基于A(yíng)RM控制器的滲炭爐溫度控制系統的設計

滲碳過(guò)程工件質(zhì)量主要取決于對溫度的控制，當今市場(chǎng)中溫度控制成型的產(chǎn)品均以單片機為控制器。由于一般單片機的速度比較慢，更重要的是其ROM和RAM空間比較小，不能運行較大程序，而基于多任務(wù)的操作系統需要的任務(wù)堆棧很多，需要的RAM空間很大，故其在發(fā)展上受到了很大限制。其歡在開(kāi)發(fā)環(huán)境上，DSP需要開(kāi)發(fā)用的仿真器，其價(jià)格比較貴，因此本設計排除了使用DSP。ARM系列的ARM7TDM1核嵌入式處理器目前應用得較多，價(jià)格比較低，性?xún)r(jià)比較好，還有免費的開(kāi)發(fā)工具ARM SDT，再配以簡(jiǎn)單的JTAG仿真器，就可以運行嵌入式開(kāi)發(fā)，因此本設計選用韓國三星公司的S3C44BOX芯片作為主控制器。

1 Samsung S3C4480X芯片簡(jiǎn)介

Samsung S3C44BOX微處理器采用0.25μm CMOS工藝制造，特別適合應用于對成本和功耗敏感的場(chǎng)合。所有的S3C44BOX都采用新的總線(xiàn)結構——SAMBAⅡ(Samsung ARM CPU嵌入式控制器總線(xiàn)結構)。S3C44BOX最突出的特點(diǎn)是其CPU核采用ARM公司的16/32位ARM7TDMI PISC結構(主頻為66MHz，最高可達75

MHz)。ARM7TDMI系列擴充包括Thumb協(xié)處理器、片上ICE中斷調試支持和32位硬件乘法器。S3C44BOX通過(guò)在A(yíng)RM7TDMI內容的基礎上擴展一系列完整的通用外圍器件，使系統費用降至最低，免除了增加附加配置的需要。集成的片上功能描述如下：

·在A(yíng)RMTTDMI的基礎上增加8KB的Cache;

·外部擴充存儲器控制器(FP/EDO/SDRAM控制，片選邏輯);

·LCD控制器(最大支持256色的DSTN)，并帶有一個(gè)專(zhuān)用DMA通道的LCD控制器;

·2個(gè)通用DMA通道，2個(gè)帶外部請求管腳的DMA通道;

·2個(gè)帶有握手協(xié)議的UART，1個(gè)SIO;

·1個(gè)多主機I2C總線(xiàn)控制器;

·1個(gè)ⅡS總線(xiàn)控制器;

·5個(gè)PWM定時(shí)器及1個(gè)內部定時(shí)器;

·看門(mén)狗定時(shí)器;

·71個(gè)通用可縮程I/O口，8個(gè)外部中斷源;

·功耗控制模式：正常、低、休眠和停止;

·8路10位ADC;

·具有日歷功能的RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘);

·帶PLL的片上時(shí)鐘發(fā)生器。

采用S3C44BOX開(kāi)發(fā)的通用嵌入式系統原理框圖如圖l所示。

2 爐溫控制系統的硬件設計

溫度控制系統采用三相可控硅調電壓法調節溫度，整個(gè)系統采用韓國三星公司的S3C44BOX(16/32位)作為主控制器，并采用Casio的CMD520TTOO-Cl型LED顯示，觸摸屏為阿爾卑斯電氣(Alps E1ectrie)株式會(huì )社的ALPS 9，此外還有一個(gè)通信串口、A/D轉換器、存儲器Flash ROM、SDRAM、3個(gè)三相可控硅等。外部CPU晶振為8MHz，系統內部時(shí)鐘為66MHz。系統硬件原理框圖如圖2所示。

2.1 存儲器

本設計中的程序存儲器選擇一片2MB×l6位的Flash(SST39VFl60)和一片4M×l6位的SDRAM(HY57V65160B)。其存儲器電路連接圖如圖3、圖4所示。

如圖3所示，處理器是通過(guò)片選信號NGCSO與片外Flhsh芯片連接。由于是16位Flash，所以CPU的地址線(xiàn)A1~A20分別與Flash的地址線(xiàn)A0~A19連接。如圖4所示，SDRAM分為4個(gè)Bank，每個(gè)Bank的容量為1M×l6位。Bank的地址由BAl、BA0決定，00對應Bank0，0l對應Bankl，lO對應Bank2，11對應Bank3。在每個(gè)Bank中，分別用行地址脈沖選通RAS和列地址脈沖選通CAS進(jìn)行尋址。本設計中還設置了跳線(xiàn)，可以為用戶(hù)將內存容量升級至4×2M×l6位。具體方法：使SDRAM的BAO、BAl分別接至CPU的A21、A22和A23腳。SDRAM由MCU專(zhuān)用SDRAM片選信號nCS選通。

2.2 串行口接口電路

本設計中內部數據通過(guò)并行總線(xiàn)到達發(fā)送單元后，進(jìn)入FIFO對列，然后再從發(fā)送移相器通過(guò)TXDn引腳發(fā)送出去。但是為了與計算機通用串行口兼容，還需要使用MAX3232芯片將3.3V的TTL/CMOS電平轉換成與普通串行口兼容的信號后，用于與外設進(jìn)行通信。數據接收的過(guò)程剛好相反，外部串口信號需先經(jīng)MAX3232做電平轉換，然后由RxDn進(jìn)入接收移相器，經(jīng)過(guò)轉換后放到接收FIFO對列中，最后到達數據總線(xiàn)，由CPU進(jìn)行處理或直接送到存儲器中(DMA方式下)。串行口接口電路如圖5所示。

2.3 人機界面顯示設計

由于S3C44BOX內部有LCD控制器，故選擇不帶驅動(dòng)器的液晶。本設計選擇日本卡西歐(Casio)的CMD520TT00-C1型LCD(STN類(lèi)型)，256色.5.1英寸，320×240像素，其電源電壓3.3V，因此可直接和S3C44BOX相連。其LCD控制器端口如圖6所示。

觸摸屏選為阿爾卑斯電氣(Alps Electric)株式會(huì )社的ALPS LFUBK909 STN，四線(xiàn)電阻式觸摸屏，320×240點(diǎn)。5.2英寸。其與控制器的端口接線(xiàn)如圖7所示。

2.4 信號放大電路設計

熱電偶信號經(jīng)多通道轉換開(kāi)關(guān)4051至由三個(gè)運算放大器組成的差動(dòng)放大電路，放大器采用低失調電壓、電流、高輸入電阻的5G7650。在放大電路部分采用數字電位器為50kΩ的X9312進(jìn)行多量程轉換。差動(dòng)放大電路如圖8所示。

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