第3期(总第148期)机械工程与自动化No.32008年6月MECHANICALENGINEERING&AUTOMATIoNJun.文章编号:1672—6413(2008)03—0047—03基于单片机的电子束焊机数字扫描信号发生器岑艺,李少林(桂林电子科技大学机电X-程学院,广西桂林541004)摘要:简述了电子束偏转扫描原理和周期性波形设计方法,介绍了基于AT89S51单片机的双通道数字扫描信号发生器的设计及其实现。利用串口通信,用户可以通过PC机选择所需信号波形。关键词:电子柬焊机;单片机,信号发生器0引言中图分类号:TG439.3文献标识码:A取。集成模拟电路功能单一,一种电路产生的波形种电子束焊机被广泛应用于高能物理、冶金工业、微电子工业、机械工业和航天航空工业等各个领域,在国民经济中起着非常重要的作用。在电子束焊接过程中,需要对电子束的轨迹进行精确控制,以达到一些特殊焊接工艺的要求,因此,要求电子束焊机具有扫描功能。电子束需扫描的图形是多样的,如点、线、圆、半圆、椭圆及矩形面等,这就要求电子束焊机的扫描信号发生器能生成多种图形的扫描信号。扫描信号发生器必须具有性能好、功能强和结构简单等特点,本文针对上述要求提出基于单片机的数字扫描信号发生器设计方法。类少,因而存在电路结构复杂、不易调试、工作可靠性差等多种缺点;而数字电路具有结构简单、功耗低、功能多样、可产生多种波形信号、易于调试等多种优点,能满足电子束扫描焊接多种功能的要求。2周期性波形的设计思想根据电子束扫描原理,必须在z、y方向的线圈上施加不同类型或相同类型的周期性函数信号,才能获得不同形状的电子束扫描轨迹。因此。扫描电路必须能同时输出两路波形信号。为了实现以上目的,我们向单片机预置相应波形的程序,通过D/A转换和其它外围电路以获取z、Y方向上的信号。具体的原理框图1电子束扫描原理电子束以速度移通过给定的均匀磁场,在洛仑兹见图1。力作用下发生偏转。电子束在磁场出口处的偏转距离y与磁感应强度B的关系如下:刖孙,厂了一y2…………………・(1)式中:P——电子的电荷量;研——电子的质量;匿互目片机E。——电场的加速电压;l——均匀磁场长度。由式(1)可知:电子束偏转距离Y与磁感应强度B成正比,而与加速电压的平方根成反比。在加速电压一定的情况下,在电子束真空管z、Y方向同时加上不同的磁场信号,则电子束在两方向磁场作用下能产生各种图形的电子束轨迹,如在I、Y方向分别加上正弦、余弦磁场信号就能产生圆或椭圆轨迹。电子束焊机的扫描信号可采用集成模拟电路或数字电路来获图1周期性波形的产生原理框图使用函数信号能够得到很好的波形,但是在单片机CPU时钟频率没有调到最高的情况下,得到的波形频率只是在几毫赫兹到几十赫兹之间。为了提高波形频率,需要免去单片机计算输出波形的计算负担,人为地对波形输出点进行计算,并转化成D/A转换器输人数值,即波代码,然后建立函数表,通过查表来进行输出。我们知道,一个正弦函数的周期是360。,值域为收稿日期,2007—12.30;修回日期t2008—01—20B12√』2E二arn。厨碡作者简介,岑艺(1983一).女,广西宁明人,硕士研究生.万方数据48・・机械工程与自动化2008年第3期[一1,+1]。为了保证转换精度,在一个周期T中取256个采样点,各点的横坐标分别为0、T/255、2丁/255、…、刀丁/255、…、25571/255,采样点正弦函数数值的表达式为:了=sin(了27×磊nT)咒=0,1,2,…,255。,……片机以进行计算处理,这样,既可对所需波形信号的频率、幅度及功能进行控制,又可把输出的波形信号频率、幅度等参数通过显示屏显示出来。3.3显示电路设计中采用8位、带LED背光、16×2个字符的GXMl602NSI。液晶模块。显示电路连接图见图2。…………………………………………(2)・・・・・・・・・U9J5由于8位数模转换电路数值输入值是00H~FFH,要对正弦函数的波形...