功率型超声作为超声波技术研究方向之一,将其应用于制造业领域,可以有效改善产品质量、提高生产效率、降低制造成本。超声波发生器用于驱动并控制换能器稳定的运行,是功率型超声设备中的核心,其逐渐向着集成、智能、数字化方向发展。目前其技术状态无法满足我国生产制造等领域的需求,其市场应用前景及创造巨大的经济效益能力促使我们加大设备研发力度。本课题以数字化超声波发生器作为研究对象,基于恩智浦半导体公司的微控制器MKE06Z128VLK4作为控制核心,在充分了解了其系统组成、工作原理、发展趋势、存在的技术问题,并深入探讨KE06微控制器性能、功能模块的应用、控制方法的基础上,研究设计输出频率35kHz、功率800W,适用于功率型超声切割的数字化超声波发生器,使其具有输出性能稳定、频率自动跟踪、良好人机交互等功能。本课题所设计研制的数字化超声波发生器包括硬件电路组成及基于KE06微控制器的软件控制程序。首先,整机的硬件电路由功率和控制电路两部分组成,其中功率电路由整流、滤波、高频逆变和阻抗匹配网络等组成,控制电路除微控制器KE06外,还包括逆变驱动模块、反馈电路、触摸屏显示电路等。以模块化、集成化的设计理念,完成各个功能模块电路设计、元器件的选型等工作,减小硬件电路复杂性、提高数字化水平。其次软件部分包括基于KE06微控制器的带有死区时间的互补PWM信号输出程序、频率跟踪程序、基于MODBUS串口通讯程序以及触摸屏人机交互界面设计。并对重点围绕KE06微控制器深入研究,包括FTM模块性能、软硬件抗干扰方法、位操作引擎程序优化方法、微控制器低功耗方法实现等,结合应用到控制系统软硬设计当中,以改善整体性能,提高控制效率及稳定性。结合Altium Designer电路原理图及PCB制作软件、CodeWarrior10.6微控制器编程软件、触摸屏人机界面设计软件,完成了数字化超声波发生器硬件设计及软件编程工作,制作了实验平台,完成系统调试、测试工作。最终实现系统工作稳定、频率跟踪有效、人机交互良好的功能。