摘要：
为适应数字式多功能焊机的遥控需求，研制了一种由单片机控制的多功能焊机遥控系统，该遥控器采用ATmega16单片机、 LM64128液晶显示面板，用键盘和编码器代替传统的开关和电位器，以较低的成本实现了实时、准确地完成对数字式焊机各类常用参数的调节以及对焊机运行过程进行有效监
控。
解决了传统遥控器对焊机参数调节、显示不精确，可调节参数少和可重复性差的问题。同时，该遥控器采用模块化的设计思想，具有良好的可移植性，可适用于不同控制系统的焊机。关键词：
遥控；多功能焊机；ATmega16；UART 中图分类号：TG409
文献标识码：
A 文章编号：
复合纸1001－2303(2010)06－0027－04第40卷第6期2010年6月
Vol．40No．6Jun．2010
Electric Welding Machine
蔡兴龙，王富林，张奕黄
(北京交通大学电气工程学院，北京100044)
Design of remote controller for multi-function welding machine based on ATmega16
CAI Xing-long ，WANG Fu-lin ，ZHANG Yi-huang
(School of Electrical Engineering ，Beijing Jiaotong University ，Beijing 100044，China)
Abstract ：To meet remote control requirements of the digital multi-function welding machine ，
a microprocessor-controlled remote control system for multi-function welding machine is developed．This remote controller uses ATmega16and LM64128liquid crystal display panel with the keyboard and encoder instead of the traditional switch and potentiometer．It achieves real-time and
accurate regulation of various commonly used welding parameters and effective machine operation monitoring ，and solves a problem of traditional remote controller that the adjustment and display of parameters is imprecise and fewer and hard to repeat．Moreover ，the controller is designed based on the thought of modular design ，and has good transplant ability．It can be used on various system．
Key words ：remote-control ；multi-function-welding machine ；ATmega16；UART
收稿日期：2009－09－23
作者简介：蔡兴龙(1986—)，男，山东泗水人，在读硕士，主要
从事数字式弧焊电源的研发工作
0前言
随着电子技术的不断发展，遥控技术在社会的
各个行业得到了广泛的应用，给各种设备的远距离
操作带来了很大的方便。
在焊接过程中，各种参数的调节通常是直接通过面板上的旋钮或开关来操作的，当电焊工离焊机的距离较近时比较方便，但是当距离较远或高空作业时，为了调节电流值，焊工必须往返或上下几层楼的路程，而且焊接参数还要经过几次的调节才能调到合适值，这样就给电焊工 的操作带来了极大的不便。
为使焊工能在远距离对各种焊接参数进行远程调节，设计了焊机专用遥控装置，它可以方便的远距离调节焊机焊接方式和各
焊接方式下的各项参数。
1硬件设计
遥控系统以ATmegal6为核心，由串行通信电路、编码器电路、液晶显示电路和键盘扫描电路组成，其系统框图如图1所示。整机电路原理如图2所示。由图2的电路可以看出，因采用了AVR 系列单片机ATmega16L ，不需要在数据线和控制线上外加锁存器，大大减少了外围器件的使用量，降低了电路的 复杂程度。
1．1单片机
ATMEL(爱特梅尔)公司的mega 系列单片机是8位单片机中第一个真正的RISC 结构的单片机。它采用了哈佛结构、大型快速存取寄存器组、快速的单周期指令系统以及单级流水线等先进技术，使得AVR 单片机具有高达1M IPS ／MHz 的高速运行处理能力。AVR 单片机拥有32个通用工作寄存器，每一个工作寄存器都相当于8051系列单片机中的累加器，从而避免了在传统结构中累加器和寄存器之间数据传送造成的瓶颈现象，这样大大提高了指令的运行效率和速度。
通用同步和异步串行接收器和转发器(USART)是一个高度灵活的串行通信设备，其主要特点为： (1)全双工操作(独立的串行接收和发送寄存器)，
异步或同步操作。(2)主机或从机提供时钟的同步操作。
(3)高精度的波特率发生器。(4)支持5、6、7、8或9个数据位和1个或2个停止位。
(5)硬件支持的奇偶校验操作，数据过速检测，帧错误检测。
(6)噪声滤波，包括错误的起始位检测，以及数字低通滤波器。
(7)三个独立的中断：发送结束中断、发送数据寄存器空中断和接收结束中断。
(8)多处理器通信模式，倍速异步通信模式。USART 分为三个主要部分：时钟发生器、发送器和接收器。控制寄存器由三个单元共享。时钟发生器包含同步逻辑，通过它将波特率发生器和从机同步操作所使用的外部输人时钟同步起来。发送器包括一个写缓冲器，串行移位寄存器，奇偶发生器
以及处理不同的帧格式所需的控制逻辑。
写缓冲器
研究与设计
第40卷
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可以保持连续发送数据而不会在数据帧之间引入延迟。由接收器具有时钟和数据复单元，它是USART 模块中最复杂的。恢复单元用于异步数据的接收。除了恢复单元，接收器还包括奇偶校验、控制逻辑、移位寄存器和以上两级接收缓冲器UDR。接收器支持与发送器相同的帧格式，而且可以检测帧错误，数据过速和奇偶校验错误。
1．2通信接口设计
遥控器与数字式逆变焊机之间的通信采用工业标准RS485通信接口。RS485通信协议具有以下的特点：
(1)RS485的电气特性：逻辑“1”以两线间的电压差为＋2～＋6V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为－2～－6V表示。接口信号电平比RS－232－C低，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL电平兼容，可方便与TTL电路连接。
冷却塔减震器
(2)RS485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。RS－485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信。
单片机利用RS485总线方式通信，在进行系统连接时，需要在两个单片机的RS485接口上加匹配电阻以消除信号的反射，还需要给信号传输线加一个固定的偏置电压以增加抗干扰能力。为了提高电路的通用性，方便嵌入式系统的使用，RS485接口电路设计如图2所示。
RS485电平转换电路采用芯片SN75176，它提供了485标准电平与TTL电平之间的转换，接收和发送部分可单独控制。在遥控器发送或接收数据之前先将SN75176的发送门或接收门打开，当PD2＝1时，发送门打开，接收门关闭；当PD2＝0时，接收门打开，发送门关闭。
1．3液晶显示、键盘扫描、编码器设计
液晶面板使用带有中文字库的LM64128液晶，该面板可以实现四行每行8个16位汉字或16个8位符显示，足以显示电焊机所有参数。液晶显示接口为CON20，该接口通过短路块可以自由选择串行传输或
并行传输，遥控器利用I／O口模拟串行传输。按键接口为CON11，按键采取外部上拉方式，并联电容消除干扰，端口采用PA口。编码器电路如图2所示，编码器采用中断方式操作，编码器的一个输出端连接到外部中断IN1接口，另一个输出端连接到PD4口。转动编码器时，通过扫描PD4口电平来实现参数调节。
2程序设计
2．1设计思路
由按键扫描程序获取键值来控制液晶显示面板的光标的移动以及参数选择。根据光标位置、当前焊接方式以及页码来选择需要调节的参数(包括焊接方式)，旋转编码器控制调节量。将该参数和调节量通过UART串行通信发送给焊接设备，焊接设备完成数据处理后，将处理结果发送回遥控器，并在遥控器上的液晶上显示出来。
2．2主程序
主程序流程如图3所示。主程序主要处理的是按键扫描程序、UART发送程序和液晶显示程序。通过定时器1溢出中断控制各个子程序的切换，
以完成遥控器功能。
表1
信息帧格式速效降温器
起始符
0x7eH
命令码
C
数据域
DATA
校验码
和校验
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研究与设计蔡兴龙等：基于ATmega16的多功能焊机遥控器设计第6期
29
焊接温度场分布，其中选择均匀热源模模拟可得到羊毛纸
更为满意的结果。
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帧起始符为一帧数据的起始标志，在接收时校
验该起始符可以保证完整接收到一帧数据。命令码可以确认该帧的作用，接受方根据接收到数据的命令码内容来完成数据处理或响应。数据域包括数据标识和数据、密码等，其结构随命令码的功能而改变。校验码为和校验字段包括1B ，即8位二进制比
特。
和校验由发送方生成，添加在帧尾，随信息帧一同发送，接收方按相同算法校验，如果不同，则视为出错。
一旦遥控器接收到数据，则起动接收中断服务程序，程序流程如图4所示，将该数据放到接收缓冲区中，接收到的数据以数组方式存储。每次接收到数据时都要检查帧起始符，一旦发现帧起始符不对，
则丢弃已接收数据。
接收完一帧数据后，要进行和校验，只有在校验正确后，才根据帧内容做出相应处理，若校验错误，则丢弃该帧数据，同时发送校验错误响应帧，通知发送方重新发送。
3结论
设计的遥控器已制作出样机，经现场安装调试运行证明其性能稳定，完全能满足焊接的需要，可对大多数电焊机包括气保焊机、氩弧焊机以及其他需远程控制的焊接设备进行改装或放入厂家产品中，使其具有遥控功能，便于焊接过程的顺利进行。
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图
4接收中断服务程序
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研究与设计
肖冯等：T 型角接头焊接热源模型研究第
6期
豫公网安备41160202000603
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