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...
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