驅(qū)動(dòng)接口，可以將單片機(jī)與前向、后向以及其他部分切斷電路的聯(lián)系，即光電隔離。它的發(fā)光器是發(fā)光二極管，受光體是光電晶體管。當(dāng)光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光時(shí)光 37 37 電晶體管受光的影響在 cb 和 ce 間有 電流流過，這兩個(gè)電流基本上受光的照度控制，常用 ce 極間的電流作為輸出電流 [14]。在這里作為開關(guān)使用，這時(shí)發(fā)光二極管和光電晶體管平常都處于關(guān)斷狀態(tài)，通過電流脈沖 PULSE 時(shí)，發(fā)光晶體管在電流脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通 [15]。其示意圖如圖 515所示。 圖 515 TIL117 MC7818T 是三端穩(wěn)壓集成電路， 又叫 三端 穩(wěn)壓 管。只有 3條引腳輸出，分別是輸入端、輸出端和接地端。在電路中起到穩(wěn)壓作用。如圖 516所示： 38 38 V I V O G N D1327 8 1 8 圖 516 MC7818T 通 過斬波器件 BG2， 將 原來一條直線的 輸出電壓源 VO,斬 成了一塊一塊的脈沖 ， 在 MZ11與 MZ15之間得到的輸出信號即可用于電鍍。實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)， 3端穩(wěn)壓器的輸出端不接大容量濾波電容，可以改善波形的邊沿特性。 39 39 第六章 軟件設(shè)計(jì) 如前幾章所示，采用雙 CPU 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)后，可以使 2個(gè) CPU 各司其職，并且是軟件設(shè)計(jì)的難度也大大降低。由于單片機(jī)的廉價(jià)性，這種實(shí)現(xiàn)思路是可行的。下面我們討論主從系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)問題。 主系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 根據(jù)前一章的硬件部分我們可以得知，主系統(tǒng) 4大功能模塊及其功能分別是 : ① 主程序模塊 :系 統(tǒng)初始化及其他模塊的協(xié)調(diào)與調(diào)用。 ② 串行通信模塊 :向從系統(tǒng)發(fā)送編輯好的 ont , oft 及 t 等參數(shù)。 ③ T2定時(shí)中斷系統(tǒng)服務(wù)模塊 :計(jì)量電鍍時(shí)間（對 t 參數(shù)倒計(jì)時(shí)處理）。 ④ 參數(shù)編輯模塊 :編輯輸入脈沖所需的 ont , oft 及 T 等參數(shù)。 主程序模塊的程序框圖如圖 61所示： 40 40 初 始 化等 待 主 系 統(tǒng) 發(fā) 送 參 數(shù)參 數(shù) 備 份 到 參 數(shù) 緩 沖 區(qū)運(yùn) 行 / 暫 停 ?T 1 參 數(shù) 設(shè) 置 ， 其 他 初 始 化允 許 T 1 中 斷暫 停 ？輸 出 脈 沖關(guān) 脈 沖NYYN 圖 61 主系統(tǒng)主程序框圖 41 41 從系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 從系統(tǒng)軟件有 3大模塊 : ① 主程序模塊 ② 串行通信模塊 ③ T1定時(shí)中斷服務(wù)程序 其中 T1定時(shí)中斷服務(wù)程序是核心，主要生成脈沖波形。主程序模塊的程序框圖如圖 62所示： 從系統(tǒng)的關(guān)鍵是 定時(shí)問題。這里采用定時(shí)器 T1 來實(shí)現(xiàn)，但在實(shí)際軟件設(shè)計(jì)中必須注意 2 個(gè)問題 [16]： ① 產(chǎn)生 定時(shí)的 T1 中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間不能超過定時(shí)器的定時(shí)常數(shù) ；否則出現(xiàn)定時(shí)混亂，不能保證脈沖頻率精度。 ② T1 定時(shí)常數(shù)的設(shè)置問題。 問題①可以通過中斷程序與主程序功能的合理分配、規(guī)劃來解決。例如，從系統(tǒng)的 T1 終端服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)間從程序清單中可以計(jì)算得到，約為 50M（即 50 s? ），沒有超過 。 42 42 延 時(shí) ， 以 等 待8 7 2 9 復(fù) 位 完 成系 統(tǒng) 初 始 化顯 示 待 機(jī) 提 示 符 號“ P ”等 待 按 鍵 并 判 鍵調(diào) 用 E D I T ， 編輯 3 參 數(shù)設(shè) 置 相 應(yīng) 標(biāo) 志參 數(shù) 齊 備 ？將 參 數(shù) 發(fā) 送 給 從 C P U運(yùn) 行 （ 輸 出 脈沖 ）運(yùn) 行 完 畢NYS t a r t 鍵O N , O F F , T T 鍵 圖 62 從系統(tǒng) 主程序框圖 43 43 問題②的由來是，按照一般資料計(jì)算得到的時(shí)間常數(shù)（即定時(shí)器初始值）在運(yùn)行過程中會出現(xiàn)比較的誤 差。這可能是由于單片機(jī)晶振、振蕩電路的誤差及溫移等引起的?？朔霓k法是：在計(jì)算得到的理論值的基礎(chǔ)上，通過實(shí)驗(yàn)確定實(shí)際值。 44 44 結(jié) 論 本文主要研究了脈沖電源在電鍍工業(yè)中的應(yīng)用。指出脈沖電源在這方面的優(yōu)勢，并且在硬件和軟件上的實(shí)現(xiàn)方法。我們首先以數(shù)字單脈沖電源信號為切入口，討論了它的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)。在以此為基礎(chǔ)上，我們對電鍍電源的核心部分 —— 數(shù)字控制器采取了雙 CPU 的設(shè)計(jì)方案，來得到可以用于斬波的信號。其中又包含了顯示和控制系統(tǒng)，豐富并完善了電路，使之能得到實(shí)際的應(yīng)用。最后我們通過軟件設(shè)計(jì)，是整個(gè)系統(tǒng)得以最終 的實(shí)現(xiàn)功能。即產(chǎn)生可以用于斬波驅(qū)動(dòng)的輸出信號，斬波之后得到了向鍍槽的陰陽兩極提供符合性能指標(biāo)的數(shù)字單脈沖波形。 通過 8051 為核心的主 CPU 來控制顯示電路、按鍵電路及控制保護(hù)電路等，通過 89C2051 來產(chǎn)生斬波所需的脈沖信號。再通過串行通信方式來實(shí)現(xiàn)主從 CPU 的連接。這樣通過主 CPU 設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)并發(fā)送給從 CPU，從 CPU將產(chǎn)生的 PULSE 通過斬波驅(qū)動(dòng)電路來進(jìn)行斬波，就可以產(chǎn)生我們所需要的脈沖信號。從而整個(gè)系統(tǒng)就完成了我們所設(shè)計(jì)要達(dá)到的要求。即我們可以通過鍵盤設(shè)置脈沖頻率、脈沖占空比、脈沖波形、電鍍時(shí)間等，以 滿足在電鍍生產(chǎn)中的不同要求。 我們得到的成果就是：通過串行通信方式連接的雙 CPU 系統(tǒng)在功能性上有了很大的提高，并且在電路圖設(shè)計(jì)和軟件編程上的復(fù)雜性也得到了簡化。我們解決的問題是電鍍中最核心的部分，即數(shù)字控制器部分，使之能夠設(shè)置參數(shù)和顯示狀態(tài)。更重要的是，得到的驅(qū)動(dòng)信號具有一定的可調(diào)性，可以適應(yīng)不同斬波用開關(guān)管的技術(shù)要求。 45 45 致 謝 本學(xué)術(shù)論文是在 宣麗萍 教授的指導(dǎo)和幫助下經(jīng)過許多時(shí)日的研究和完善得來的。 宣 老師總是給我們以充分的時(shí)間和自由來表達(dá)我們自己的觀點(diǎn)，這對于學(xué)術(shù)質(zhì)量的提高和學(xué)術(shù)思維的進(jìn)步是莫大的鼓勵(lì) 和激勵(lì)，這是最深厚的修養(yǎng)和最偉大的支持。另外 她 對于學(xué)術(shù)研究的認(rèn)真負(fù)責(zé)，尤其是在實(shí)踐上的支持總是激勵(lì)和感染著我們每一個(gè)人。 她 親切的問候和并不苛刻的要求總是讓我們能夠做得最好，是我們最強(qiáng)的動(dòng)力。從課題的選擇到論文的最終完成，老師都始終給予我耐心的的指導(dǎo)和積極的支持。大學(xué)四年學(xué)習(xí)過程中，老師親切的的關(guān)心和指導(dǎo)，讓我度過了大學(xué)最美好的四年，收獲了完美的收尾！在將來的研究生學(xué)習(xí)中我也將受益匪淺！ 此外，本論文得以最終順利完成，與 電氣技術(shù)教研室的所有 老師是分不開的 ,他們在我人生最寶貴的四年里給予我悉心的指導(dǎo)。不僅在專業(yè) 知識學(xué)習(xí)上，在思想上和生活上都有他們默默的支持，讓我在大學(xué)最后的一年里得到最美好的成果和回憶。在此向他們表示深深的感謝！ 最后，與我一同學(xué)習(xí)和成長的 09屆所有的親愛的同學(xué)們，感謝你們給了我豐富豐收的 4年。是你們給了我完整和完美的大學(xué)生活，是你們成了我背后的精神力量。更重要的是要感謝我們所有的父母在這無聲無名的背后， 給予了 我們這些大 學(xué)生最強(qiáng)大的動(dòng)力！ 祝愿我們每個(gè)努力過的人都有豐盛的人生！ 46 46 參考文獻(xiàn) [1] 文亞鳳 .大容量 、 智能化高速換向脈沖電鍍電源的研究 [J].電鍍與環(huán)保 .2020,10(5):10~15 [2] 王宇野 .單片機(jī)在脈沖電鍍電源中的應(yīng)用 [J].電腦學(xué)習(xí) .2020,12(12):78~99 [3] 何文芳 .電鍍電源的選擇 [J].電鍍與環(huán)保 .1997,12(1):45~78 [4] 楊麗君等 .雙 CPU 在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 [J].本溪冶金高專學(xué)報(bào) .2020,4 (2):110~122 [5] 陳隆道等 .智能儀器的雙 CPU 技術(shù) [J].電測與儀表 .1998,33(12):178~209 [6] 沈紅衛(wèi) .單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例與分析 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版 社 .2020:187~221 [7] 馮立明 .電鍍工藝與設(shè)備 [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 .2020:337~369 [8] 安茂忠 .電鍍理論與技術(shù) [M].哈爾濱 :哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 .2020:241~251 [9] 韓桂利 .電源電鍍的發(fā)展與新技術(shù) [J].天津冶金 .2020,12(1):45~47 [10] 向國樸 .脈沖電鍍的理論和應(yīng)用 [J].電鍍與環(huán)保 .2020,5(3):28~30 [11] 張毅剛 .單片機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京 :高等教育出版社 .2020:12~391 [12] , System Using a SingleChip Microputer and Thermoelectric Modules Based on the Peltier Effect[J],Powder and Bulk ,8(16):34~67 [13] Behzad of Analog CMOS Integrated Circuits[M].2020:457~505. 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