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，增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性；軟件部分采用uC /OS-Ⅱ多任務(wù)設(shè)計方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的前后臺軟件設(shè)計方式，增強了系統(tǒng)的精度和實時響應(yīng)性。研制出的系統(tǒng)可以按上位機設(shè)置的各種參數(shù)，實現(xiàn)預(yù)定的功能。能夠滿足電壓，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)過程中，產(chǎn)生和控制具有脈沖電場以及過程參數(shù)的自動檢測和控制。

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、負脈沖輸出。利用基于ARM的自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)電壓、電流、脈沖頻率、占空比等電參數(shù)的自動監(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)控制計算機相比，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；和參考文獻2[2]中的16位單片機相比，ARM嵌入式微處理器具有速度快、功能多、功耗低、擴展性好等優(yōu)點。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，它是一種支持實時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，無需擴展存儲器，內(nèi)部具有UART、硬件I2C、SPI總線、PWM、定時器、ADC、CAN總線控制器等眾多外圍部件，功能強大。

2．控制系統(tǒng)的說明

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，對微弧氧化控制系統(tǒng)的晶閘管、IGBT等模塊進行驅(qū)動，完成設(shè)置工藝要求、存儲工藝編號、輸出報警信號的功能。所以本控制系統(tǒng)分為以下幾個部分：

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；

CAN通信部分：傳送和接收一些設(shè)置參數(shù)；

E2PROM部分：完成對工藝編號和實時數(shù)據(jù)的存儲。