ARM7的LED回流焊机温控系统的设计

1、【Word版本下载可任意编辑】 ARM7的LED回流焊机温控系统的设计 0引言 插件UD的耗材和人工成本高，严重影响了LED高效节能灯的推广应用；而贴片封装LED元件更适合自动化焊接，焊接时在大于其100.200倍的铝基散热片上，要求较低的焊接温度，较好的散热效果，现有的自动回流焊机和焊接工艺不能满足其要求，焊接设备不配套成为u?D照明灯发展.推广的瓶颈. 本文设计了一种基于ARM7的嵌入式u C/OS-II实时操作系统的LED回流焊机温度控制系统.本产品能预设八条曲线，每一条曲线有五个段，每一段的加热时间可改动.用户可根据焊料所需的加热温度和时间来从重新设置加热曲线.本温控系统的硬件.软件设

2、计如下. 1硬件平台设计 本系统选用Philips公司的AItM7（LPC2148）作为控制系统的处理器.本系统主要由MPU?热电偶测温器件.放大元器件等组成. LPC2148是这个温控模块的，按构造可分为六个部分：温度采集电路.人机交换电路.中央处理器电路.灯管控制.通信电路.存储电路，为了防止通道干扰，5路A/D间隔使用，这样就防止了通道切换时相邻通道之间的干扰；5路K型热电偶采得的温度信号值经过低压放大器27L2C放大，输入到LPC2148的采样模块中；经光耦隔离，由输出控制电路控制5路固态继电器，继而控制加热管的电流通断比来完成；整个运行过程有LCD屏全程显示，操作人员通过键盘向该设备

3、发送命令；LPC2148内部嵌有USB设备控制器可用来完成与下位机的通信. 温控模块的硬件构造框图如图1所示. 2部分硬件电路设计 2.1删系统电路 本设计采用ARM7（LPC2 148）作为主控芯片，其优点是处理速度快.性价比高.资源丰富并且工作稳定可靠.图2即是ARM的系统图. 11.0592M的晶振和两个20pF电容为系统提供稳定的工作频率，然后再经ARM内部锁相环倍频使其工作频率. 2.2电路供电单元 市电AC220V经由变压器Tl降压为9V交流电，D5?D6?D7?D8组成全桥整流电路，将正弦波电压转换为单一方向的脉动较大的电压，再经由滤波电容变换为脉动较小.交流分量较少的直流电压，

4、作为稳压电路的输入.LM2575与LMlll7构成稳压电路，终输出5V?3.3V的稳定电压.通过10 u H电感将模拟电路与数字电路的电源和地隔离. 如图3. 2.3温度采集电路 温度采集电路主要由廉价的k分度热电偶和低压运放27L2低频小信号放大器组成，热电偶测得的信号经检波二极管D10滤除杂波，通过旋动电位器可调整放大倍数，放大倍数为（R10+RB2）/R1l?放大的信号经ARM内部AD转换后ARM即可读取对应的数值，再经进一步的运算即可得到所测环境温度值. 图4温度采集电路. 2.4控制.报警电路 在此电路中74HC245的作用是信号功率放大. 此设计的控制器件主要由固态继电器组成，而为

5、了增加控制器输出的控制能力，特在控制器的端口处增加74HC245驱动芯片.当控制器检测到实际温度超出设置温度20摄氏度以上或有其它以上情况，控制器对PO.29和Po.30输出低电平，从而发出声光报警信号.电路如图5所示. 3软件设计 3.1嵌入式实时操作系统恤c/OS.II 市面上的回流焊，一般是由高成本的LPC或单片机经过简单的前.后台系统开展控制.本系统软件部分用嵌入式实时操作系统u C/0S.II,搭建了一个任务管理平台，通过实时内核对多种任务开展调度.管理，完成对LED回流焊机的温度控制.采用u c/OS.II为根底操作平台的工业控制系统，可以克服传统的采用前后台控制和中断响应方式所难

6、以很好解决的实时响应差.控制效率低的缺点.实际运行结果说明本系统稳定性好.可靠性高.人机界面友好. 3.2温控系统应用程序的设计 为了实现软件系统的功能，需要具体编写以下六种工作任务及流程图. （1）按键处理.此任务主要完成键盘扫描工作.用户可以通过键盘对系统开展控制，如改变运行状态.修改相关的参数等，系统必须做出及时的处理，因此在系统中把它的优先级设为，一旦有键被按下，系统就能够做出响应完成相应的功能. （2）LCD显示.此任务用于刷新LCD显示的工作.模拟曲线.系统的运行状态.各路的温度值.错误指示及其它各种信息需要及时地通知用户，当有关的信息发生改变时，需要调用此任务更新显示. （3）u

7、SB通信.在设计中，通信任务方面接收PC发来读写命令帧，对其开展分析处理后，做出相应的响应，从而实现PC机对其开展控制；另一方面也要把相关信息按要求组成相应的帧，发送给PC机. （4）控制运算输出.此任务是重要的一环，当任一路温度转换结束后，都会发信号给控制运算处理任务开展处理，控制运算处理任务接到信号后，对信号分析之后，对要处理的测量结果开展转换查表等处理，算出实际温度值，一方面调用基于时间的PID控制算法加以决策处理，发信号给输出任务加以控制，另一方面也发信号给LCD显示任务更新显示.进而对各路继电器开展控制，从而实现温度调节.根据控制运算任务决策结果，负责各继电器占空比的调节. （5）信

8、号的采集处理.此任务采用定时方式对各路温度信号开展采集，负责通道的选择，对27L2转换结果开展读取.根据设定，取转换结果的前16位，用一个无符号整数开展保存，然后存于温度存储区.并发信号给控制运算任务开展转换. （6）数据读写存储.该段程序完成对数据的保存与读写.当用户需要根据特定锡膏和PCB板重新设定曲线时，需要调用该程序将要保存的数据写入CATl025?当调用用户自定义回流焊曲线时，再将保存的数据从CATl025中读取. 4温度测试实验 温度测试仪用于测试回流炉炉温曲线，即焊点温度和加热时间的关系曲线.通过测试，考察设定温度是否符合焊接要求，到达参数设定的目的. 衡量回流炉质量优劣重要的两个指标是加热精度和均匀稳定性.通过横向温度均匀性试验证明，炉温横向均匀性误差不超5.实际测量曲线与标准曲线的比较反映了加热精度满足要求. 5结束语 本设计实现了下面三方面的功能：1）采用智能受控水平热风加智能受控快速红外线，彻底满足贴