2 器件選型和系統(tǒng)硬件組成

2.1 主要器件的選型

(1)CPU選型。系統(tǒng)控制單元的核心是完成控制任務所必須的關鍵電路，本設計以集成ARM公司高性能“Cortex-M3”內核的STM32F101C8T6為核心來設計激光電源的數字控制系統(tǒng)，發(fā)揮其高速、低功耗的功能，可以實現各種復雜控制功能，同時簡化激光電源控制部分的硬件結構，增強了自動化程度和功能擴展能力。

(2)人機界面選型。人機界面選用的是型號為FE2070的4線工業(yè)電阻觸摸屏，用它代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分離式按鍵控制和液晶顯示，用戶只要用手指輕輕地觸碰顯示屏上的圖符或文字就能實現對主機的操作，從而使激光電源的人機交互更為直截了當。

2.2 系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)的控制指令是由CPU發(fā)出的，負責系統(tǒng)的顯示和各項控制。STM32F101C8T6有3串口：一個連接IGBT控制板，一個連接HMI通信，一個連接PC用于控制系統(tǒng)升級。系統(tǒng)的硬件電路整體結構框圖如圖1所示。

激光器的開啟和預燃使用腳踏開關來實現，激光電源開光柵控制即為一個光柵開關，光柵電源的要求是當開機后，踩下腳踏開關，光柵電源就打開。光柵控制通過光耦輸出后，通過一個三極管來控制15V電源的通斷，從而控制光柵的開閉。激光電源中光斑的大小是通過驅動步進電機來實現的，步進電機控制透鏡的移動，從而調整激光的焦距，實現光斑調節(jié)。硬件電路中，光斑控制通過一個3PIN插座控制步進電機調節(jié)光斑直徑，為脈沖方向控制，三個PIN分別為GND、方向和脈沖。氣閥控制用于控制氣閥的開啟，報警檢測主要用于過溫檢測。

3 軟件實現

系統(tǒng)軟件主要分為三個部分：Modbus RTU通信處理程序，負責和HMI的通信；操作流程控制，瞬變脈沖的輸出；數字輸入和輸出量的處理；STM32的內部資源、FLASH容量和SRAM容量都比51單片機要豐富，對于本系統(tǒng)，非常適合用實時操作系統(tǒng)進行軟件的編寫，所以本系統(tǒng)采用了Keil自帶的RTX實時操作系統(tǒng)，共開啟了4個進程：Task_init()，Task1_Modbus()，Task2_Laser-CTL()和Task3_IO()；基本軟件流程圖如圖2所示.