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基于DSP的双丝焊机及人机界面研究

作　者: 夏晓俊
导　师: 薛家祥；马志光
学　校: 华南理工大学
专　业: 机械工程
关键词: 双丝焊 DSP 人机交互系统嵌入式系统
分类号: TG409
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 14次
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内容摘要

双丝脉冲焊是一种高效节能、优质经济的焊接工艺方法,能够提高焊接生产效率和焊接质量,在我国乃至国际具有广阔的发展前景,是目前国际焊接界研究和推广的热点之一。本论文在在国家自然科学基金(项目编号:50875088)及广东省科技攻关项目(项目编号:2010B010700001)的支持下,研制了基于DSP的双丝焊机及其人机界面,并对其进行了电路调试和性能测试。本文首先确定了双丝焊接电源的总体设计方案,确定了以TMS320F2808 DSP为核心的硬件控制系统,包括DSP控制电路、主电路控制方案、信号反馈电路、软开关电路、驱动电路、检测以及保护电路。其次,设计了双丝焊接电源的软件系统,包括软件控制系统流程图,I/O初始化程序,A/D中断采样程序等。再次,确定了基于ARM的触摸屏人机界面系统总体方案,先从硬件平台设计入手,确定ARM9芯片为控制核心,根据需求进行电路裁剪,设计硬件电路。包括基于ARM9的触摸屏控制电路,触摸屏与主控制板的串口通讯电路设计,人机交互软件流程设计,焊接过程控制图文显示以及人机交互界面设计等。最后,利用实验室设备搭建测试平台,进行双丝脉冲焊接电源性能测试,包括系统外特性测试,PWM波形等,验证了系统设计的科学性和准确性,为以后的进一步研究打下坚实基础。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-17
  1.1 概述  10
  1.2 国内外双丝焊接电源的研究现状  10-13
    1.2.1 双丝焊接技术的研究现状  10-12
    1.2.2 逆变电源的研究现状  12-13
  1.3 嵌入式系统的研究现状  13-14
  1.4 课题背景及研究意义  14-15
  1.5 本论文研究的主要内容  15-17
第二章双丝焊接电源的总体方案设计  17-26
  2.1 双丝MIG 焊相关理论  17-19
    2.1.1 双丝MIG 焊接电流极性的选择  17
    2.1.2 双丝MIG 焊的熔滴过渡形式  17-18
    2.1.3 双丝MIG 焊的熔滴过渡特点  18
    2.1.4 双丝脉冲MIG 焊电弧形态  18-19
  2.2 双丝脉冲MIG 焊总体实现方式设计  19
  2.3 双丝焊接电源的系统方案  19-23
    2.3.1 双丝焊接电源的主电路方案  21
    2.3.2 主控芯片选型  21-22
    2.3.3 焊接控制系统的组成  22
    2.3.4 DSP 控制电路过程方案  22-23
  2.4 人机交互系统总体设计  23
  2.5 双丝焊接电源的系统软件控制方案  23-25
  2.6 本章小结  25-26
第三章双丝焊接电源的软硬件设计  26-37
  3.1 DSP 控制系统硬件设计  26-32
    3.1.1 电源与复位电路设计  27-28
    3.1.2 软开关主电路  28-29
    3.1.3 驱动模块电路  29
    3.1.4 电流、电压反馈电路  29-30
    3.1.5 过流检测和保护环节电路  30-31
    3.1.6 温度检测电路  31
    3.1.7 过压欠压保护检测电路  31-32
  3.2 电源控制系统的软件设计  32-36
    3.2.1 软件开发环境  32-33
    3.2.2 I/O 初始化程序  33
    3.2.3 A/D 采样程序  33-36
  3.3 本章小结  36-37
第四章双丝焊接电源触摸屏人机界面系统  37-48
  4.1 双丝焊数字化电源人机界面系统结构图  37-38
  4.2 双丝焊数字化焊接电源的触摸屏人机界面系统  38-41
    4.2.1 ARM 处理器的选型  39
    4.2.2 触摸屏与主控制板的串口通讯原理图  39-40
    4.2.3 硬件系统的调试  40-41
  4.3 双丝焊接电源的触摸屏人机界面软件系统  41-47
    4.3.1 四线电阻式触摸屏原理图  41-43
    4.3.2 触摸屏人机交互软件流程图  43-44
    4.3.3 双丝数字化焊接电源触摸屏人机界面软件设计步骤  44-47
  4.9 本章小结  47-48
第五章双丝脉冲焊电源性能测试  48-54
  5.1 双丝脉冲MIG 焊逆变电源环境测试平台  48-50
    5.1.1 实验平台组成  48-49
    5.1.2 电源系统外特性测试  49-50
  5.2 电源系统电气性能测试  50-53
    5.2.1 系统D/A 波形测试  50-51
    5.2.2 PWM 驱动实测  51-52
    5.2.3 电源输出电流、电压波形  52-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章结论与展望  54-56
  6.1 主要研究成果和结论  54-55
  6.2 工作展望  55-56
参考文献  56-59
攻读硕士学位期间发表的学术论文  59-60
致谢  60-61
附表  61

基于DSP的双丝焊机及人机界面研究

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