基于ARM嵌入式热熔焊接机智能控制器的设计

　　热熔对接[1]焊技术是聚乙烯(PE)塑料管道户外最常用的连接技术，在同样密封和工作压力下有良好的经济性。热熔对接焊是采用热熔对焊接机来加热管道端面，使其熔化，迅速将其粘合，并保持一定的压力，经过冷却达到熔接的目的。焊接过程中，多余的熔融塑料被挤出，形成了焊接接头(焊口)。焊接接头的大小和形状直接影响管道焊接质量。目前国内热熔焊接机的控制器多使用多CPU的工作方式，而且多数以8位CPU为主，每个CPU分担不同的任务。8位单片机自身的资源相当有限，无论是I/O口、RAM、ROM、总线接口等都无法满足复杂系统的要求，因此必须要外扩I/O口扩展器件、大容量的存储器件、总线接口器件。这样，一方面加大了PCB设计的难度，另一方面由于外扩大量的器件，导致了系统可靠性下降。在数据分析和处理方面，由于处理速度慢，在焊口质量跟踪方面，目前国内所使用的热熔焊接机功能上还是很简单的。随着32位ARM的普及，市面上的ARM[2]芯片价格越来越低。片内集成了大容量的Flash与SRAM，还有多种常用的总线接口，并且时钟速率一般在40?MHz以上，这样为进一步提高热熔焊接机的自动化程度和热熔焊接机焊口质量跟踪的功能提供了可靠的平台。

　　1 ARM智能控制系统硬件设计

　　飞利浦公司的LPC2138处理器[3]是一款支持实时仿真和嵌入式跟踪的16/32位ARM7TDMI-STMCPU的微控制器，功耗低，性价比高，内置有32kB的静态RAM和512kB的Flash，2个8路10位ADC、10位DAC和多个32位定时器。综合考虑了热熔焊接机控制器的复杂性和32位ARM的优势。提出用ARM7作为主控制器的CPU。基于ARM的热熔焊接机具有强大的功能，实现了热熔焊接全自动化，具有操作纠错及错误信息管理功能，以及焊接数据的可追溯性。

　　1.1 主控制器结构

　　图1给出了嵌入式热熔焊接机控制器中主控制器的结构框图。

　　从图1中可以看出，嵌入式热熔焊接机控制器具有以下特点：

　　(1) LCD和键盘接口。实现丰富的人机交互界面，主要功能是显示、设置工艺参数，显示焊接曲线和设备状态。LCD采用240×64点阵、内置T6963C控制芯片的液晶模块。

　　(2) A/D转换。热熔焊接机有4路传感器，2路温度传感器，1路检测环境温度，1路检测加热板温度。其中1路压力传感器检测液压系统的压力;另一路位移传感器检测动卡套的行程。

　　(3)JTAG接口是调试接口。JTAG调试接口实现代码层的调试，可以设置断点、单点调试。

　　(4)RS-232接口是个复用端口。由于ARM7拥有2个异步串口UART0和UART1。一方面调试程序时，通过UART0连接ISP接口，另一方面通过UART1连接微型打印机。