基于freescalehcs12系列单片机的结晶器振动控制——振动波形发生

基于freescalehcs12系列单片机的结晶器振动控制——振动波形发生内容摘要：

结晶器上振与铸坯之间的相对运动速度。 由此可见非正弦振动具有以下特点 : （ 1） 在正滑动时间里结晶器振动速度与拉坯速度之差减小。 因此 ,可减小结晶器施加给铸坯向上作用的摩擦力 ,作用在弯月面下坯壳的拉应力减小 ,减少拉裂。 （ 2） 在负滑动时间里结晶器振动速度与拉坯速度之差较大。 因此 ,作用于坯壳上的压力增大 ,有利于铸坯脱膜。 （ 3） 负滑动时间短 ,铸坯表面振痕浅。 正滑动时间长 ,可增加保护渣的消耗量 ,有利于结晶器的润滑。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 可以通过调节振动频率、振幅和波形偏斜因子来控制波形的变化 ,使非正弦运动的位移、速度和加速 度都发生了变化 ,从而能够得到高质量铸坯 ,并能有效避免粘结的振动波形。 近年来，现代连铸发展的一个特点是拉坯速度日益提高，同时，连铸坯热送直接轧制技术的发展也对连铸坯的表面质量提出了更高的要求。 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 第三章 结晶器总体系统设计 目前，结晶器的振动控制可以由单片机、虚拟仪器、 VB等各种编程语言和可编程逻辑器件实现。 利 用 单片机来控制波形的发生已经广泛应用于电子电路、智能仪表、自动控 制等领域。 本设计所介绍的是一种基于 Freescale HCS12系列单片机 来控制结晶器的波形发生。 它不同于以往的 51系列单片机，它引脚众多可实现 多功能的输入输出、结构紧凑有序、外围设备和电子电路可满足生产中各种需求，是一种比较前卫和现代的微控制器。 设计思路 本设计以 Freescale HCS12 系列 单片机为核心，通过单片机 来 控制各种外围芯片及电路。 波形的产生是通过 Freescale HCS12 单片机 执行某一波形发生程序，在其数据线上送出一系列按一定规律变化的数据信息，通过 D/A 转换 模块输出波形。 本 设计主要 以正弦波的发生为主 ，通过在函数中对一个数组附值，经过AD5660 输出，在示波器上就会观察到 对应 的波形。 通过函数对数组中的数附值之后不是一次就输 出显示出来的，这要对 Freescale 单片机编写控制字，使其开中断，再用计数器计数，当计数器溢出时便提出中断请求，这时调用中断函数，将数组中一个值送到 AD5660 中，这样连续不断的进行送值，输出的就是一完整波形。 设计方案选择 实现 结晶器振动波形发生的方法很多，可有 单片机、虚拟仪器、 VB 等 等。 但是选择一个比较合适和最佳方案要进行如下比较 ： 方案 1： 采用函数信号发生器 ICL8038 集成模拟芯片，它是一种可以同时产生方波、三角波、正弦波的专用集成电路。 但是这种模块产生的波形都不是纯净的波形，会寄生一些高次谐波分 量，采用其他的措施虽可滤除一些，但不能完全滤除掉。 方案 2：首先，利用 Freescale 单片机和 AD5660 数模转换器来生成波形。 这种方案不同于方案 1 会同时产生多种波形，它是通过对各种波形进行编写程序，内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） 设定数值送入单片机中，再经过 AD5660 输出， 在示波器上就会观察到不同函数值的波形。 每产生一种 波形就伴随着软件滤波，而不会有 寄生的高次谐波分量 ，产生的波比较纯净、清晰。 其次， Freescale 这种单片机的特点是结构紧凑、性能优越、低功耗、可靠性和稳定性高、专用性很强而且技术含量高。 综合以上各方面，最终选择 方案 2。 总体系统框图 本设计 主要是基于 Freescale HCS系列单片机在结晶器振动控制系统中的应用。 通过以单片机为核心控制各种外围芯片和电路。 具体如下框图所示： H C S 单 片 机 系统D / A 转 换波 形 输 出上 位 机串 行 通 信 接 口图 波形发生系统方框图 由框图可以看出， HCS 系列单片机系统接收数字信号，然后通过 D/A 转换变成模拟信号，由于单片机本身具有波形发生功能以此执行波形发生程序，进而会有正弦或非正弦等波形输出， 在示波器上就会观察到不同函数值的波形。 再通过对波形参数值的控制和调节来掌握结晶器的振动规律。 本设计主要是以输出正弦波为例，通过实验的方法希望达到预期的效果。 硬件设计 整体电路设计 在结晶器振动的控制中，包括各种控制模块：数字量输入 /输出模块、 A/D转换模块、 D/A转换模块、电源模块、阀芯反馈拉速模块、 CAN总线模块以及单片机主体模块。 本设计主要讨论利用单片机通过 D/A转换使波形输出这一块，其他模块由其他同学负责。 波形 发生的主要原理是通过 Freescale单片机来执行用 C语言编写的波形程序， 在其数据线上送出一系列按一定规律变化的数据信息 ，通过 D/A转换模块输出波形。 具体硬件原理图如下： 内蒙古科技大学毕业设计 说明书（毕业 论文 ） S S 1 / P W M 3/ K W P 3/ P P 31S C K 1/ P W M 2/ K W P 2/ P P 22M O S I 1/ P W M 1/ K W P 1/ P P 13M I S O 1/ P W M 0/ K W P 0/ P P 04X A D D R 17/ P K 35X A D D R 16/ P K 26X A D D R 15/ P K 17X A D D R 14/ P K 08I O C 0/ P T 09I O C 1/ P T 110I O C 2/ P T 211I O C 3/ P T 312V D D 113V S S 114I O C 4/ P T 415I O C 5/ P T 516I O C 6/ P T 617I O C 7/ P T 718X A D D R 19/ P K 519X A D D R 18/ P K 420K W J 1/ P J 121K W J 0/ P J 022M O D C / T A G H I / B K G D23A D D R 0/ D A T A 0/ P B 024A D D R 1/ D A T A 1/ P B 125A D D R 2/ D A T A 2/ P B 226A D D R 3/ D A T A 3/ P B 327A D D R 4/ D A T A 4/ P B 428ADDR5/DATA5/PB529ADDR6/DATA6/PB630ADDR7/DATA7/PB731KWH7/PH732KWH6/PH633KWH5/PH534KWH4/PH435XCLKS/NOACC/PE736MODB/IPIPE1/PE637MODA/IPIPE0/PE538ECLK/PE439VSSR40VDDR41RESET42VDDPLL43XFC44VSSPLL45EXTAL46XTAL47TEST48SS1/KWH3/PH349SCK1/KWH2/PH250MOSI1/KWH1/PH151MISO1/KWH0/PH052LSTRB/TAGLO/PE353R/W/PE254IRQ/PE155XIRQ/PE056P A 0/ A D D R 8/ D A T A 857P A 1/ A D D R 9/ D A T A 958P A 2/ A D D R 10 / D A T A 1059P A 3/ A D D R 11 / D A T A 1160P A 4/ A D D R 12 / D A T A 1261P A 5/ A D D R 13 / D A T A 1362P A 6/ A D D R 14 / D A T A 1463P A 7/ A D D R 15 / D A T A 1564V D D 265V S S 266P A D 00/ A N 0067P A D 08/ A N 0868P A D 01/ A N 0169P A D 09/ A N 0970P A D 02/ A N 0271P A D 10/ A N 1072P A D 03/ A N 0373P A D 11/ A N 1174P A D 04/ A N 0475P A D 12/ A N 1276P A D 05/ A N 0577P A D 13/ A N 1378P A D 06/ A N 0679P A D 14/ A N 1480P A D 07/ A N 07 / E T R I G 081P A D 15/ A N 15 / E T R I G 182V D D A83V R H84VRL85VSSA86PM7/BF_PSLM/TXCAN487PM6/BF_PERR/RXCAN488PS0/RXD089PS1/TXD090PS2/RXD191PS3/TXD192PS4/MISO093PS5/MOSI094PS6/SCK095PS7/SS096VREGEN97PJ7/KWJ7/TXCAN4/SCL98PJ6/KWJ6/RXCAN4/SDA99PM5/BF_PROK/TXCAN0/TXCAN4/SCK0100PM4/BF_PSYN/RXCAN0/RXCAN4/MOSI0101PM3/TX_BF/TXCAN1/TXCAN0/SS0102PM2/RX_BF/RXCAN1/RXCAN0/MISO0103PM1/TXCAN0/TXB104PM0/RXCAN0/RXB105VSSX106VDDX107PK7/ECS/ROMCTL108PP7/KWP7/PWM7109PP6/KWP6/PWM6110PP5/KWP5/PWM5111PP4/KWP4/PWM4112U0D G 128G N DGNDVCCRESETGNDEXTALXTALG N DV C CGNDR1 KV C CGNDVCCTXCAN4RXCAN4B K G DRXCAN0TXCAN0C7 uFC8 1uFC5 uFC6 1uFPE7MODBMODALED1。