【正文】 更重要的是要感謝我們所有的父母在這無(wú)聲無(wú)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(guò)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(cè)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(guó)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. [14] Meehan Joanne,Muir in Merseyside SMEs:Benefits and 。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(zhǎng)的 09屆所有的親愛(ài)的同學(xué)們，感謝你們給了我豐富豐收的 4年。大學(xué)四年學(xué)習(xí)過(guò)程中，老師親切的的關(guān)心和指導(dǎo)，讓我度過(guò)了大學(xué)最美好的四年，收獲了完美的收尾！在將來(lái)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(kāi)的 ,他們?cè)谖胰松顚氋F的四年里給予我悉心的指導(dǎo)。 她 親切的問(wèn)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。 宣 老師總是給我們以充分的時(shí)間和自由來(lái)表達(dá)我們自己的觀點(diǎn)，這對(duì)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。更重要的是，得到的驅(qū)動(dòng)信號(hào)具有一定的可調(diào)性，可以適應(yīng)不同斬波用開(kāi)關(guān)管的技術(shù)要求。 我們得到的成果就是：通過(guò)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(jiǎn)化。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。再通過(guò)串行通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)主從 CPU 的連接。即產(chǎn)生可以用于斬波驅(qū)動(dòng)的輸出信號(hào)，斬波之后得到了向鍍槽的陰陽(yáng)兩極提供符合性能指標(biāo)的數(shù)字單脈沖波形。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。我們首先以數(shù)字單脈沖電源信號(hào)為切入口，討論了它的各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)。 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。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。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(méi)有超過(guò) 。 ② T1 定時(shí)常數(shù)的設(shè)置問(wèn)題。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(wèn)題。 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)。 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)。下面我們討論主從系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)問(wèn)題。 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。如圖 516所示： 38 38 V I V O G N D1327 8 1 8 圖 516 MC7818T 通 過(guò)斬波器件 BG2， 將 原來(lái)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(hào)即可用于電鍍。只有 3條引腳輸出，分別是輸入端、輸出端和接地端。其示意圖如圖 515所示。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(guò)，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]。 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。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(wú)信號(hào)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(hào)約為 16V，能滿足斬波電路驅(qū)動(dòng)信號(hào)的要求。 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(hào)經(jīng)高速光耦 TIL117光電隔離后，送入驅(qū)動(dòng)放大電路。中斷服務(wù)程序的總執(zhí)行時(shí)間必須小于 ；否則，會(huì)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。 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(hào)。暫停鍵為單獨(dú)建 PKEY，Start 鍵為矩陣按鍵。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。 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。 （ 2）參數(shù)設(shè)置鍵： ON,OFF,TT 等 3個(gè)鍵用來(lái)選擇設(shè)置參數(shù)類型。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(lái)設(shè)置參數(shù)。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(guò)同向驅(qū)動(dòng)后輸出 8位的 I/O 段碼。由于 4514的選擇信號(hào)輸出為高電平，而數(shù)碼管采用的是共陰極數(shù)碼管，所以要首先將高電平信號(hào)進(jìn)行反向處理，才能進(jìn)行片選 [15]。 4514芯片的功能表如表 59所示， 8279的 SL0~SL3經(jīng) 4514譯碼輸出，通過(guò)選擇信號(hào)對(duì)鍵盤(pán)的行線，來(lái)實(shí)現(xiàn)逐行掃描；并對(duì)顯示器進(jìn)行逐位掃描顯示。可用于存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。 下面介紹下顯示電路的輔助控制芯片 4514譯碼器、 MC1413反向驅(qū)動(dòng)器和7407同相驅(qū)動(dòng)器來(lái)了解顯示電路的工作原理和工作方式。 ont 和 oft 參數(shù)在運(yùn)行中始終顯示，而參數(shù) t 則以秒為單位倒計(jì)時(shí)顯示，到 0時(shí)結(jié)束運(yùn)行。這樣數(shù)碼管的每個(gè)數(shù)碼管的共陰極通過(guò) 4514譯碼器與 8279相接； 8279的 SL0~SL3經(jīng) 4514譯碼輸出， 28 28 經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后， DG1~DG12接顯示器的各位的公共陰極，進(jìn)行逐位掃描顯示。這樣數(shù)碼管的每個(gè)數(shù)碼管的共陰極通過(guò) 4514譯碼器與 8279相接； 8279的 SL0~SL3經(jīng) 4514譯碼輸出，經(jīng)反向驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)后， DG1~DG12接顯示器的各位的公共陰極，進(jìn)行逐位掃描顯示。 26 26 在這里為了簡(jiǎn)化硬件電路，我們采用 LED 動(dòng)態(tài)顯示方式，即將所有位的段碼線相應(yīng)段并聯(lián)在一起，由 1個(gè) 8位的 I/O 口 （ OUTA0~OUTA3 和OUTB0~OUTB3）控制，形成段碼 線的多路復(fù)用，而各位的共陰極分別由相應(yīng)的 I/O 線 (DG1~DG12)控制，形成各位的分時(shí)選通 [13]。共 12個(gè)數(shù)碼管，因而符合 8279的設(shè)計(jì)能力（物理上可以管理 42 =16個(gè)數(shù)碼管）。 25 25 顯示電路 電鍍實(shí)際生產(chǎn)中，顯示采用 8段數(shù)碼管（包括小數(shù)點(diǎn) DP）；同時(shí)為 了減輕主 CPU 的負(fù)擔(dān) ,簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì) ,顯示與按鍵電路通過(guò) 8279專用接口芯片與單片機(jī)接口相連。外接 4線 16線譯碼器 24 24 4514， 譯碼器輸出 16中取 1的掃描信號(hào)。圖 54是它的引腳及其功能介紹： 23 23 圖 54 8279芯片 1） 與 CPU 的接口引腳： DB0~DB7： 數(shù)據(jù)總線、雙向、三態(tài)； CLK： 時(shí)鐘輸入線； RESET: 復(fù)位輸入線，高電平有效； CS： 片選線。這樣，當(dāng)系統(tǒng)失常、程序“跑飛”時(shí)，落入非正常區(qū)的握手信號(hào)始終無(wú)效，此時(shí)主系統(tǒng)的串行查詢程序反復(fù)查詢，使得喂狗型號(hào) WDI 無(wú)法及 時(shí)送出，從而引起看門(mén)狗定時(shí)器溢出復(fù)位。 至于從系統(tǒng)的復(fù)位問(wèn)題，我們可以讓主 CPU、從 CPU 系統(tǒng)共用一個(gè)復(fù)位信號(hào) ,目的是當(dāng)系統(tǒng)中任何一個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行失效時(shí) ,必須共同復(fù)位，以恢復(fù)待機(jī)狀態(tài)，避免錯(cuò)誤運(yùn)行?？撮T(mén)狗電路是計(jì)數(shù)器式定時(shí)電路，在 WDI 端輸入 1個(gè)脈沖 (TTL電平 )，定時(shí)器開(kāi)始計(jì)數(shù)。目前“看門(mén)狗”電路已經(jīng)集成在一片微處理器監(jiān)控器芯片中，其中即包括我們采用的 MAX813L 芯片?！翱撮T(mén)狗”技術(shù)就是使用一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)不斷計(jì)數(shù)，監(jiān)視程序循環(huán)運(yùn)行。 系統(tǒng)受到干擾可能會(huì)失控引起程序亂飛，可能會(huì)是程序陷入死循環(huán)，如果操作人員在場(chǎng)，則可以按下人工復(fù)位按鈕，強(qiáng)制系統(tǒng)復(fù)位。下圖 52是 8051芯片引腳及功能介紹： 20 20 圖 52 8051芯片 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(hào)； RESET: 復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效； ALE/P: 輸出地址鎖存允許信號(hào)； RXD、 TXD: 分別為串行輸入口、串行輸出口； EA:高電平時(shí)，單片機(jī)訪問(wèn)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器； 21 21 (2) 看門(mén)狗電路 按照系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行等實(shí)際情況 ,本系統(tǒng)的復(fù)位必須考慮三種情況 :上電復(fù)位、手動(dòng)復(fù)位及看門(mén)狗定時(shí)器溢出復(fù)位。 當(dāng)運(yùn)行出錯(cuò)或者操作錯(cuò)誤時(shí)， P17變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)蜂鳴器 BEEP 報(bào)警。 X1和 X2連接晶體，來(lái)設(shè)置 8051的時(shí)鐘控制信號(hào)。 主從 CPU 的握手信號(hào)為 R/P， SCOMM。 PKEY 開(kāi)關(guān)為暫停開(kāi)關(guān)，通過(guò) P12與單片機(jī)接口，暫停時(shí)通過(guò) P11控制暫停指示燈 PAULED 發(fā)光指示。 主系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主系統(tǒng)電路 （ 1）主 CPU 系統(tǒng) 主 CPU 系統(tǒng)負(fù)責(zé)顯示電路、按鍵電路、運(yùn)行狀態(tài)控制及向從 CPU 系統(tǒng)發(fā)送脈沖參數(shù)等。在這里我們只討論弱電部分，即前 5部分。 雖然這 種方式雖然實(shí)時(shí)性和抗干擾性能較差，但是硬件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，軟件容易實(shí)現(xiàn)，容易討論。 用 TTL 電平傳輸方法實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信的電路如圖 41所示： 圖 41 用 TTL 電平傳輸方法實(shí)現(xiàn)雙機(jī)通信的電路 TTL 電平 信號(hào)表示采用二進(jìn)制規(guī)定， +5V 等價(jià)于邏輯 “1”， 0V 等價(jià)于邏輯 “0”。 在單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)中 ,要實(shí)現(xiàn)主從 CPU 間的聯(lián)系通常有以下幾種形式 : a、雙口 RAM 方式； b、并口通信方式； c、串行通信方式 其中，串行通信方式是指使用一條數(shù)據(jù)線，將數(shù)據(jù)一位一位地依次傳輸，每一 位數(shù)據(jù)占據(jù)一個(gè)固定的時(shí)間長(zhǎng)度。 要使用雙 CPU 系統(tǒng)方案就必須保證主從 CPU 兩者的協(xié)調(diào)與通信。這樣做可以使 2個(gè) CPU 各司其職，使軟件設(shè)計(jì)的難度大大降低。本系統(tǒng)采用了雙 CPU（主從 CPU）或稱為雙機(jī)通信的系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。 而驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)管的脈沖定時(shí)（斬波控制系統(tǒng)）決定了數(shù)字單脈沖信號(hào)的參數(shù)，其精度直接影響輸出數(shù)字單脈沖波形的頻率精度。15% 輸出峰值電流 4~40A，連續(xù)可調(diào) 輸出峰值電壓 3~30V,連續(xù)可調(diào) 脈沖頻 率 1~10kHz，可調(diào) 脈沖占空比 0~100%，可調(diào) ont ~ oft ~ 電流電壓波形 脈沖