基于LPC2119的微弧氧化电源控制系统的研制

摘　要:本文介绍了一种自行研制的微弧氧化电源控制系统，硬件部分采用philips公司的基于ARM的LPC2119处理器代替传统的51系列单片机，增强了系统的稳定性和可扩展性；软件部分采用uC /OS-Ⅱ多任务设计方式代替传统的前后台软件设计方式，增强了系统的精度和实时响应性。研制出的系统可以按上位机设置的各种参数，实现预定的功能。能够满足电压，电流，脉冲频率和占空比的大范围调整。
关键词：LPC2119 , 微弧氧化电源 , uC /OS-Ⅱ

1．引言

微弧氧化（MAO）是一种在金属表面原位生长陶瓷层的表面处理技术，该技术是利用等离子体化学和电化学原理，使材料表面产生微区弧光放电，在化学、电化学和等离子体的共同作用下，原位生长陶瓷层的新技术。微弧氧化电源是保证微弧氧化工艺的关键环节之一，其主要功能是在微弧氧化处理生产过程中，产生和控制具有脉冲电场以及过程参数的自动检测和控制。

本文研制的微弧氧化电源采用功率模块换流技术，实现了微弧氧化工艺所需的高电压、大电流、宽频带和高质正、负脉冲输出。利用基于ARM的自动控制系统实现电压、电流、脉冲频率、占空比等电参数的自动监控。ARM（Advanced RISC Machines）处理器是一种32位嵌入式微处理器，和工业控制计算机相比，ARM嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点；和参考文献2[2]中的16位单片机相比，ARM嵌入式微处理器具有速度快、功能多、功耗低、扩展性好等优点。而本文研制的微弧氧化电源控制系统采用的CPU就是基于ARM7的LPC2119处理器，它是一种支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位CPU，具有零等待的256K的片内FLASH和16K的SRAM，无需扩展存储器，内部具有UART、硬件I2C、SPI总线、PWM、定时器、ADC、CAN总线控制器等众多外围部件，功能强大。

2．控制系统的说明

微弧氧化电源的主电路由变压器输出、可控硅整流、电感电容滤波、IGBT斩波变换器四部分组成[3]。本文所设计的微弧氧化电源控制系统的主要任务就是根据工艺要求，对微弧氧化控制系统的晶闸管、IGBT等模块进行驱动，完成设置工艺要求、存储工艺编号、输出报警信号的功能。所以本控制系统分为以下几个部分：

最小系统部分：产生CPU工作电源、外部晶振及JATAG调试口；

A/D和D/A转换部分：采集电压和电流值，并把设置值发送到晶闸管模块；

输入输出部分：产生一些输入和输出信号；

CAN通信部分：传送和接收一些设置参数；

E2PROM部分：完成对工艺编号和实时数据的存储。