基于ARM 控制器的渗炭炉温度控制系统的设计.pdf

基于ARM 控制器的渗炭炉温度控制系统的设计 作者：辽宁工程技术大学 王强 彭继慎 陈伟华 关键词：ARM 控制器，渗碳炉，可控硅 摘要：为了较理想地解决对渗炭炉中被加热物件温度的测量与控制问题，运用必威体育精装版嵌入式控 制器ARM7TDMI 处理器设计了一个炉温控制系统，介绍了该系统的硬件电路设计和软件设 计。实践证明，运用ARM 控制器系统的稳态精度达到±1℃以内，完全满足设计的要求。 渗碳过程工件质量主要取决于对温度的控制，当今市场中温度控制成型的产品均以单片 机为控制器。由于一般单片机的速度比较慢，更重要的是其ROM 和RAM 空间比较小，不 能运行较大程序，而基于多任务的操作系统需要的任务堆栈很多，需要的RAM 空间很大， 故其在发展上受到了很大限制。其欢在开发环境上，DSP 需要开发用的仿真器，其价格比 较贵，因此本设计排除了使用DSP 。ARM 系列的ARM7TDM1 核嵌入式处理器目前应用得 较多，价格比较低，性价比较好，还有免费的开发工具ARM SDT ，再配以简单的JTAG 仿 真器，就可以运行嵌入式开发，因此本设计选用韩国三星公司的 S3C44BOX 芯片作为主控 制器。 1 Samsung S3C4480X 芯片简介 Samsung S3C44BOX 微处理器采用0 ．25 μm CMOS 工艺制造，特别适合应用于对成本 和功耗敏感的场合。所有的S3C44BOX 都采用新的总线结构——SAMBA Ⅱ(Samsung ARM CPU 嵌入式控制器总线结构) 。S3C44BOX 最突出的特点是其CPU 核采用ARM 公司的 16/32 位ARM7TDMI PISC 结构(主频为66MHz，最高可达75MHz) 。ARM7TDMI 系列扩充 包括 Thumb 协处理器、片上 ICE 中断调试支持和 32 位硬件乘法器。S3C44BOX 通过在 ARM7TDMI 内容的基础上扩展一系列完整的通用外围器件，使系统费用降至最低，免除了 增加附加配置的需要。集成的片上功能描述如下： ·在ARMTTDMI 的基础上增加8KB 的Cache ； ·外部扩充存储器控制器(FP/EDO/SDRAM 控制，片选逻辑) ； ·LCD 控制器(最大支持256 色的DSTN) ，并带有一个专用DMA 通道的LCD 控制器； ·2 个通用DMA 通道，2 个带外部请求管脚的DMA 通道； ·2 个带有握手协议的UART ，1 个SIO； ·1 个多主机I2C 总线控制器； ·1 个ⅡS 总线控制器； ·5 个PWM 定时器及1 个内部定时器； ·看门狗定时器； ·71 个通用可缩程I ／O 口，8 个外部中断源； ·功耗控制模式：正常、低、休眠和停止； ·8 路10 位ADC ； ·具有日历功能的RTC(实时时钟) ； ·带PLL 的片上时钟发生器。 采用S3C44BOX 开发的通用嵌入式系统原理框图如图l 所示。 2 炉温控制系统的硬件设计 温度控制系统采用三相可控硅调电压法调节温度，整个系统采用韩国三星公司的 S3C44BOX(16 ／32 位)作为主控制器，并采用Casio 的CMD520TTOO-Cl 型LED 显示，触 摸屏为阿尔卑斯电气(Alps E1ectrie)株式会社的ALPS 9 ，此外还有一个通信串口、A/D 转换 器、存储器Flash ROM 、SDRAM、3 个三相可控硅等。外部CPU 晶振为8MHz，系统内部 时钟为66MHz 。系统硬件原理框图如图2 所示。 2 ．1 存储器 本设计中的程序存储器选择一片 2MB ×l6 位的 Flash(SST39VFl60)和一片 4M ×l6 位的 SDRAM(HY57V65160B)。其存储器电路连接图如图3、图4 所示。 如图3 所示，处理器是通过片选信号NGCSO 与片外Flhsh 芯片连接。由于是16 位Flash ， 所以CPU 的地址线A1~A20 分别与Flash 的地址线A0~A19 连接。如图4 所示，SDRAM 分 为4 个Bank ，每个Bank 的容量为1M×l6 位。Bank 的地址由BAl 、BA0 决定，00 对应Bank0 ， 0l 对应Bankl ，lO 对应Bank2 ，11 对应Bank3 。在每个Bank 中，分别用行地址脉冲选通RAS 和列地址脉冲选通CAS 进行寻址