ICRH远程调配系统前端控制器的毕业设计论文.doc

目 录 中文摘要 3 英文摘要. 4 1 离子回旋共振加热（ICRH)简介 6 1.1 ICRH系统组成与原理 6 1.1.1 高频发射机 6 1.1.2 射频传输和阻抗匹配系统 7 1.1.3 ICRH天线 7 1.2 ICRH系统控制要求 8 1.2.1 ICRH电容调配系统的特点 8 1.2.2 系统的控制要求 8 1.2.3本课题的主要工作 9 2 ICRH前端控制器电路设计 10 2.1 中央处理器电路 10 2.1.1 控制结构 10 2.1.2 芯片选择 11 2.1.3 电路功能与结构分析 12 2.2 伺服驱动器的控制逻辑 13 2.2.1 驱动器输入输出信号端子 13 2.2.2 电机运行驱动控制逻辑 13 2.3 CPLD内部逻辑的实现 14 2.4 伺服驱动器接口电路 16 2.5 编码器信号的返回与处理 17 2.6 状态信号的返回与处理 18 2.7 控制单元的电压设计 19 3 前端控制器固件设计 20 3.1 通信协议的定义 20 3.2 固件设计 23 3.3 脉冲命令的执行处理 25 3.4 停转命令的执行处理 27 3.5 电容校准命令处理 27 4 实验测试及结果 29 4.1 ICRH系统操作界面 29 4.2 测试内容与测试方法 30 4.3 测试结果及结果分析 32 结束语 34 参考文献 35 附录1 单片机程序 36 附录2 CPLD程序 50 附录3 电路图及PCB版图 53 ICRH远程天线调配系统前端控制器的设计 摘要：ICRH天线调配系统的工作环境和工作要求对电容调配控制系统的设计与实现提出了很高的要求，因此，构建一个可靠的、精准的、易操控控制系统是非常重要的。本课题要设计的前端控制器是ICRH天线远程电容调配系统的一个关键控制模块。前端控制器直接接收远程控制终端的控制命令，按命令执行规定的操作，并检测执行结果和当前状态返回给远程控制终端。 本文在充分分析了ICRH系统工作原理和控制要求的基础上，对前端控制器的功能需求进行了深刻分析，完成了前端控制器的硬件电路和固件设计、调试工作和实验测试工作，给出了测试结果，并对测试结果进行了分析。电路设计时充分考虑了特定的工作环境、功能需求以及可扩展性，采用CPU+CPLD的控制结构。CPU主要用于通信控制、数据处理以及伺服系统工作状态配置，CPLD则用于实现电机运行的控制逻辑并对返回信号进行处理，二者之间采用总线交换数据。CPU和CPLD等主要芯片选用工业级芯片，对输入输出采用严格的隔离、退耦和电磁屏蔽措施，保证电路的可靠性。固件设计时充分考虑了可能出现的精确定位、电容安全、误差消除以及可靠性等关键问题。固件中自定义了RS485应用层协议，其特点是精简、多种差错控制，从而保障了执行效率和通信的可靠性。为了进一步保证控制精度，在固件设计时对发出的脉冲指令和实际返回编码器指令进行实时监视，并对偏差自动校正，另外协议设置了校准命令可以消除误差积累。实验测试着重对控制器的可靠性、响应速度、误差校准以及定位精度进行了反复实验和分析，结论是达到了预期的设计要求。 关键词：ICRH天线远程调配系统，电容调配，前端控制器，硬件，固件 Abstract: The ICRH antenna mixed systems work conditions and requirement set high request to the design and realization of remote control system of vacuum tuning capacitor, therefore, constructing one reliably, accurate control system easy to control is very important. The front controller designed in this topic is a key control module of the ICRH antenna long-distance electric capacity system, which receives control command directly from the remote control terminal, executives commands according to the order, examines the result, returns the result and the current condition to the remote control terminal. On the basees of analyzing the