氣門是汽車發(fā)動機的重要零部件，是控制氣缸吸入混合氣或排出廢氣的閥門，形狀呈菌形、平項，頭部外緣做成圓錐面與氣門座相配合。氣門質量的好壞直接影響著發(fā)動機的動力和油耗。隨著汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，對氣門品種和數量的需求愈來愈多，同時對質量要求也越來越高。

　　目前氣門的生產毛坯成型工藝主要有兩種：擠壓成型法和電熱鐓粗法。對比擠壓成型法，電熱鐓粗法投資少，節(jié)能高效，是國內氣門毛坯的主要生產方式，如圖1所示為氣門棒料、氣門鐓件和氣門半成品。電熱鐓粗工藝是利用工件本身的電阻，在通以低電壓大電流同時對其施加外力，當工件被加熱到塑性變形溫度時逐漸被鐓粗的過程。

　　2 嵌入式智能電鐓控制系統(tǒng)的設計

　　2．1 電鐓控制系統(tǒng)結構

　　電鐓機控制系統(tǒng)主要是實現電熱鐓粗工作過程中電流、壓力和上下料的控制。嵌入式智能電鐓機控制系統(tǒng)的硬件設計主要采用以ARM7微處理器為核心的硬件平臺，系統(tǒng)結構如圖2所示。

　　控制器根據預設參數，通過總線驅動D／A控制鐓粗頂鍛壓力、鐓粗電流、砧子回退的速度。位移和溫度等參數由傳感器讀取，經過比較計算之后再經總線輸出，實現閉環(huán)控制。自動上下料機械手的控制使用光電隔離分隔電磁閥與核心板電信號，提高抗干擾能力；鐓粗過程中的狀態(tài)和參數分別通過信號指示燈和LCD屏監(jiān)控顯示；同時LCD觸摸屏還具有參數輸入和調試控制功能。

　　2．2 電鐓系統(tǒng)控制流程

　　電鐓工藝是根據朔性力學和傳熱學原理，利用工件本身的電阻，通過控制加載在工件上的電流和壓力，使工件通電發(fā)熱，當工件被加熱到塑性變形溫度時逐漸被鐓粗成型。在嵌入式智能電鐓機上，還設計有自動上下料機械手，實現電鐓過程的連續(xù)自動生產。設計中，將電鐓控制過程分為：上料，預熱，上料復位，熱鐓，上料準備，熱鐓結束，熱鐓復位，下料等過程。

　　在這些過程中，動作之間的協(xié)調配合不但可以提高生產效率，而且還可以提高加工質量。采用嵌入式實時操作系統(tǒng)，可以大大優(yōu)化工作過程中各動作的協(xié)調配合。μC／OS-II是一種可剝奪內核的實時多任務操作系統(tǒng)，具有良好的實時性能和多任務功能，結構小巧、執(zhí)行效率高、占用空間小。在μC／OS-Ⅱ操作系統(tǒng)上，將控制流程中的一些加工步驟并行觸發(fā)，使加工流程更加緊湊高效，有助于提高電鐓生產效率。

　　2．3 核心控制電路

　　核心控制電路是嵌入式硬件的最小系統(tǒng)，存儲操作系統(tǒng)、應用軟件及提供硬件運行平臺。在核心控制系統(tǒng)中主要是采用ARM微處理器作為主控制器，電鐓機的控制軟件和工藝參數文件保存在2MB的NorFlash中，控制程序在8MB的SDRAM中執(zhí)行。RS232通信接口用于PC機下載程序和反饋硬件平臺的調試信息。JTAG是微處理器配置的調試接口，可以使用仿真器通過JTAG接口對硬件平臺進行仿真調試；同時，JTAG接口還可以實現Nor Flash程序固化功能。微處理器芯片已經提供了LCD控制器，因此不需要外接控制器，使用方便。數據總線輸出壓力、速度、電壓等數據信號量，要經過總線驅動器保證數據的傳輸無誤。AD輸入經電平轉換后直接輸入到處理器上。

　　2．4 基于μC／OS—II的控制系統(tǒng)設計

　　嵌入式智能電鐓控制系統(tǒng)在ARM7內核的S3C4480微處理器上移植了μC／OS-II，并開發(fā)了電鐓控制系統(tǒng)應用程序。整個控制系統(tǒng)分為6個任務：上料，下料，鐓粗缸，砧子缸，變壓器，人機界面。各任務優(yōu)先級從高到低如下分配：砧子缸8，鐓粗缸12，變壓器14，上料16，下料20，人機界面24。任務間通過預先創(chuàng)建的信號量進行任務切換。為了保證控制位移的實時采集，位移傳感器信號以中斷方式輸入。

　　人機界面在移植到S3C4480的μC／GUI基礎上設計。由于S3C4480有LCD控制器，所以在移植μC／GUI時，只需要移植μC／GUI驅動層9個函數。

　　LCD_L0_Init()； 初始化顯示屏并清屏；

　　LCD_L0_Rinit()； 重新初始化顯示屏，不清屏；

　　LCD_L0_Off()； 關閉LCD；

　　LCD_L0_On()； 開啟LCD；

　　LCD_L0_DrawBitmap()；畫位圖；

　　LCD_L0_DrawHLine()；繪水平線；

　　LCD_L0_DrawVLine()；繪垂直線；

　　LCD_L0_FillRect()； 矩形填充框：

　　LCD_L0_XorPixel； 反轉一個像素點：

　　移植完成以后，就可以直接在μC／GUI應用層上設計人機界面。通過其提供的窗口管理控件，為電鐓控制系統(tǒng)設計了主界面、參數設置界面、調試界面等窗口。在各窗口下，根據功能設置的不同，分別創(chuàng)建了l～4個子窗口。重繪函數通過LCD觸摸屏或者時鐘信號激活，發(fā)送信號量后，由系統(tǒng)調度刷新LCD顯示屏。人機界面簡單方便，操作設計人性化。