摘 要

随着微电子技术大规模集成电路技术的发展，计算机芯片技术也获得了高速的发展。其中DSPIC数字信号处理器是一款结合了16位单片机的控制特点和数字信号处理器高速运算优点的一种新型的芯片，随着不断的更新换代，并向高速化、通用化、应用化和提高性价比等方向发展。本设计就是将DSPIC数字信号处理器作为主控芯片应用到CO2激光接口模块设计中去，是对高性能、低成本CO2激光接口模块设计研究的一种新尝试。

本设计选用DSPIC33EP256MU806作为主控芯片并搭建其外围的硬件电路，用MPLAB IDE开发环境编写其程序，再用以太网接口实现其与上位机之间的数据传输，设计出符合要求及技术发展的CO2激光接口模块。

在CO2激光接口模块设计实现的阐述上，本文将重点放在三个方面上来论述，具体研究内容如下：

1.对基于DSPIC数字信号处理器的CO2激光接口进行硬件电路设计，主要包括对主电机控制电路、输入输出电路和电源电路等电路进行设计。

2.在以DSPIC数字信号处理器为主控芯片搭建的外围电路的基础上，进行该部分的软件设计，主要实现主电机、以太网接口、DA转换器等设备的功能实现。

3. 以W5500芯片为主控芯片的以太网接口，在此基础进行设计和相关代码的编码，完成对运行情况的监控。

关键词：DSPIC，以太网接口，CO2激光接口

Abstract

With the development of the electronic technology, the technology of the computer chip is also developed rapidly.. The DSPIC digital signal processor is a combination of 16 bit single-chip microcomputer control and digital signal processor speed advantages of a new type of chip, with the upgrading and updating, and to develop in the direction of high speed, generalization, application and improve the cost and other. This design is the DSPIC digital signal processor as the main control chip applied to CO2 laser interface module design to, is of high performance and low cost CO2 laser interface module design and research of a new attempt.

This design use DSPIC33EP256MU806 as main control chip and build the peripheral hardware circuit, using MPLAB IDE development environment to write the program, and then the Ethernet interface to achieve data transmission between PC and design conforms to the requirements and the development of the technology of CO2 laser interface module.

In the CO2 laser interface module design and implementation, this paper will focus on three aspects, the specific research content as follows:

1 the hardware circuit design of the CO2 laser interface based on the DSPIC digital signal processor is designed, including the main motor control circuit, the input and output circuit and the power circuit..

2. In the DSPIC digital signal processor as the main control chip to build a peripheral circuit based on, the part of software design, mainly to achieve the function of the main motor, Ethernet interface, DA converter equipment implementation.

3 W5500 chip based Ethernet interface, based on the design and coding of the relevant code, complete the monitoring of the operation.

Keywords: DSPIC, Ethernet interface, CO2 laser interface

目 录

1 绪论

1.1 课题研究的背景及意义...................................................5

1.2 课题研究的来源.........................................................5

1.3 国内外现状及趋势.......................................................6

1.4 论文主要研究内容.......................................................7

2 CO2激光接口的硬件设计

2.1 主控芯片MCU 选型.......................................................8

2.2 DSPIC33E806介绍.......................................................8

2.3 DA转换................................................................9

2.4 供电源电路.............................................................15

2.5 本章小结...............................................................15

3 以太网接口

3.1 以太网接口芯片选用.....................................................16

3.2 主机接口...............................................................18

3.3 本章小结...............................................................21

4 CO2激光接口的软件编程设计

4.1主程序.................................................................22

4.2 DA转换.................................................................23

4.3 时钟...................................................................24

4.4 SPI模块................................................................25

4.5 本章小结...............................................................26

5 总结与展望

5.1 总结..................................................................27

5.2 展望..................................................................28

6 参考文献..................................................................30

7 附录..................................................................... 31

1 绪论

1.1课题研究的背景及意义

激光切割与其他切割方法相比，具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等优点。激光真正广泛的应用在加工领域是在80年代的快速横流和轴流CO2激光器出现后，并在近十年得到了飞速发展。CO2激光器效率高、光束质量好、功率范围大，即能连续又能脉冲输出，且运行费用低，这使得其在材料加工领域具有广泛的应用。 目前国内激光器的核心控制部分大多都采用可编程控制器PLC进行控制。但随着技术的不断更新和发展，电子市场对激光器的智能化要求越来越高，因此大功率轴快流CO2激光器功能的需要不断的扩展。PLC在数据处理和通信方面的短板已经成为制约其发展的瓶颈。目前采用可编程控制器为核心的控制系统有控制功能简单、控制精度较低、数据算法较少、工作速度低、系统扩展困难等缺点，无法满足日益发展的应用要求。现在市场上的数控系统很多，功能也很强大，以PA8000数控系统为例，若将此款的控制系统应用在CO2激光器控制上，就需要一个接口模块来实现数控系统和激光器之间的连接。

CO2激光器的优点在于工作介质均匀、结构简单、操作方便、能长时间稳定地连续工作、光束质量好、效率高、造价低等。具体突出的优势如下：