基于dsPIC30F6011A的焊接电流电压采集存储系统
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摘要
传统的焊机没有电流电压的实时采集存储系统,焊后不能对焊接电流电压进行分析,以改进焊接工艺参数,提高和保证焊接质量。当前,有以工控机为核心的焊接电流电压采集存储系统在使用,但其体积大,成本高,在焊接工位使用时稳定性差,难以满足采集存储系统小型化和低成本的要求。焊接生产和研究迫切需要一种可实现焊接电压、电流的采集、存储和显示功能的廉价的,稳定的系统。
本课题采用dsPIC30F6011A单片机为控制芯片,以SA-7触摸屏为操作界面,用霍尔传感器对焊接电流电压采样,并通过文件管理控制芯片CH376存储采样数据。主要内容如下：
(1)焊接电流电压采样存储系统的应用现状综述,了解单片机在焊接监控系统中的应用。
(2)基于dsPIC30F6011A焊接电流电压采集存储系统。系统以dsPIC30F6011A单片机为控制核心,触摸屏SA-7作为控制采样存储过程的操作界面。系统硬件电路设计有如下部分：单片机和触摸屏连接的电平转换部分、单片机部分、时钟芯片部分、数据存储到U盘部分。
(3)系统的软件设计程序有：基于Modbus协议的触摸屏SA-7与dsPIC30F6011A单片之间的UART通讯、AD采样程序设计、单片机与时钟芯片SD2403之间IIC通信程讯设计、单片机与CH376芯片的SPI接口通讯程序设计。使用MICROCHIP公司的集成开发环境MPLAB-IDE软件,使用汇编语言编写软件程序。
(4)调试系统的软硬件。经过调试表明,本课题的电流电压采集存储系统基本达到了设计的要求：实现了触摸屏SA-7与dsPIC30F6011A单片机的有效通讯,实现了单片机与时钟芯片SD2403有效通讯,实现了单片机与CH376的有效通讯。
The traditional welder have no real-time system to acquisition and storage current and voltage, can't better to analyze the welding current and voltage, in order to improve the welding process parameters, improve and ensure the quality of welding. Now, the industrial control computer as the core of the welding to acquisition and storage current and voltage, but its large volume, high cost, poor stability in the welding position, it's difficult to meet the welding requirements of miniaturization and low cost. There need an urgent system that is cheap and stable in the Welding production and research to realize the welding voltage, current acquisition, storage and display functions
The subject use the dsPIC30F6011A as the control chip, with SA-7touch screen interface, through the U disk and SD card file management control chip CH376stores the sampled data. Specific topics include the following sections:
(1) We must understand the welding current and voltage of sampling and storage system's present application situation, understanding the SCM in welding machine control system and its application.
(2) Welding current and voltage acquisition system based on dsPIC30F6011A.System to dsPIC30F6011A digital signal controller as the core, with shenzhen display control automation of the company's SA-touch screen for interface. The overall system hardware circuit including:single-chip microcomputer control parts, connecting with the touch screen RS232interface circuit part, clock chip, data is stored in U disc.
(3) The program design, touch screen and dsPIC30F6011A between USART serial communication module programming based on the Modbus agreement, AD programming, sampling clock chip SD2403and SCM communication program design between SCM and IIC, U disk and SD card file management control chip CH376programming. The programming use assembly programming language, supporting by MICROCHIP COMPANY'S MPLAB-IDE software.
(4) The hardware and software of system debugging. Commissioning show that the control system has basically reached the expected requirements of the design:achieving effective communication between the touch screen and control system, achieving effective communication between a single chip and clock chip SD2403, and achieve the effective communication between SCM and CH376.
本课题采用dsPIC30F6011A单片机为控制芯片,以SA-7触摸屏为操作界面,用霍尔传感器对焊接电流电压采样,并通过文件管理控制芯片CH376存储采样数据。主要内容如下：
(1)焊接电流电压采样存储系统的应用现状综述,了解单片机在焊接监控系统中的应用。
(2)基于dsPIC30F6011A焊接电流电压采集存储系统。系统以dsPIC30F6011A单片机为控制核心,触摸屏SA-7作为控制采样存储过程的操作界面。系统硬件电路设计有如下部分：单片机和触摸屏连接的电平转换部分、单片机部分、时钟芯片部分、数据存储到U盘部分。
(3)系统的软件设计程序有：基于Modbus协议的触摸屏SA-7与dsPIC30F6011A单片之间的UART通讯、AD采样程序设计、单片机与时钟芯片SD2403之间IIC通信程讯设计、单片机与CH376芯片的SPI接口通讯程序设计。使用MICROCHIP公司的集成开发环境MPLAB-IDE软件,使用汇编语言编写软件程序。
(4)调试系统的软硬件。经过调试表明,本课题的电流电压采集存储系统基本达到了设计的要求：实现了触摸屏SA-7与dsPIC30F6011A单片机的有效通讯,实现了单片机与时钟芯片SD2403有效通讯,实现了单片机与CH376的有效通讯。
The traditional welder have no real-time system to acquisition and storage current and voltage, can't better to analyze the welding current and voltage, in order to improve the welding process parameters, improve and ensure the quality of welding. Now, the industrial control computer as the core of the welding to acquisition and storage current and voltage, but its large volume, high cost, poor stability in the welding position, it's difficult to meet the welding requirements of miniaturization and low cost. There need an urgent system that is cheap and stable in the Welding production and research to realize the welding voltage, current acquisition, storage and display functions
The subject use the dsPIC30F6011A as the control chip, with SA-7touch screen interface, through the U disk and SD card file management control chip CH376stores the sampled data. Specific topics include the following sections:
(1) We must understand the welding current and voltage of sampling and storage system's present application situation, understanding the SCM in welding machine control system and its application.
(2) Welding current and voltage acquisition system based on dsPIC30F6011A.System to dsPIC30F6011A digital signal controller as the core, with shenzhen display control automation of the company's SA-touch screen for interface. The overall system hardware circuit including:single-chip microcomputer control parts, connecting with the touch screen RS232interface circuit part, clock chip, data is stored in U disc.
(3) The program design, touch screen and dsPIC30F6011A between USART serial communication module programming based on the Modbus agreement, AD programming, sampling clock chip SD2403and SCM communication program design between SCM and IIC, U disk and SD card file management control chip CH376programming. The programming use assembly programming language, supporting by MICROCHIP COMPANY'S MPLAB-IDE software.
(4) The hardware and software of system debugging. Commissioning show that the control system has basically reached the expected requirements of the design:achieving effective communication between the touch screen and control system, achieving effective communication between a single chip and clock chip SD2403, and achieve the effective communication between SCM and CH376.
引文
[1]万虹.D550R系列焊条的焊接电参数分析.焊接技术.2007.6
[2]邸超、张志杰.USB OTG技术及其在存储测试中的应用.现代电子技术.2007.30(20)
[3]纪志成、邵康、孙星海.霍尔电流传感器在家用电器电气参数测试中的应用.电子与自动化.1998.4
[4]李泽勇、王文生.20KA闭环霍尔电流传感器在核聚变装置供电电源系统中的应用.电源世界.2006.11
[5]李学海.PIC单片机实用教程—基础篇.北京航空航天大学出版社.2002
[6]Microchip Technology Inc. dsPIC30F3014, dsPIC30F4013 Data Sheet High Performance Digital Signal Controllers. Document No. DS70138C,2004.
[7]Microchip Technology Inc. dsPIC30F Family Reference Manual High Performance Digital Signal Controllers. Document No.DS70046E,2005.
[8]Microchip Technology Inc. dsPIC30F6011A/6012A/6013A/6014 数据手册. DS70143B_CN.2006
[9]刘和平、郑群英、江渝等.dsPIC通用数字信号控制器原理及应用--基于dsPIC30F系列[M].北京：北京航空航天大学出版社,2007(7).
[10]郑志军.带CAN总线的汽车智能前照灯系统设计.上海交通大学硕士学位论文.2007
[11]刘程.基于MPPT的户用光伏水泵变频控制器的研制.合肥工业大学硕士学位论文.2009
[12]王志强.基于DSPIC30F6011A的窄间隙焊机控制系统.西南交通大学硕士学位论文.2011.
[13]刘鹏.吉林电视台播控系统协议分配.才智.2011.(9)
[14]赵汝海.基于16位单片机的比赛机器人控制技术的研究.合肥工业大学硕士学位论文.2007
[15]刘水.RS-232多机通信技术在校表台中的设计应用.电测与仪表.2003.40(9)
[16]赵建飞.基于Simulink与AVR单片机的多接口音频系统的仿真与构建.青海师范大学士学位论文.2010
[17]苟许雁.便携式心室复极高频波监测仪的研究与设计.中国科学技术大学硕士学位论文.2011
[18]陈宏.基于FPGA的电能质量监测装置的研究.东北农业大学硕士学位论文.2010.
[19]郑攀.中微子探测器实验环境监测系统.郑州大学硕士学位论文.2010
[20]彭树生,庄志洪,赵惠昌.PIC单片机原理及应用.北京：机械工业出版社,2001
[21]陈学清.一种新型数控直流稳压电源的设计.通信电源技术.2006年,第2期：27-28
[22]薛小晶.单片机控制系统电磁干扰措施分析.硅谷.2010,(22)
[23]王亚玲、冯涛、张燕.单片机控制系统中电磁干扰及抗扰措施研究.江西电力职业技术学院学报.2008.21(3)
[24]葛名立.同轴插板式相移器理论及实验研究.西南交通大学硕士学位论文.2006.
[25]庞凤江.CO<,2>工质热泵热水器水箱电控系统研究.西北工业大学硕士学位论文.2007
[26]杨维.燃料电池单片电压巡检系统设计与故障诊断研究.武汉理工大学硕士学位论文.2007
[27]Microchip Technology lnc；dsPIC语言工具入门.2005. DS70094C
[28]马建东.MODBUS通讯在炼厂控制系统的应用.广东化工.2010.37.(6)
[29]Modicon modbus protocol reference guide Modicon, INC, Industrial automation system June,1996
[30]邵杰.智能型电动执行机构控制系统的研制.江苏大学硕士学位论文.2007
[31]梁元、李小平、其其格.施耐德开关的驱动程序的开发.微计算机信息(测控仪表自动化).2003.(10)
[32]Microchip Technology lnc:dsPIC30F/33F程序员参考手册.2006.DS70157B
[33]蔡慧敏、王公浩、卞金来.一段用于循环冗余码检错(CRC)的VC源程序分 析.测控技术.2007.26(10)
[34]刘存后.办公楼宇安全防范系统信息集成的研究与实现.北京化工大学硕士学位论文.2005.
[35]其其格、梁元.利用VC实现MODBUS的两种错误检测方法.微计算机信息(测控仪表自动化).2003.(1)
[36]马骅、张国勋Modbus通讯协议在液位监测系统中的应用.邢台职业技术学院学报.2004.21(3)
[37]赵航.基于DSP的嵌入式实时监控器系统的设计与实现.西安电子科技大学硕士学位论文.2006
[38]王鹏.煤矿巷道顶板离层自动监测系统设计.山东大学.2010
[39]王莹.油气田井口数据实时检测及远程传输系统.西安工业大学硕士学位论文.2008
[40]汤剑.灵新型多接口的门禁考勤系统.南京师范大学硕士学位论文.2008
[41]李庆昭.基于USB的通用大容量数据采集系统设计[D].合肥工业大学硕士学位论文.2009.
[41]王进.ST-3型飞艇定向飞行控制及监控系统设计.西南交通大学硕士学位论文.2009.
[42]窦振中.PIC系列单片机原理和程序设计.北京航空航天大学出版社,2000
[43]李学海.PlC单片机实用教程-基础篇.北京航空航天大学出版社,2002
[44]李学海.PIC单片机实用教程-提高篇.北京航空航天大学出版社,2002
[2]邸超、张志杰.USB OTG技术及其在存储测试中的应用.现代电子技术.2007.30(20)
[3]纪志成、邵康、孙星海.霍尔电流传感器在家用电器电气参数测试中的应用.电子与自动化.1998.4
[4]李泽勇、王文生.20KA闭环霍尔电流传感器在核聚变装置供电电源系统中的应用.电源世界.2006.11
[5]李学海.PIC单片机实用教程—基础篇.北京航空航天大学出版社.2002
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[9]刘和平、郑群英、江渝等.dsPIC通用数字信号控制器原理及应用--基于dsPIC30F系列[M].北京：北京航空航天大学出版社,2007(7).
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[11]刘程.基于MPPT的户用光伏水泵变频控制器的研制.合肥工业大学硕士学位论文.2009
[12]王志强.基于DSPIC30F6011A的窄间隙焊机控制系统.西南交通大学硕士学位论文.2011.
[13]刘鹏.吉林电视台播控系统协议分配.才智.2011.(9)
[14]赵汝海.基于16位单片机的比赛机器人控制技术的研究.合肥工业大学硕士学位论文.2007
[15]刘水.RS-232多机通信技术在校表台中的设计应用.电测与仪表.2003.40(9)
[16]赵建飞.基于Simulink与AVR单片机的多接口音频系统的仿真与构建.青海师范大学士学位论文.2010
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[18]陈宏.基于FPGA的电能质量监测装置的研究.东北农业大学硕士学位论文.2010.
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[21]陈学清.一种新型数控直流稳压电源的设计.通信电源技术.2006年,第2期：27-28
[22]薛小晶.单片机控制系统电磁干扰措施分析.硅谷.2010,(22)
[23]王亚玲、冯涛、张燕.单片机控制系统中电磁干扰及抗扰措施研究.江西电力职业技术学院学报.2008.21(3)
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[25]庞凤江.CO<,2>工质热泵热水器水箱电控系统研究.西北工业大学硕士学位论文.2007
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[27]Microchip Technology lnc；dsPIC语言工具入门.2005. DS70094C
[28]马建东.MODBUS通讯在炼厂控制系统的应用.广东化工.2010.37.(6)
[29]Modicon modbus protocol reference guide Modicon, INC, Industrial automation system June,1996
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[31]梁元、李小平、其其格.施耐德开关的驱动程序的开发.微计算机信息(测控仪表自动化).2003.(10)
[32]Microchip Technology lnc:dsPIC30F/33F程序员参考手册.2006.DS70157B
[33]蔡慧敏、王公浩、卞金来.一段用于循环冗余码检错(CRC)的VC源程序分 析.测控技术.2007.26(10)
[34]刘存后.办公楼宇安全防范系统信息集成的研究与实现.北京化工大学硕士学位论文.2005.
[35]其其格、梁元.利用VC实现MODBUS的两种错误检测方法.微计算机信息(测控仪表自动化).2003.(1)
[36]马骅、张国勋Modbus通讯协议在液位监测系统中的应用.邢台职业技术学院学报.2004.21(3)
[37]赵航.基于DSP的嵌入式实时监控器系统的设计与实现.西安电子科技大学硕士学位论文.2006
[38]王鹏.煤矿巷道顶板离层自动监测系统设计.山东大学.2010
[39]王莹.油气田井口数据实时检测及远程传输系统.西安工业大学硕士学位论文.2008
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[42]窦振中.PIC系列单片机原理和程序设计.北京航空航天大学出版社,2000
[43]李学海.PlC单片机实用教程-基础篇.北京航空航天大学出版社,2002
[44]李学海.PIC单片机实用教程-提高篇.北京航空航天大学出版社,2002