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论文首先介绍了模拟控制方式及单片机控制方式存在种种原因限制了弧焊变电源的进一步发展。论文结合数字信号处理技术的特点,介绍了数字化焊机优点及研究现状和未来的发展前景。针对当前国内外的发展形势,阐明了进行本课题的必要性。 数字化焊机包括数字化的电源主电路、数字化的控制系统和数字化的人机交互系统。其中控制电路和主电路是实现数字化焊接电源的核心,人机交互系统是数字化焊接电源的外在表现。人机交互系统是人机最直接的操作界面,是操作者向计算机输入信息、发出指令及观察现场参数和信息的窗口,它应具有友好性、灵活性、功能性、明确性、一致性、可靠性等特点。 论文主要介绍了所研制的数字化焊机的人机交互系统的组成结构和控制原理。分别就液晶显示部分、按键部分和PC机通信部分电路做了详细的介绍,并从软硬件两方面给予系统的阐述。 数字化焊机的人机交互系统要完成焊接参数的设置、焊接工艺的选择、焊接过程中参数的修改、焊接过程提示、焊接参数动态显示等一系列功能。其中(1)液晶显示部分:设计中采用CM160×128液晶显示模块,该模块采用的是T6963C控制器,本论文详细介绍T6963C控制器的使用方法及编程方法。(2)按键部分:键盘包括“0-9”、“确认”、“上翻”、“下翻”、“取消”、“设置”“暂停”共16个键位,系统中选用专用显示驱动器HD7279A。(3)与PC机通信部分:本设计采用RS-485接口来完成与上位机的通信。系统中RS-485为半双工结构,在现场使用中比全双工更实用,此处采用其只有2条信号线的最简型连接。 论文还介绍了可编程逻辑器件CPLD的发展、应用、分类。详细介绍了可编程逻辑器件CPLD的硬件编译环境和硬件描述语言(VHDL)。为MCU+CPLD焊接电源控制系统的设计提供了理论依据。 最后,鉴于单片机及CPLD各自的优缺点,提出了MCU+CPLD的设计方案,对于数字化焊机的实现是一种很好的选择。在设计方案中,液晶显示及按键部分利用的是AT89C52控制。输出电压、电流采样后经A/D转换送入80C196KC单片机,80C196KC单片机经控制算法计算由反馈与给定所决定的PWM的脉冲宽度并将其送至CPLD。CPLD根据80C196KC单片机送入的值生成相位差180度、带死区时间和最小脉宽限制的两路IGBT驱动脉冲。其中AT89C52和80C196KC是采用20mA双电流环通信的。该设计方案,为数字化焊机今后的进一步研究提供了参考。