做微波炉变压器点焊机，程序设计

xyz123123 · 发表于 2020-3-1 15:32

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本帖最后由 xyz123123 于 2020-3-5 18:48 编辑

《http://www.shoudian.org/forum.php?mod=viewthread&tid=1505742 做微波炉变压器点焊机，先做控制板》
接下来是程序设计。

电路板焊好后，首先要闪个灯，以确认基本正常。

while (1)
{
LED_PIN = ~LED_PIN;
Delay_ms(500);
}

复制代码

延时在很多地方用到，如液晶屏接口时序控制，蜂鸣器，液晶屏文字显示停留时间，焊接时间控制等。因此做成一个子程序。
Keil C51调用函数时传递参数、LCALL、函数返回的RET，开销是固定的。在C程序中嵌入汇编指令，在计数判断各分支插入适当的NOP指令，保证跳或不跳都耗同样的时间，就能实现准确延时若干个机器周期。

使用12MHz晶振时，传统51单片机一个机器周期是1μs，比较简洁。延时函数就写成

void Delay_us(int8u t);

复制代码

1个字节只能计到255μs，适用于电路时序控制等需要十几～一两百微秒延时的地方。

8位的51单片机处理16位数要复杂一点，因此另写一个

void Delay_us_2(int16u t);

复制代码

参数是2字节整数，可实现几十～65535μs的延时。

当超过上百毫秒时，就不需精确到微秒程度了，可调用刚才的Delay_us_2()。

void Delay_ms(int16u t)
{
while (t != 0)
{
Delay_us_2(99x);
t -= 1;
}
}

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xyz123123 · 发表于 2020-3-1 15:41

本帖最后由 xyz123123 于 2020-3-5 18:49 编辑

接下来要点亮液晶屏。

大众款1602字符屏，控制芯片一般是HD44780或相似的。
虽是大众款，可芯片手册难见一份准确的，连初始化的几条指令流程都讲得不太清晰，各兼容芯片的手册都差不多。日货一向小气，估计自该芯片面世起也是能用就得了，内部逻辑结构、设计意图、应用细节，只有设计此芯片的那几个人自珍了。所以拿它来简单用用即可，没多少好考究的。

虽然芯片规格称接口速度能到1MHz，但液晶模块里PCB走线细且长，又未适当接电源退耦电容，用示波器观察可见波形边沿形状不好。所以将控制脉冲放慢到2～3μs。

使用12MHz晶振时，传统51单片机一条指令一两μs，和HD44780配合较合适。现今的单时钟周期51单片机或其它高速单片机主频十几MHz以上，1μs能运行十多条指令，受影响明显。
虽然HD44780提供BUSY信号可查询，但控制指令总共就清屏、设置模式、设置光标、读写数据、读写地址这几条，执行耗时都是固定的，没必要去读BUSY信号。
况且读BUSY信号这个操作本身也和其它指令一样速度不高。
再有，网上见的资料大多没提到，读BUSY信号这个操作还须等上一次指令之后好几十微秒才能进行。呃，除了清屏、归零两条指令耗时1.5ms外，其它指令耗时均才37μs，比读BUSY信号还快咧

。

uikyhuang · 发表于 2020-3-1 15:46

支持大神，编程我玩不来

xyz123123 · 发表于 2020-3-1 16:07

本帖最后由 xyz123123 于 2020-3-1 23:15 编辑

HD44780每行的显存是40个字符，1602屏每行只可显示16个字符。
屏幕滚动的功能似乎没什么用，估计不太会用它去做滚动广告、屏保之类的吧。对显示效果要求不高，一般也不会去搞两屏内容快速切换。
因此写几个常用的功能就够。

void LcdLocate(int8u row, int8u col); //指定字符显示位置。
void LcdPrint(int8u c); //显示一个字符。
void LcdPrintString(int8u row, int8u col, int8u *str); //依次显示str中的字符，直至'\0'。不考虑超出16列、换行之类的。
void LcdClearRow(int8u row); //其实就是从行首位置起显示16个空格。

复制代码

例如，程序初始的界面：

LcdInit();
LcdPrintString(1, 1, " Spot Welder");
LcdPrintString(2, 1, " 2020-02");

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xyz123123 · 发表于 2020-3-1 17:50

本帖最后由 xyz123123 于 2020-3-15 21:57 编辑

接下来是按键。

设置一个定时中断，每1ms扫描一遍按键，记录每个按键的状态、持续时间。当连续若干次的状态不变时，才认为按键已稳定。
一般微动开关的按键抖动多在5ms以内。若要过滤50Hz市电线路的干扰，可将判断时间加长到几十毫秒，不过按键的响应也会相应延迟。这个时间值可做进参数设置功能里，让用户自由变更。

在菜单操作中，按＋、－键调节数值时，短按一次增减1步长，若持续按键达一两秒则连续自动调节，例如一秒重复10次。
大范围的调节，例如“触发延迟10～15000μs，调节步长10μs”，一秒重复10次的话，持续按键要150秒才能调到头，显然太久。一般按着键十几秒估计就令人厌烦了。
因此须判断当持续按键超过例如3秒后，进一步加速，例如一秒重复100次。

有些产品按键很少，看似简洁，但用起来要区分短按、长按，功能复用太多，很麻烦。
这里准备6个按键：设置，取消，减，增，确认，焊接。
按〖设置〗进入参数设置菜单，〖减〗〖增〗移动光标，〖确认〗进入该项，〖取消〗退回上一级菜单。
在参数项目中，按〖减〗〖增〗进行调节，持续按着可快速调节，按〖确认〗保存，〖取消〗则放弃更改。

调试观察，扫描一次6个按键要耗好几百步。传统51单片机接12MHz晶振时，1ms里有六七百μs都用来处理按键了。
简单控制类的应用通常运算量不多，需要的是响应速度。按上述情况，若不用高优先级中断，就要等几百微秒处理完按键之后再来响应其它事件，而且剩下的处理能力只剩两百多步了。
例如控制步进电机，一圈200个脉冲，每秒5转，则每1ms要处理一个脉冲，1ms内只剩两百多μs来处理，较吃力。
换成现今的单周期51，速度翻十几倍，1ms里只用去了几十μs，能充分迅速地响应其它事件。

现在做这个点焊机控制，没什么需要高速响应的控制，焊接动作那几百毫秒精确计时期间可暂停按键、液晶屏等其它处理，大众款51足以胜任了。

iso · 发表于 2020-3-1 17:58

你是高手，厉害

金芒果 · 发表于 2020-3-1 19:23

学习高手编程

xyz123123 · 发表于 2020-3-1 20:06

本帖最后由 xyz123123 于 2020-3-5 18:50 编辑

接下来是存储器。

需要保存的几个参数：
  交流电过零点之后多久触发。
  第一次焊接时间。
  第一次焊接之后等待时间。
  第二次焊接时间。
  第二次焊接之后等待时间。

交流过零检测电路是个电压比较器，检测到电压低于一定值时动作，在零点左右产生一个约1ms宽的脉冲。
程序可能是在零点之前捕捉到，则延时几百μs后即零点。或是零点之后才捕捉到，则下个半波零点是9点几ms之后。
为了保持磁平衡，令变压器每次通电整数个全波，因此零点之后才捕捉到的，下个过零点选在19点几ms之后。
于是，该参数的设置范围是0～20000μs。
整机做好后，用示波器观察程序捕捉到的零点时刻，减去接触器机械动作延迟时间，来做设定。小继电器的动作时间大概是数毫秒，大个头的接触器不知如何。
不用示波器的话，也可观察接触器触点通断时的火花，调节达到火花最小即可。

据说先短焊第一次，可去除氧化层、预热，紧接着焊第二次，这样的效果好。因此预留了两组焊接、等待的时间参数。
为了保持磁平衡，焊接时间取20ms的整数倍，范围定20～2000ms吧。
焊接时间也可短到10ms的倍数，程序里只要记录是在正半周还是负半周的过零点触发的，下次交换即可。估计20ms够短了，先不考虑太复杂的。

焊接之间的间隔，感觉100～2000ms范围可以了。

AT24Cxx存储器，便宜，IIC接口不复杂。
为防芯片上电自动复位失败，程序应对其发指令复位。方法见芯片手册，通常发至多9个SCL时钟就能完成。
只读写几个字节，不需考虑连续读写、页长度之类的，做两个子程序就好。