基于双处理器的点焊控制系统的硬件设计

摘要：针对点焊的控制特点，设计了一种基于双处理器的点焊控制系统。在该系统中，DSP模块负责智能控制程序运算，MCU模块负责进行人机对话，而信号的输入输出则由独立的AD&IO模块负责。模拟试验表明，该硬件系统满足工作要求。

    关键词：点焊控制 双处理器 硬件设计

点焊是将焊件装配成搭接接头，并压紧在两电极之间，利用电流通过焊件时产生的电阻热熔化母材金属，冷却后形成焊点的一种电阻焊方法。其通电加热时间一般为几至几十周波（一周波为0.02s），而电流有效值一般为几至几十KA。(凹丫丫范文网fanwen.oyaya.net收集整理)

点焊是一个高度非线性、存在多变量耦合作用和大量随机不确定因素的过程，其形核处于封闭状态，时间极短，特征信号提取困难，控制难度较大。

1 设计思想和总体方案

近年来，智能控制技术正被积极地引入点焊控制研究领域，但由于其算法高度复杂、计算密集，因此对系统的实时性要求越来越高。另一方面，DSP（数字信号处理器）技术的蓬勃发展，使得其在工业控制领域的应用越来越广泛。因此在本设计中，使用DSP作核心处理器，充分发挥其运算速度快的优势，并尝试利用多种智能控制算法对点焊进行质量控制，以提高焊点的质量和可靠性。

在实际工作中，点焊需要设置的参数较多，操作者不得不依赖于各种手册、说明书和/或专家编制的工艺文件来进行设备；而且在选定参数之后，往往还需要通过一系列的旋钮、按钮等开关进行设置，操作复杂，容易造成混乱。因此在本设计中，应用MCU（单片机）实现人机对话功能。通过键盘输入和液晶显示，既充分体现了数字化控制的优势，也有助于实现点焊专家系统。

由于点焊系统工作在大电流、强磁场的环境下，因此控制系统的抗干扰问题尤为重要，且DSP的工作频率高，所以将信号的输入、输出部分和DSP、MCU模块分开，设计独立的AD&IO模块。

系统的总体方案如图1所示。

2 DSP模块的设计

本系统选用了DSK-TMS320VC5402芯片作控制核心。DSP是TI公司提供的一套标准的DSP开发平台，其目的是令使用者能较能地开发和应用基于DSP的系统，为最终的目标系统提供软、硬件设计参考模板。有关DSK的具体说明请参阅有关的技术资料。

DSK提供了存储器接口和外围设备接口两列扩展接口。根据“灰箱法”的设计思想，不用完全理解DSK的内部原理，只需在对其整体有一个基本了解的基础上，选择可能要用到的信号即可。因此专门设计了一块转接板，作为外围电路与DSP之间通讯的桥梁。从DSP中引出了26个信号，如表1所示。

表1 转接板信号

信号名

作      用

电源与地信号 +5V 由DSK取出，使整个系统同时上电 GND 从DSK发出，保持系统的地信号相同 用于A/D电路的信号 ADEN 用作TLV2544片选和使能信号 X_FSX0 发送同步帧，使A/D转换开始 X_DX0 发送MCBSP对TLV2544的控制指令 X_FSR0 接收X_FSX0信号，使DSK和TLV2544保持同步 X_CLKX0 发送时钟频率信号给TLV2544 X_CLKR0 接收X_CLKX0时钟，使DSK和TLV2544保持时钟同步 X_DR0 接收TLV2544转换好的数字数据 用于I/O电路的信号 INPUT 用作允许输入信号 OCLOCK 用作输出锁存信号 OUTPUT 用作允许输出信号 X_D[07]

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