基于STM32的不发热选针器控制板设计

常熟理工学院毕业设计（论文）本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）题目 基于 STM32 的不发热选针器控制板的设计学 院 物理与电子工程学院 年 级 2010 专 业 电子科学与技术 班 级 102 学 号 050210220 学生姓名 王军 指导教师 周平 职 称 讲 师 论文提交日期 2014-04-22 常熟理工学院毕业设计（论文）2常熟理工学院毕业设计（论文）基于 STM32 的不发热选针器控制板设计摘 要目前市场上电脑提花机选针器采用 8 位数据与地址分时总线方式实现地址匹配与数据控制。其中每个选针器含有 8 个选针刀头，其地址采用 8 位拨码开关实现设置，选针器的开关通过 13v，-13v 恒压控制，存在选针器发热量大，温度高，长时间使用过程中损坏比率高等缺点。本文研究是在了解电脑提花机控制原理的基础上，改进选针器控制方案，实现软件配置地址、PWM 方式控制选针器动作。同时预留 CAN 总线接口，兼容8 位并行总线方式控制电路，实现使用方便、达到降低待机温度，提高选针器寿命的目的。关键词： 不发热选针器 STM32 PWM CAN 总线常熟理工学院毕业设计（论文）IDesign of no fever needle selector control board based on STM32AbstractCurrently, the market computer jacquard needle selector uses 8-bit data and address bus sharing ways to achieve address matches the data control. Wherein each needle selector contains eight elected knife head, its address using eight DIP switches set to achieve, through the needle selector switch 13v,-13v constant pressure control, there is a needle selector heat, high temperature, damage during prolonged use of the ratio of the disadvantages.This study is to understand the basic principles of computer controlled jacquard on improved needle selection control programs to achieve software configuration address, PWM controlled needle selector action to achieve ease of use. Meanwhile reserve CAN bus interface, compatible with 8-bit parallel bus control circuit, to reduce the standby temperature, increase the life of needle selector purposes.Key Words: no fever needle selector；STM32;PWM；CAN bus control常熟理工学院毕业设计（论文）II目录1. 绪论 .11.1 电脑提花机选针器的国内外现状 .11.2 研究不发热选针器的目的和意义 .22.2 主控电路模块 .42.2.1 微处理器的选定 .42.2.2 CPU 供电电压转换 .42.2.3 SWD 下载接口 .52.3 选针器的地址、数据信号的采集 .52.4 选针器刀头驱动模块电路 .62.4.1 方案一单路控制驱动 .62.4.2 方案二 PWM 两路控制驱动 .72.4 预留的 CAN 总线控制方案 .83.不发热选针器软件设计 .93.1 软件设计方案 .93.2 数据和控制信号端口说明 .103.2.1 信号端口配置 .103.2.2 ALE、WR 中断配置 .113.3 触发 PWM 使能的 Tim 模块 .123.3.1 定时器函数配置 .133.3.2 中断优先级函数配置 .133.3.3 定时器初始化 .143.3.4 8ms 定时器中断服务程序 .143.4 PWM 控制模块 .163.4.1 PWM 定时函数 .163.4.2 PWM 波形参数分析及确定 .183.4.3 PWM 波形及现象图 .22常熟理工学院毕业设计（论文）III结束语 .24参考文献 .26致谢 .27附 录 .28附录一：不发热选针器设计原理图 .28附录二：元器件清单 .29常熟理工学院毕业设计（论文）01. 绪论1.1 电脑提花机选针器的国内外现状近些年来，欧美发达国家不仅加快对新织物产品开发步伐，而且将重点更放在了追求针织服装的智能化、数字化、网络化及可视化。 2面对花型图像的丰富多样化，人们开始着手借助于计算机对花型进行设计、分解。 目前针织机械借助于高科技术已经到达了一个世界较高的水平。从一开始的电子选针器由计算机数字化控制，到后来的可以自动卷罗布；这期间市场和企业的运营模式也在潜移默化地在随着改变，从计算机控制单个针织机器发展到目前的控制多台机器，生产管理也从早期的工人近距离看护，发展到利用远程生产管理系统进行管理。与当前经济的不断发展一致，人们的生活水平也转移到另一个层次，从我们吃的食物，穿的衣服，从日常使用通讯、交通工具，再到我们生活的现实环境到虚拟的网络世界，处处体现着人们不断增长的物质需求和文化需要。同时伴随着我们更深地涉入到国际化的舞台市场中，国民也对新颖的、时尚的富有创造性的针织产品的需求量越来越大。产品的快速化，规模化、功能化、个性化、品牌化和时尚化这就是现代针织工业的发展趋势，针织企业和产业规模越来越大，产品品牌的发展也越来越得到了重视和发展。产品品牌的发展在针织企业和产业规模的推动下，越来越受到人们的关注与重视。也就是在人们对所有这些无形的更替的重视下，市场无形中对编织生产所需的针织机械提出了越来越高的要求。在日益剧增的社会需求下，反观我国针织机械产品，目前还不够成熟，还不能满足人们的追求需要以及适应目前针织工业发展的需要。所以历年来在整个纺织机械进口中，针织机械进口量居高不下，占了其中较大的比重。因此，我国必须加快针织机械的研究和发展的步伐，特别是把研究重点移到我国的电脑针织机械产品的发展上。据统计：服装行业的用料上，发达国家针织面料占50%以上，而我国占有的尚不足 20%；在面临着每年国内仍还需进口针织面料近40 亿米、国内的 50000 台符合生产标准的针织机械中只有少量的在生产中、高档面料、国内针织大圆机的市场需求 5000 台，国产针织机械的市场却不足 20%常熟理工学院毕业设计（论文）1等一系列的问题下，针织机械的研发变得很有必要性。针织机械的落后不仅影响了纺织行业产品结构的调整，同样也制约了纺织面料质量的提高，也限制了纺织品在国市场的竞争能力。我国针织机技术与世界先进技术存在不小的差距。国外电脑针织机械行业的起步比较早，历史悠久，技术领先。在中国电脑针织机械行业起步晚，尽管近年来高速发展显示，部分产品已经取得很大的成就，但是整个针织行业的技术水平仍与国外企业存在一定差距。这也映证了一个事实，在一定程度上，技术上的劣势制约着我国电脑针织机械行业的发展。1.2 研究不发热选针器的目的和意义选针器作为针织提花圆机控制系统的最终执行部件，它的功能包含：接收上层发送的数据信号，地址信号；比较地址信号和拨码开关的地址是否一致；完成选针器的选择、选针器控制信号的输入、选针器信号的锁存、选针器刀片驱动等工作。可是由于选针器的长时间工作、工作环境的约束导致其很容易发热，影响着它的使用寿命。为了适应针织市场的需要，对于不发热的选针器的控制板的研究成了必不可少的一部分。“针织服装电脑提花大圆机数字化制造”项目研制中很重要的一部分就是电子选针控制系统。在圆机制造的经验和存量资产的影响下，该系统不断挖掘针织开发和生产潜能，同时带动我国针织服装机械走向代替进口产品的步伐，扩大我国针织产业的国内外市场，提高我国针织圆机在国外的竞争力。常熟理工学院毕业设计（论文）22. 不发热选针器硬件电路设计2.1 整体构架首先了解电脑提花机的控制结构与工作原理，再来把问题分解成各个不同的模块，逐个进行攻破。在此基础上是对控制板的输入信号进行设计，即手持式的编码信号设计；在经过对电脑提花机的控制结构、工作原理的整体分析后，得知发送编码信号的时候是先送地址，后发送数据，并考虑到选针器 1144 对应的地址已被占用，所以在发送数据的时候需要提前预留这些数据地址。本文利用编程使得输入的值对应某个特殊的值，并由这个值反映对应的选针器，这形成一个编码和译码的过程。采用这样的使用处理器方式是一种可靠性很高的向各选针器的地址匹配与数据控制，由此一来就省去原先的 8 位拨码开关，提高系统的可靠性。再来根据要求实现 CAN 总线控制、PWM 方式控制选针器动作，所以本次研究选用了具有 PWM 方式控制的 STM32F103C8T6 型号微控处理器芯片。在学习STM32 的过程中慢慢从中掌握到 CAN 总线控制的方式、如何根据选针器的动态性能参数设计 PWM 控制算法等，实现“不发热”效果。系统框架图如图 2.1： CAN PWM图 2 -1常熟理工学院毕业设计（论文）32.2 主控电路模块2.2.1 微处理器的选定此次设计采用意法半导体（ST）公司开发的具有 Cortex-M3 内核的 ARM 控制器 STM32F103C8T6 作为主控制器。STM32 系列的微处理器被定义作为新一代“超级单片机”就是基于它具有 32 位 RISC 处理器、低功耗、高性能模拟技术、JTAG 仿真调试等特点，再加上目前市场上成熟的、丰富的技术资料和完善的开发工具，方便的使用方式，因此具有极高的性价比。在本文中选用的STM32F103C8T6 这款增强型处理器。工作频率可以达到 72MHZ，内置 64KB 的Flash 和 20KB 的 SRAM，具有 48 个引脚，37 个输入输出，外围的 PWM 这些也满足了此次设计的要求。处理器最小系统图如图 2-1-1。