微弧氧化电源的嵌入式控制系统研究
本文关键词：微弧氧化电源的嵌入式控制系统研究
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【摘要】：微弧氧化是利用电解液和微电弧的综合作用在铝、镁等有色金属及其合金制品表面生成高阻态、耐腐蚀、耐磨损的陶瓷质氧化膜的表面处理技术,因其能显著提高金属表面性能,在航空、航天、机械、汽车以及医疗器械等领域有广泛的应用前景。目前,微弧氧化电源设备多采用单片机作为控制系统核心,存在处理速度和运算能力有限,人机界面操作复杂,兼容性不好等问题。并且没有操作系统的移植,不支持网络通信等功能。因此,很有必要将嵌入式技术引入微弧氧化电源中,使其朝数字化、智能化、网络化方向发展。本课题基于传统的两级逆变式主电路结构,设计了一种DSP+ARM双核构架的微弧氧化电源嵌入式控制系统。其中DSP芯片TMS320F28335负责微弧氧化的过程控制,完成电压电流信号的采集,波形驱动以及故障检测与保护,使系统能够响应负载的快速变化,实现稳定控制。DSP与ARM之间采用SPI总线通信。在ARM微处理器S3C2440上移植嵌入式Linux操作系统并进行驱动程序开发和应用程序设计。基于Qt图形用户界面开发了友好的触摸屏人机交互系统,实现工艺参数设置,数据的实时显示,实验结果的图形曲线绘制以及U盘导出等功能。基于嵌入式Web服务器的移植实现了系统的远程监控功能。利用设计的微弧氧化电源嵌入式控制系统,进行直流、单极性脉冲和变极性脉冲三种模式下的铝合金微弧氧化处理实验。试验表明,该控制系统在高性能的控制器与稳定操作系统的支持下,能够对负载进行快速响应和准确控制,实现良好的触摸屏人机交互和远程监控功能。
【关键词】：微弧氧化 嵌入式Linux Qt图形用户界面 触摸屏
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG173;TP273
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-11
- 第一章 绪论11-19
- 1.1 研究背景11-12
- 1.2 微弧氧化电源的研究现状12-15
- 1.2.1 微弧氧化电源的发展12-13
- 1.2.2 电源控制系统的研究现状13-15
- 1.2.3 微弧氧化电源的过程控制方案15
- 1.3 嵌入式系统概述15-17
- 1.3.1 嵌入式系统发展15-16
- 1.3.2 嵌入式操作系统16-17
- 1.4 本课题主要研究内容及意义17-19
- 第二章 控制系统硬件设计19-31
- 2.1 电源总体设计方案介绍19-21
- 2.1.1 电源系统19-20
- 2.1.2 电源控制系统20-21
- 2.2 控制芯片的选型21-22
- 2.3 电源电路设计22-23
- 2.4 反馈电路设计23-25
- 2.4.1 电压采样电路24-25
- 2.4.2 电流采样电路25
- 2.5 故障检测电路设计25-27
- 2.6 通信接口电路设计27-29
- 2.6.1 DSP与ARM的SPI通信接口27
- 2.6.2 ARM与上位机的串口通信27-28
- 2.6.3 网络接口电路28-29
- 2.6.4 USB接口电路29
- 2.7 触摸屏接口电路设计29-30
- 2.8 本章小结30-31
- 第三章 控制系统DSP软件设计31-40
- 3.1 电源控制策略31-33
- 3.2 控制系统主程序设计33-34
- 3.3 PWM程序设计34-35
- 3.4 定时器程序设计35-36
- 3.5 采样程序设计36-37
- 3.6 SPI程序设计37-38
- 3.7 PID控制程序设计38-39
- 3.8 本章小结39-40
- 第四章 嵌入式Linux移植与应用程序开发40-66
- 4.1 嵌入式Linux操作系统移植40-47
- 4.1.1 开发环境搭建40-41
- 4.1.2 U-Boot移植41-42
- 4.1.3 Linux内核配置与移植42-43
- 4.1.4 根文件系统开发43-47
- 4.2 Linux设备驱动移植与开发47-53
- 4.2.1 Linux设备驱动程序概述47-48
- 4.2.2 字符设备驱动基础48-49
- 4.2.3 SPI驱动程序实现49-51
- 4.2.4 触摸屏驱动移植51
- 4.2.5 USB驱动移植51-52
- 4.2.6 网卡驱动移植52-53
- 4.3 图形用户界面开发53-61
- 4.3.1 Qt简介53-54
- 4.3.2 搭建Qt开发环境54-56
- 4.3.3 Qt窗口程序设计56-61
- 4.4 基于嵌入式Web的远程监控系统设计61-65
- 4.4.1 嵌入式Web服务器概述与移植61-63
- 4.4.2 CGI技术及程序开发63
- 4.4.3 运行结果63-65
- 4.5 本章小结65-66
- 第五章 微弧氧化电源控制系统功能验证66-73
- 5.1 微弧氧化电源试验平台搭建66
- 5.2 DSP输出驱动波形测试66-68
- 5.3 微弧氧化过程控制实验68-71
- 5.4 触摸屏人机交互功能验证71-72
- 5.5 本章小结72-73
- 全文总结与展望73-74
- 参考文献74-79
- 附录 控制系统电路原理图79-85
- 攻读硕士学位期间取得的研究成果85-86
- 致谢86-87
- 附件87
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7 朱e，
本文编号：740098
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