基于单片机的布袋除尘器控制系统设计

IDesignofControlSystemofClothBagDusterBasedonSingleChipMicrocomputerAbstract:Morethan99.9%ofthedustremovalefficiencymakesthebagpulsedustremoveranefficientdustremover,whichhasbeensuccessfullyfavoredbythemarket.Atpresent,thebagpulsedustremoveriswidelyusedinthedustremovalfieldinvariousfactories.Asakindofefficientdustremovalequipment,withadvancedtechnologytooperatestableandreliableeconomiceffectshighmarketcompetitiveness.Theintelligentcontrolofdustremovalsystemisoftheutmostimportance.TheSTM32clothbagdustremovalcontrolsystembasedonsinglechipmicrocomputerisoneofthem.Accordingtotherelateddata,thecontrolsystemisdesignedasawhole,whichconsistsoffoursubsystemstocontrolamastersystem,whichcancontrolthesysteminvarioussituationsandsetupparametersaccordingtodifferentrequirements.The32-bitSTM32F107microcomputerisusedasthemainchiptocontrolvariousswitchingcircuits,detectioncircuitsandcommunicationequipment.ThesoftwarepartisdevelopedinClanguageonMNKplatform,whichmainlyprogramsthemainprogramandeachsubprogram.Keywords:bagtypepulsedustcollector;Dustremovalcontrol;STM32F107;Embeddedsystem第15页共=NUMPAGES33-627页1.绪论1.1课题背景及意义随着工业化进程的加速，大量的工业废水被排放至环境中，然而其处理方式不当，导致对空气的污染问题日益严重。在我国北方地区，由于工业发展和城市建设速度较快，导致大气污染日益严重，人们呼吸到的空气质量越来越差，这不仅影响了人体健康，还威胁着人类社会的可持续发展。特别是在江苏、河北等重工业聚集区，常年笼罩着浓重的灰霾，这是一个不容忽视的问题。。为了治理大气污染问题，当地政府采取了一系列积极措施，包括升级和优化环保设备、加强污染治理、关闭烟气排放不符合标准的企业等。经过多年的努力，我国大气环境质量有所改善。然而，尽管已经采取了一系列措施，但大气污染问题仍未得到有效缓解，近年来，除北京外，北方地区仍然频繁出现广泛的雾霾现象。为了有效地治理大气污染，需要通过优化工业布局，强化绿化，强化居住区污染源管理，控制燃煤排放污染，强化除尘工艺完善，推行区域集中供暖供热和强化交通运输工具废气处理等系列措施。通过这些措施可以很好地减少污染物排放量。与此同时，政府还出台了《2021-2022年秋冬季大气污染综合治理攻坚方案》及其他相关环境保护政策措施，以期在2025年前将地级以上城市PM2.5浓度降低10%，使空气质量优良天数达87.5%。布袋式除尘器是七十年代传入国内的干式滤尘设备。近几年袋式除尘技术发展迅速，新的除尘器不仅拥有长的工作寿命，除尘效率比传统的更高，更具有高通用性，能适应不同气体的过滤。布袋除尘器的关键技术提升让其在市场上站稳脚本，越来越多的工厂投入使用。1.2布袋脉冲除尘器国内外现状雷纳哈尔（T.V.Renauer）在1957年发明了一种名为布袋除尘器技术，该技术在袋滤效能方面实现了一次革命性的突破，为工业生产带来了革命性的变革。从此布袋除尘器作为一种高效除尘设备迅速发展起来。1966年，北京农药一厂开始引进英国制造的马克派尔型布袋脉冲除尘器，这一举措标志着中国正式开始采用袋式除尘器技术。七十年代初期我国相继研制出一些不同结构类型和性能特点的除尘器。在1988年，我国成功试制出第一台脉冲式布袋除尘器，该除尘器是基于富春江冶炼厂所拥有的炼铜烟气处理系统而设计的。虽然袋式除尘器已在市场上投入多年，但其发展历程缓慢而复杂，其组成结构简单朴素，仅由一些简陋的材料构成。由于其造价低廉，使用时又很方便，所以至今仍被广泛采用着。该物品的过滤袋采用了粗布、粗花尼和纱布等材料，经过精心制作，形成了一排小方格的袋子。这种简易布袋除尘器虽然能够达到很好的除尘效果，但其运行成本较高，维护也不方便。早期的除尘器设计缺乏灵活性，在某些位置，特别是在排风量较大的区域，甚至采用砖砌成的排风管和简单挂袋的房子滤室来实现除尘效果。这样做不仅耗费大量的人力还浪费许多时间，并且容易出现问题。以往，对于简单的除尘清灰，一直采用人工敲打的方式，而手动清灰则需要严格按照规定时间进行。随着科学技术的发展，现在已经开始使用电动清灰器。由于清理粉尘颗粒的方式过于简单，有时会残留一些微小的颗粒，因此需要按照规定的时间进行拆卸和处理，这增加了工作量。另外也容易出现漏风现象使灰尘进入到空气中影响工人身体健康。若不对滤袋进行适当处理，其堆积和破坏将导致其使用寿命缩短，经济消耗加速，从而无法满足工作需求。随着几十年来科技的不断进步，除尘技术得到了质的飞跃，各种高效的除尘设备相继问世。从早期的机械除尘到现在的袋式除尘、湿式除尘以及静电除尘，在这一过程中人们不断地探索，使之不断完善，并形成一个庞大而复杂的体系。各种除尘设备，如重力除尘器、惯性除尘器和干式电除尘器等，均可适用于不同的工作环境，以实现对含尘气体的高效去除。在众多除尘技术中，布袋除尘器因其高效节能被广泛应用。除了传统的布袋除尘器，还有几种创新的除尘方式可供选择，包括振打、反吹和脉冲清灰。随着现代工业的不断发展，人们对粉尘排放要求更严格，对除尘器本身结构也提出更高要求。除尘器的整体结构和过滤材料也经历了相应的演变。布袋除尘器在现代工业中得到广泛应用，尤其是在化工、冶金、煤炭、电力以及石油行业中应用广泛。随着现代科技的迅猛发展，各类工厂的兴建和废气排放量的急剧增加，对除尘设备的需求也随之增加，因此，布袋式脉冲除尘器开始蓬勃发展，尤其是脉冲除尘清灰技术的广泛应用，更是推动了其跨越式的进步。布袋除尘器在我国的使用范围逐渐扩大，并且已经成为我国工业中不可或缺的重要部分之一。如今，随着科技的不断进步，布袋除尘器的规格和类型变得越来越多样化，自动化水平也越来越高，以适应各种不同的工作环境。新型布袋式除尘器使用的是一种全新理念，将传统的脉冲除尘改为袋式过滤，使得除尘效率大大提高，降低粉尘污染程度，减少能源浪费。人机交互的新除尘方式实现了工作流程的简化和资源的高效利用，为工作带来了更为便捷的体验。随着人们环保意识不断增强，布袋式除尘器被广泛地使用。在大中型钢厂、铝制厂和电厂中，布袋式除尘器的使用率显著高于其他类型的除尘器，成为欧美发达国家的主要设备之一。1.3论文设计主要内容STM32F107单片机被应用于本次除尘控制系统的软硬件设计，以实现对除尘器的精准控制。本控制系统主要完成除尘清灰的自动化控制，故障诊断及报警，电机变频调速控制以及数据分析及实时监控等多项功能，为电力系统的高效稳定运行提供了强有力的保障。通过上位机可以随时了解除尘器运行状况，从而及时地做出正确的决策并采取相应措施，提高除尘效率，降低能耗。该控制系统具备高度的可编程性和可扩展性，集成了多种功能，同时价格亲民。本文首先简要说明了系统的整体结构及工作原理，然后对系统进行总体设计并给出硬件电路图，最后根据设计方案进行软件设计。在软件部分，我使用MDK-ARM软件编程完成总系统程序与各子出现的编写工作；而在硬件部分，我们则完成了对各集成电路的绘画，以及对硬件选择功能的详细介绍。在第一部分中，我们详细探讨了本次设计的历史背景以及国内外的现状。在第二部分中，我们对工作流程进行了深入分析，并对总体控制方案进行了精心设计，同时对各个控制方案进行了简要概述。在第三部分中，我们对硬件结构进行了详尽的规划设计，并对其电路进行了精心的设计和深入的分析。在第四部分中，我们深入探讨了软件编写的历史背景，详细阐述了主程序和各子程序的软件编程方法，并对它们的作用进行了充分的说明。2.过程分析及总体控制方案设计2.1脉冲式除尘器的基本原理2.1.1结构组成概述袋式除尘器为箱体结构，主要由桁架、中央箱体、上部箱体、卸灰桶、喷吹装置、过滤袋、进出口通风管和单片机控制系统等8个部分构成。目前，脉冲式除尘器已成为广泛应用于工业领域的一种高效粉尘废气处理设备，其结构设计是在原有布袋除尘器的基础上进行了技术改进，形成了一种全新的脉冲袋式除尘器。脉冲式除尘器问世后，在国内外市场得到广泛应用并持续改进，其净化气体和清扫灰尘的能力得到了大力开发，从而使其具备了除尘量大、占地面积小、净化效率高、可靠性高、结构简单、维修量小等优点。脉冲式除尘器是以空气为介质进行过滤和捕集粉尘的高效除尘器。超过99%的除尘效率得以实现。在我国已经有很多单位和部门应用于生产中。在工作运行时,灰尘气体,包括通过进气道进入灰尘转储,卸灰桶底部容纳着粗大的灰尘颗粒，它们随着气流向上流动，最终进入中、下箱体。其中，粉尘进入滤袋，而灰尘则在过滤袋外表面堆积，过滤后的气体则从上部箱体流入清洁气体集合管（排风管）中，经风扇吹出排到大气中。2.1.2技术特点清灰量大，排放量少，工艺流程简单。该袋口采用嵌入式技术，具有出色的除尘效果。这款32个脉冲阀展现出了卓越的除尘能力，其操作速度之快令人惊叹。该系统支持微型计算机控制，可轻松调节和调整各种参数，实现自动化控制。滤袋的使用寿命长达2年以上可以进行拆卸清理维修。2.1.3基本工作原理包括灰尘气体在内，通过灰斗(或下面宽敞的开式成套设备)进入过滤室，比较粗的粒子会落在卸灰室中。灰尘气体通过过滤袋排放到过滤袋表面，灰尘会留在过滤袋表面，干净的气体通过口袋进入到清洁器室，通过风扇排放到大气中。过滤袋表面的灰尘不断堆积增加,设备受到的阻力会变大,当它达到一定值时,压差控制器或者时间继电器就会输出控制信号,程序控制器上电开始运行。每一个脉冲阀按照顺序开启,吹出压缩空气，清除过滤器上的灰尘，灰尘就会进入滤袋使之膨胀起来，在逆向吹风的作用下，贴在过滤装置表面的灰尘会迅速脱离过滤装置，当灰尘落在灰尘桶（或灰尘仓库）内时，所有的灰尘都会通过装卸阀门被排出过滤装置，从而促使灰尘向外喷射，以使除尘器恢复正常的运行状态当除尘设备在正常运行状况下,含有灰尘在内的气体会通过空气经过卸灰桶,气体进入后会变得急速膨胀使部分粗糙颗粒灰尘受惯性力的作用下自然掉落到卸灰桶中,剩余的大部分细微灰尘颗粒会随着气流的上升进入到袋室中进行过滤,过滤后，残留的微粒将在过滤袋器的外部留下。经过净化处理后，纯净的气体从过滤袋内部流入上方的机柜中，最终通过阀门孔、换风口排出到大气中，达到除尘清灰的效果。伴随着除尘过滤过程的连续进行，除尘器受到的阻力也会随着增加，当它的阻力值达到设定值时，清扫控制器就会下达灰尘清扫命令，进行清灰卸回工作。第一步关闭提升阀门，将过滤气流进行切断；第二部清灰控制器发送出清灰信号命令,脉冲阀收到命令后将高压反向气流注入到口袋里,随着过滤口袋迅速鼓胀的同时,产生强烈的抖动会将口袋外侧上的灰尘抖落到卸灰桶中,完成清灰工作。在上述过程运行时，所有箱区一同进行工作互不干扰。2.2影响因素影响除尘清灰效果的因素主要有以下几点：(1)喷吹气量：单由于过滤袋的使用寿命和设备的正常运行会被高压气体量影响到，所以在1个单位时间内脉冲阀喷射出的气体量尤为重要。适当选择脉冲阀门的启动时间，不仅能够促进除尘效率的提高，而且能够节约资源和增加储气泵的效率，同时能够降低天然气资源的浪费。综合各方面的因素，脉冲阀的应选在20ms到200ms之间打开。(2)脉冲气体距离：当同一喷嘴与花板距离不一样时，产生的清灰效果也不同。有的过滤室内含有过多的气体，会造成很大的冲击，破坏过滤器件造成不必要的浪费。如果过滤袋内含有的气体少了，去除灰尘的效率就会降低，导致灰尘在空气中积聚，从而妨碍气体的流动。所以必须要定期清理。整体的除尘效果将受到巨大的影响，这一点不容忽视。2.3系统整体控制方案本系统设计的是能够基于单片机的袋式脉冲除尘器控制系统。系统要能完成A/D检测、单片机处理、主重RS-485、手动控制和周期控制等。系统拥有压差控制、周期控制、手动控制三种控制模式来实现除尘器系统设计。下面是该系统的总体设计方案。图2.1系统整体设计框图如图2.1所示，本次控制的核心处理单元选用了STM32F107单片机，该单元由电平信号模块、温度传感模块、气压测量模块、TFT显示模块和预警模块等多个组件构成。在此基础上，设计出一种基于脉冲式电磁阀驱动电路，并对该驱动电路进行硬件电路设计。STM32微控制器的最大容量为32个电磁阀，以满足脉冲阀控制所需的数量限制。在此基础上还加入了声光报警电路，当检测到气体浓度超过设定值时发出报警信号，提醒工作人员及时处理，从而保证生产安全。借助STM32单片机与RS-485通讯接口的连接，现代化车间系统得以实现远程数据传输，为生产提供了更为便捷的方式。该控制器主要完成对脉冲除尘器工作过程中各参数的采集处理以及实时监测整个控制系统的运行状况，当出现异常时及时发出声光报警信息。该控制器配备了一块尺寸为4.3英寸的高清TFT显示屏，其人性化的人机交互界面可实现参数设置、机体运行状态显示以及失控报警等多种功能。同时具有实时时钟和声光报警功能，在发生异常情况时能够及时发出警报信号。该控制器可通过监测气体进口和出口的压力，计算出压力差值，并根据设定值自动进行喷吹，同时还能自动调节引风机的转速，实现全自动除尘。在此基础上，本文还对除尘器的主要组成部件——滤袋、脉冲反洗装置、清灰机构进行了设计。针对除尘器的结构设计，提供了两种可供选择的方案，一种是无仓的普通结构，另一种是分仓的结构。采用了高效过滤器与滤袋组合的组合式过滤装置。该系统提供了三种控制模式，分别为周期性控制、压差控制和手动控制。具有定时、定压、定量的功能，同时具备报警功能。在喷吹的过程中，各项参数均可进行显著的调节。通过对脉冲清灰器的优化设计，实现了脉冲式除尘与传统布袋除尘相结合的新型高效节能环保技术，并在此基础上开发出具有自主知识产权的新型袋式除尘器。除尘器具备广泛的应用控制环境适应性，操作灵活多变，且具备强大的编程和拓展能力。本控制系统的设计理念遵循以下准则:（1）确保工作性能的稳定性、安全性以及运行的可靠性。（2）该系统具有简单易操作、易于维护和高运行经济价值的特点。（3）为了确保现场工业除尘系统的安全运行，必须配备故障定位报警、事故急停、查询调用和运行数据安全存储等多个关键环节，以保障系统的安全性。（4）除尘系统应当具备手动控制和智能除尘控制功能，能够自动识别并判断除尘工作状态，以满足自身参数调整的要求，从而实现智能除尘清灰目的。结合上面所述，系统硬件设计结构如下图2.2所示。图2.2系统硬件结构图如图2.2所示，一路输出4—20mA直流电流信号，用来控制引风机变频器，使风机转速得到调节；现代化车间控制系统实现了远程数据传输，通过两路RS-485接口进行通讯；除尘器的运行阻力可以通过检测两路进出口气压的检测参数之差来确定；设有一条通道，用于监测除尘主仓室内气体的温度变化。2.4除尘器各控制系统方案设计为强化除尘系统的控制，将控制系统划分为4个子控制系统来完成。即：通讯系统，清灰除尘控制系统，模拟量采集控制系统以及故障诊断报警系统。具体结构如图2.3所示图2.3控制系统的结构图2.4.1通讯系统为了为强化除尘控制器与主控室之间的联系，我们使用了如图2.4所示通信距离可达数公里的主、从双RS-485通信接口。如图2.4所示。通过该装置与上位机实现数据传输，从而完成现场设备间信息交互及数据处理。485实现了差分接收和平衡发送两种工作模式，从而赋予了其抑制共模干扰功能，进一步提升了系统的稳定性和可靠性。同时，由于该接口在现场安装方便且价格低廉，因此被广泛运用到了工业控制领域。该种通信方式能够适应除尘工作车间所处的恶劣环境，从而提高了数据信号传输的稳定性和可靠性，实现了对除尘工作过程的实时监控。另外还能将采集到的数据发送到上位机中。485接口通讯具备高度的兼容性和可扩展性，其控制器不仅可作为主机对其他设备进行操控，还可充当上位机对其他工作设备进行控制。485通过与车间数字化控制系统的连接，除尘系统的控制得以实现。图2.4RS-485接口该控制系统配备了一条RS-232通讯接口，可实现全双工工作模式，连接主控制板和TFT显示屏。通过对串口通信过程中出现故障时的解决方法进行了分析和研究，给出一种有效可行的解决方案，并详细介绍了系统软硬件设计原理及实现方式。该工作模式具备稳定的数据传输能力、高速的数据传输速度以及支持多种数据传输的特性，能够实现单片机和显示屏模块之间的实时数据交换。2.4.2清灰除尘控制系统本除尘控制系统一共有三种控制方式，风机控制、空压机控制和卸灰阀控制。风机控制：在叶轮高速转动的时候，叶轮内的各个部分的空气也会被带动一同转动，这时，由于受到离心力的影响，在叶轮中央的空气会被抛向叶轮的边缘，在叶轮中央就会产生一种真空状态，因此，外界的空气会在压力差的影响下，持续地流入，并补充到叶轮中央。在叶轮转动过程中，由于离心式叶轮叶片的流速远高于其周边空间的流速，使其部分动能转化为静态压力能。在动能转换为静压能的过程中，风机的风罩空间呈现正压状态，因此，风机具有将气体转移到引论中的能力，并在引论中将一部分动能转换为静压能，接着，进入发动机，并为发动机散热，最后，通过出口压出。空气压缩机的控制共分四个步骤。吸入过程：在电动机的带动下，主从转子的凹槽内的空隙旋转到入口的时候，这个空隙很大，可以让外面的空气充满，当转子的入口离开了外壳的入口时，凹槽内的空气就会被压缩在主从转子和外壳之间，从而实现吸入。压缩过程：当吸气末时，主次转子尖齿和壳体之间的闭合体积随转子转角的改变而减小，并作螺旋运动。压缩气体和喷油过程：在输送的过程中，随着体积的持续减小，空气被持续压缩，压力上升，温度上升，与此同时，由于气压差而形成的雾状润滑被喷射到压缩腔室，从而实现压缩、降温、密封、放润滑的效果。放气程序：在转子的闭合齿峰转动到与壳体的排气孔会合时，由压缩空气开始放气，直至齿峰和齿沟处的接合面移动到放气端面上，齿沟处的间隙为0，放气程序结束。卸灰阀控制：一、除尘卸灰阀通常用于气力输出系统中，对于压力输出系统或负压输出系统，除尘卸灰阀能够均匀，连续地向输料管送料。为了确保输气管道中的气体和固体物质相对稳定，使得输气系统能够正常运转，同时，还可以切断脱气机上下两部分的空气压力，达到锁气的目的。所以，在气体运输系统中，除灰和排灰阀门是一个常见的重要组成部分。二、当上料仓内的材料依靠自身重量坠落时，填充于刀片间的间隙，并随着刀片的转动从下面排出时。这样，就能实现排灰阀门的定量和连续排灰。三、除灰排灰阀门可用于集散系统，是当前我国最先进的排灰装置。四、耐温性：能输送温度达到280℃的材料，两个轴承和叶轮之间有一定的隔断作用，从而避免了超细粉末与轴承的接触。耐热型脱料机，其输送温度可达到500℃以上，其联接方式为链轮式。减速装置与排灰阀之间有一段距离。五、除尘卸灰阀的构造包括转子叶轮、电动机、壳体、减速器和密封件等部件，这些部件均带有数片叶片，共同构成了其完整的结构。2.4.3模拟量采集控制系统系统主要对0-5V电压信号,4-20mA电流信号进行采集。该控制系统主要检测并采集了下列5个模拟量的数据，即风机转速，除尘器含尘气体进出口压力，脉冲喷吹气体压力，气体烟雾浓度和含尘气体温度。在进行除尘清灰的过程中，必须对多个参数进行实时监测和精确测量，以确保除尘效果的最大化。其中，含尘气体流量和浓度是最为关键的两项数据指标，这两个值对除尘器运行情况有直接的影响。测定含尘气体进出口压力，是比较易懂的工作。一般除尘器引风机在含尘气体出口，但是含尘气体出口因吸风而产生负压差，这时含尘气体进口压力比出口大。从气体流动原理来看，含尘气体从进口向出口流动，同时进口压力减出口压力就是除尘器运行阻力压差值。准确地检测这两种压力，对除尘器运行参数选择具有重要意义。为了保证除尘效率和系统稳定工作，本文介绍了一种基于单片机的除尘器入口压力及出口压力的在线监测系统，该系统对进口压力与出口压力进行实时监测并显示。所生产的系列传感器是本控制系统中用于检测进出口压力的传感器，其误差可以控制在以内，从而实现了对压力的高精度测量。该除尘系统的数据采集过程包括：主芯片发送出采集信号,芯片再接收到传感器测得的电压信号并把模拟量转换成为数字信号最后把数字信号传送给主芯片。通过串口，主芯片将所采集的参数传输至上位端和控制器屏幕，以便进行后续处理。由于采样点是固定不变的，所以需要不断地调整采样间隔以适应不同工况下的需求。在实时数据采集的过程中，由于数据采集的频率较高且总量较大，因此在通过网络发送这些数据之前，需要进行一系列的排序、检错和整理等操作。数据读取时采用链表存储方式，并根据不同情况设置不同的索引值。数据的获取，接收，发送以及保存操作都依赖于合适的数据接收算法来完成，这些算法决定着数据获取的速度以及准确性。针对以上问题本文提出了一种基于链表技术的数据传输方法。链表是一种常用的数据结构，它的操作非常方便，只需改变链域的指针即可轻松地插入、移动或删除链表。如果需要将数据从一个子表中取出来并重新写入另一节点上的话，就必须修改该节点或整个链表的存储方式，这也给系统带来很大的负担。频繁的数据写入和更新，以及链表的过度使用，可能导致内存碎片的产生，从而对整个程序的性能产生负面影响。尽管使用数组结构可以规避此类问题，但它并不适用于需要长度变化的情况。本文提出一种混合数据结构用于解决上述问题。通过采用混合型数据结构，可以避免缓存区域所需的内存空间，从而在接收一组数据时，程序先向预先打开的内存应用一片空间将接收到的数据投入其中，然后对数据包执行排序、整理以及检测等操作，以达到更高效的数据处理。2.4.4故障诊断报警系统在除尘器的操作过程中，我们需要实时监测其运行状态，并建立故障诊断和报警系统，以便及时预警和排除故障，从而确保除尘器的安全运行。通过使用故障诊断报警系统对除尘设备进行诊断与监测可以有效提高除尘器运行的可靠性与安全性，降低除尘器的维护成本及劳动强度，延长了其使用寿命。故障诊断报警系统涵盖了故障检测、故障定位和故障分析等多个方面，为故障规模判断及故障源信息提供信息及告警，并在必要时发出警报。（1）故障检测本控制系统采用设计好的电磁阀开路检测电路对各电磁阀脉冲动作下的运行状态进行监控，一旦发生异常现象，主控制板上的单片机将收到对应检测信号；电磁阀在打开状态下，单片机接收到打开指令，控制电磁阀闭合。在脉冲喷吹压力测试中，如果测试压力为太高或者太低，将收到对应信号；在温度检测过程中，该系统设置温度上下限，温度高于上下限则单片机收到预警信号；湿度检测会在报警时间内发送报警信号给工作人员。同时，实时采集并处理有烟雾浓度、风机转速、关入出口压差等检测信息，以及空压机异常、卸灰阀上电异常、引风机等故障信息。（2）故障定位把检测到的信息与设定值进行比对，以便在出现异常情况时，能够直接准确地定位故障源；对于不合格信号，利用小波分析技术，提取特征量，并通过模式识别算法实现故障诊断。在出现故障的情况下，需要对多个故障源进行综合分析和判断，以确定故障源位置最有可能发生的位置。（3）故障分析故障定位之后，会详细地处理各类故障，以便清楚其规模，类别，出现时间以及产生原因等，为排除故障提供强有力的指引。从故障诊断系统来看，控制系统在接收到故障报警信息时，会依据故障原因不同而呈现多类警示信息以供操作人员自行决定是否进行处理。当故障发生小时，可选择忽略，当故障发生大时，控制系统可选择确认并进入调试检修模的状态，除尘系统继续工作。本文主要研究了除尘设备常见故障及其产生的原因，以及如何有效诊断出这些故障问题，提出相应的维修方案和措施。除尘器工作时，每个报警信息均是有价值的经验与认识，表明除尘器工作参数存在某种程度的不合格品，可将每个报警信息进行分类，将故障原因及故障时间保存到上位机，制作成趋势图以便能够非常直观地翻阅调阅，根据这些趋势图对除尘器控制参数进行不断改进调整，以达到除尘清灰控制最优化。3.系统硬件设计3.1最小系统设计单片机的最小系统指的是一种元器件数量最少的系统，其主要由复位电路、晶振电路和电源电路组成，以确保单片机能构正常运行。该系统由一块芯片组成，可独立使用也可以与其它器件结合起来构成一个完整的系统。该系统的独特之处在于其资源完全开放，只需与其他模块板或用户电路相结合，即可实现各种实验功能；该界面的设计具有高度的灵活性和易用性，非常适合进行创新实践活动。3.1.1单片机的选择在当前市场上，控制仪表领域的单片机种类繁多，它们的性能各不相同，因此在后续系统设计中，单片机的选择具有至关重要的作用。本课题针对某公司的除尘控制系统进行了研究分析。由于本次设计算法的复杂性，需要采集和控制大量的模拟量和动作点，因此对于核心处理器的数据处理能力提出了更高的要求。该控制器工作于环境恶劣、难度大的除尘现场，要求芯片具有可靠性好、抗干扰能力强等特点。所以用普通单片机进行控制不切实际，也是无法满足当前市场需求的。因此，我们在本次设计中选用了STM32F107单片机作为核心处理单元，以确保系统的高效运行。这款微控制器的构造简洁明了，且具备出色的可靠性，能够处理72MHz的频率信号。内存包括64KB到256KB闪存和20KB到64KB嵌入式SRAM。系统可以在低功耗状态下正常运行并提供丰富的外围接口以实现各种功能。采用LQFP64、LQFP100和LFBGA100三种封装。其中，在设计中充分考虑了系统低功耗问题，并使用了最新的硬件技术来降低功耗，从而使其成为一款性能优异的芯片。在72MHz的时钟频率下，STM32以36mA的功耗和0.5mA/MHz的功耗表现，成为市场上功耗最低的32位产品。同时也具有较低的价格，适合于低端用户使用。STM32单片机程序的模块化设计使得其接口相对简单，同时具备多种功能，从而实现了高速工作。3.1.2I/O端口配置在控制系统中，该芯片所使用的引脚数量高达个，因此在配置引脚时，需要提前计算好各种引脚的数量和相应功能，以最大限度地利用所有引脚，避免使用引脚时造成浪费。PCB的布局对于引脚的配置具有至关重要的影响，因为布局的优劣直接关系到硬件系统的稳定性。因此，在设计电路时就应该考虑如何将这些引脚合理地分配到电路板上，以保证整个系统稳定可靠运行。在PCB的布局中，一个精心设计的引脚布局可以让我们的工作事半功倍，从而提高效率和质量。采用电源作为单片机部分，独立的端口控制个电磁阀输出控制，外接芯片控制两路和单向。该设备配备了个串口、个总线、通信接口、下载电路、两个信号接收端口以及6个独立的按键。将未使用的端口设置为接地后的推挽输出电阻，用来确保电路的稳定性。3.2电源设计在系统电源模块设计中，电源设计功率尤为重要，直接影响着系统整体稳定性与可靠性。为了满足电力系统的运行需求，必须对电源模块进行优化设计，以确保其能够满足系统的电力需求。在系统中，存在大量的驱动开关，其中个脉冲电磁阀直接由模拟电源控制回路控制，因此需要使用较高的驱动功率，而这些功率是由经过精心设计的系统电源模块提供的。为了降低系统的功耗，还需要对系统电源模块采用合理的控制策略。为了满足单片机模拟控制回路和数字控制回路的电力需求，必须设计组电源回路，以确保整个控制系统的稳定供电。另外，由于电磁阀驱动芯片的功耗大，导致其使用寿命短，不能满足实际应用需求。因此，本设计以功率驱动，以80V～220V/ACTOP246YN输入为核心开关电源。同时对控制电路进行了简化，使其可以通过简单地修改外围器件就能实现各种功能。电磁阀驱动电路和MCU电源电路分别采用24V/DC（37W）和3.3V/DC（4W）的双输出方案。为了满足大功率需求，在控制电路中还添加了一个过流保护电路和过压保护电路，确保了系统能够正常工作。TOP246YN芯片以其价格亲民、性能稳定的特点，成为制造体积小、功率低的工业电源的理想选择。通过实验分析，本系统具有很高的可靠性，能够满足实际应用需要。设计中变压器的大小很小，可输出40W的功率和多路电压。该开关电源具有高功率密度、高集成度和低体积重量等特点。交流（AC）的输入电压范围为85V-265V之间，且处于一般电压范围之内。具有良好的功率因数，使系统工作在高效率状态。实现电能高效利用的目标，综合效率高达98%，远超过局部电压电源效率。此外，由于采用了先进的低压滤波技术，使其具有高功率因数，低谐波含量等特点，提高了系统运行可靠性。当输入过电压（OV）并停机时，电网中的浪涌冲击将得到有效的保护。并能抑制由于开关动作引起的电流谐波污染。利用欠压（UV）检测技术，可以有效避免在断电后由于电压输出不佳而导致控制回路受损的情况。该设备还具备自动恢复热滞断故障的功能，并配备了带有熔断器的1A/AC输入端子保护系统。本文提出了一种新型的交流输电系统——直流输电技术。利用共模电感对线路上的共模干扰进行滤波，以降低输入电压的干扰程度，从而实现AC输入的优化。在电源电路中设置有过流保护电路以避免过流过压时发生短路或烧坏元器件。利用整流桥技术，将AC电流转化为直流电，实现了电能的高效转换。再利用电阻分压电路把整流后的直流电源供给负载使用。通过变压器输出12V/4W、24V/37W直流电。为了最大程度地减少电压波动对后续设备的干扰，必须严格控制电压输出的纹波比，使其保持在5%的范围内。通过实验验证了该方法是可行和有效的，并提出一种新型低压线性稳压管作为高压输入源的方案。为了满足单片机电路的需求，主回路采用24V的驱动电磁阀，其输出的12V电压经过三端稳压块的转换，最终转化为3.3V。为了保证整个系统能够正常运行，需要对系统进行合理有效的保护，其中最重要的就是高压隔离和低压供电两个环节。L4978低压线性稳压模块的线性度表现出色，足以满足后续电路对电源1电压高精度的要求。系统设计完成后，将整个电路板组装到一块导热基板上，并进行了相关测试。输出电流0.5A时散热功率3.5W，工作时散热很大。在此情况下，如果没有有效的办法来提高系统温度，就会使元器件产生过热而损坏，甚至导致整个控制系统失灵。因此，在PCB板等器件上安装热传导装置，可以确保热量能够及时传递，从而减少对其产生的不良影响。本文介绍了一种利用硅泡沫作为散热元件的设计方案。我所采用的方案是使用一种散热片，该散热片涂有导热硅酮以提高散热效果。图3.1系统3.3V图3.25V供电电路图3.3通讯接口设计该系统所采用的接口为主/从双，其工作模式为半双工。该发送器拥有32个接收点，仅需一个发送端的通信接口即可将数据传输至接收端，实现高效的数据传输。同时还设计了一种简单可靠的光隔离器以防止外部干扰。采用平衡双绞线作为信号传输介质，虽然信号传输距离可达，但它的信号传输距离与传输速率呈反比关系。在双绞线的情况下，传输速率仅能达到。此外，若使用光电隔离模块，该信号的传输速率也会受到光电隔离装置速度的影响。另外，由于光隔离器本身是非线性元件，它的输入电压不一定等于输出电压，所以对光纤长度有很高的限制，这使得数据传输存在很大局限性。因此，在选择传输距离和隔离器件时，必须充分考虑系统的要求，以确保系统的稳定性和可靠性。一般情况下，为了避免主电源电路与通信芯片间信号串扰，采用光电隔离芯片或光耦合器对信号进行光电隔离，但光耦合器往往不能满足速度的要求，因此系统选择光电隔离芯片实现了的数据传输速率已经达到了通信速率标准。通过分析比较，提出在不改变原系统硬件结构前提下，采用光电隔离芯片作为传输介质。在信号光电隔离状态下，芯片应选择与主电源系统不共址隔离电源，系统应选择电源隔离芯片向芯片供电。图3.2RS-485通讯接口电路3.4数据存储设计12C总线协议E2PROM与单片机的外设接口直接相连，传输数据速度快，只需两个交换端口，很大程度节省端口资源。E2PROM具有数据断电保护、多次可擦写，抗干扰能力强和安全完整等优点。综合系统数据容量可选择24C02（2K位）作为存储芯片。图3.3E2PROM电路图本系统选用存储器，直接与单片机个总线接口连接。在系统选择几块存储器一起作用时，系统硬件接口就会不足，这时模拟总线协议就能够解决好这个问题。3.5A/D转换电路设计3.5.1传感器选型压力传感器就是能感觉压力信号并按一定规律把压力信号转换成可输出电信号的器件或设备。是指用单晶硅材料产生压阻效应，采用集成电路技术做成的一种传感器。单晶硅材料在受力时电阻率会发生改变，利用测量电路可获得与受力改变成比例的电信号输出。压力电阻传感器用于测量和控制压力、张力、压差等物理量，这些物理量可以通过动作改变（例如液位，加速度，重量，应变，流量，真空度等）。MPX2010系列传感器该传感器可测0-10KPa的压力范围，具有体积小、重量轻和承受过载能力强等有点。它的温度误差带在-45~125（℃），3（V）的工作电压，最大工作电压可达。且供电电压应用范围大，差分信号输出范围为。它与电阻和运算放大器一起组成了放大电路，此电路应具有输入阻抗高、高差模增益和较高的共模抑制比。可根据具体设计需求来选择放大器。图3.4MPX2010传感器工作原理如图所示传感器共有个引脚。号引脚接地，号引脚接恒压源，号引脚输出差分信号。输出电压范围为，属于微弱信号，需要放大处理。处理完的信号经芯片模数转换后，成为入口和出口的电压。因此可将气压采集模块分成型气压传感器、气压信号采集放大电路及模数转换电路个部分。3.5.2信号放大电路为了更好得到放大信号我们选取LMC358运算放大器作为放大芯片。lm358是一种经典的运算放大器，它具有高增益、低功耗、成本低、低噪声、低失调电流、工作电压范围广和温度范围宽等优势。它可以广泛应用于传感器放大、信号处理、数据采集等领域。该放大器可在低至3.0V或高达32V的电源电压下工作。图3.5LMC358原理图该芯片内部构造如图所示，引脚和引脚是比较器的输出。引脚和引脚6为反相输入。引脚和引脚是同相输入。引脚是端子。引脚是。为了有效地抑制零点漂移，我们采用差分信号对气压传感器收集到的信号进行放大处理。差分信号电路具有负反馈性和对称性，对静态工作点起到了稳定作用，确保了除尘器入口和出口气压检测的稳定性及其精确性。3.5.2模数转换为了综合考虑成本、能耗和抗干扰力等多方面性能，我们在本次设计中采用了ADS8341这款16位逐次高精度比较型A/D转换芯片，对经过放大处理的信号进行了模数转换处理。并将其作为数据采集卡的核心器件使用在整个系统中。该芯片表现出卓越的动态性能，其信号输入采集处理方式包括四种独立通道输入和两种差分通道输入。在保证精度要求下，采用了较低的时钟抖动和较大的增益带宽比。系统的共振抑制能力达到了惊人的高度。同时，为了提高系统的抗干扰性，采用了双冗余容错技术，即在同一时钟周期内检测出不同故障情况下的输出电平值，并将其切换至相同状态。该芯片的供电范围为2.7V-5V，在高速采样频率下，其处理能力超过100KHz；功耗仅8mW、工作电压5V、采样频率100KHz时。设计模数转换电路时对基准电压的要求非常重要，它决定了气压量程的精确度及系统的信号测量范围和分辨率。图3.6参考电压如图所示为并联型参考电压，拥有两个输出端子和，工作原理和稳压二极管的稳压原理相似，但其稳压性能远大于稳压二极管。并联型电路中外部电阻与负载直接并联。基准电压相当于压控电流源，通过内部电流调整可使外置电阻的电压差和电源电压保持稳定。并联型基准电压有以下两个优点：输入电压范围广、电源的电流与负载大小不相关。转换结束后，经过转换的数字量进入单片机，会由设定好的程序获取需要的准确数据，在显示屏上显示出来。有端口，可以直接与单片机的总线端接口相连，来实现数据通信。由于的采样频率大于，故硬件总线技术可以用来保证正常通讯。3.6D/A转换电路设计在除尘器的运行过程中，变频器会根据不同的运行工况对输出的引风机转速进行调节。由于变频器是一种非线性负载，所以要对其进行精确地控制很困难。为了控制变频器的输出，系统选用了德州仪器公司所生产的DAC7611芯片作为控制器。作为一款12位高精度数模转换器，该芯片能够实现数据信号的串行传输。通过软件编程对采样值进行处理，然后将其转化为数字信号后送入单片机。该芯片内置了一套完整的系统，包括参考电压、串并联寄存器、DAC寄存器以及终端输出放大模块，从而实现了高效稳定的数据传输。在控制器内部还设置有数字时钟电路和复位电路，可实现定时功能。该系统具有高精度输出和简单易操作的特点，适用于对除尘器风机进行系统控制。由于采用了先进的数字信号处理器技术，该芯片具有体积小、精度高、稳定性好等特点。数模转换芯片所需的电源将数字信号转化为模拟信号，其输出范围为。图3.7D/A输出电路图然而，如果直接由变频器控制，模拟电压信号可能会受到环境干扰的影响，并且在控制距离较长的情况下，压降也会对输出产生影响。在实际应用中，由于环境温度变化大以及湿度较大，导致输出信号失真严重。因此，经过电阻转换，系统将模拟电压信号转化为微电流，并利用双运放对微电流进行放大，从而获得直流信号增益效果，具体表现如图所示。由于采用了两级降压式滤波电路对输入的直流电压和交流电流分别滤除高频噪声和低频纹波。通过输出标准的420mA模拟电流信号，并将其应用于变频器的控制中，电路的输出端成功提升了模拟信号的抗干扰能力，同时也扩大了信号的输出范围。3.7开关量控制设计3.7.1电平信号输入设计在该系统中设计了两路电平信号进行输入处理来监测外部设备运行状态。见图3.8,在输入电路前INO上设置一个后置限流电阻和一个稳压二极管在电平信号开通光隔时将运算放大器负输入端的低电压提升为高电压且负输入端电压将高于正输入端从而使得运算放大器的输出端出现电压翻转现象，单片机检测是否有电压信号输入。该电平检测处理电路多采用LM2901型放大比较器进行比较，当无检测电平信号进入时单片机的输入端显示为高电平，当有检测电平信号进入则单片机的输入端为低电平。图3.8电平输入信号处理电路图3.7.2电平信号输出设计如图3.8所示，在高电平时截止，在低电平时三极管接通，输出信号在高电平。控制器在输出电平信号达到的情况下充当主控机；当有控制器接收到该电平信号时，则该控制器充当从控机。该电路设计中选用了经典三极管光隔控制输出电路，设计简洁，只三极管配合光耦隔离器即可对外部设备开关电平信号进行控制。该电路的端部留有电平传输端口，可通过该端口向其他机械设备传输信号，利于系统扩展，有力地提高除尘器控制系统可编程能力及扩展能力。图3.9电平输出电路图3.7.3电磁阀控制设计为了优化单片机口引脚资源的利用，本除尘控制系统采用了四个八路输出和路引脚的锁存器芯片进行控制，以最大限度地提高了端口的驱动能力和系统的可靠性，从而实现对32个电磁阀的精准控制。利用的2-4线译码器对锁存器的锁存端进行控制，通过两个口来控制4个锁存器的位置。在需要切换时，只需将对应的锁存端的数据从寄存器中读取并通过串口发送给上位机即可。这样一来，单片机的口资源得到了有效的节约，PCB板的走线也得到了显著的减少，同时板的使用空间也得到了有效的节约。根据图3.10所示，32个电磁阀在控制过程中，其驱动功率约为，因此采用中等功率的三极管对电磁阀进行控制。该三极管具有高电流承受能力，其输出功率可达，耗散功率可达，同时允许电流高达，极限工作电压达到，完全符合电磁阀的驱动和设计要求。由于三级管的体积较大，主控制线路板的可用空间受到限制，因此需要将32个电磁阀的控制电路以一组8个的形式制成立式插板结构，共计4个电磁阀，以驱动插板。将其安装到机箱上并通过螺丝固定即可实现整个系统的组装工作。用户可以根据除尘设备脉冲阀的数量，自主调整插板数量，同时最大限度地利用板子的空间，使其更具观赏性和实用性。图3.10电磁阀输出控制电路3.8电磁阀开路检测电路设计图3.11显示了电磁阀开路检测电路对电磁阀工作状态进行检测。图中点是电磁阀供电口，也就是电压比较器的参考电压来驱动电磁阀，因为这里外接电磁阀的功率大小是不一样的，所以在关闭过程中电磁阀的驱动电流将通过阻值不一样的和,跳线帽可选择穿过电阻和。A1与两点电位相差较大，当断开A点电磁阀未通电时,点将比点低；的输出电平较低，这时光耦二极管处于关断状态，单片机引脚感应高电平。电磁阀关断供电后，通过电阻R2或者R1电流将增加，则电阻R2和R1分得电压将增加,B点电位将降低,2个10K分得电阻电压也将降低，因此B点电位将低于C点电位；在比较器中的输出信号将是高电平且光隔将被开启，单片机口检测到低电平。因此，就可以分别检测到32个电磁阀的电路工作是否正常，检测到开路不工作时，外接喇叭的继电器闭合，发出报警铃声，从而提醒工人及时检查维修。图3.11电磁阀开路检测电路3.9.独立按钮设计如图3.12所示，该控制器设计有6个相对独立的按钮。各个按钮表示为S1向上、S2向下、S3向左、S4向右、S5设置和S6确定。6个按钮均设计于显示面板，显示面板和主控板通过排线进行连接和通信。单片机的I/O端口接在按钮电路上，按钮被按下时拉取低电平信号源，单片机发现低电平立即作出相应动作。本实用新型通过按钮式操作，将这6个按钮结合在一起，能够更加简单便捷地对系统进行参数设置，起动和停止控制操作。图3.12键盘原理图4.系统软件设计4.1控制系统操作流程当系统通电时，主界面将首先进入启动流程10秒钟，启动结束时进入密码输入界面。此处设系统默认密码是111111。若输入密码错误，则继续驻留在该界面的密码输入中，待密码输入无误时再进入定时，压差及手动模式的选择界面。图4.1系统操作流程图在选定模式后，进入智能模式（包括定时和压差），并进行参数设置，以检测和分析各种数据参数，包括但不限于脉冲阀数、脉冲喷吹方式、脉冲喷吹时间、喷吹气压以及喷吹周期等。通过设定各参数的数值范围来保证整个设备能安全稳定的运行。在所有参数均正常的情况下，启动引风机并开始除尘工作。如果检测到参数数据异常，则进入手动控制模式，需要工人进行手动调试和检修。检修完成后，启动引风机并进行智能化运转。通过以上的过程，使用户能很容易地掌握和操作除尘器。当除尘器控制系统出现故障时，其界面将呈现警示信息，若故障程度不算严重，则可忽略该警示信息。此时，只需按下设置复位键，即可屏蔽该警示信息，从而确保除尘系统持续正常运行；在出现严重故障的情况下，一旦按下确认键，系统将自动启动手动控制程序，以便进行必要的调试和检修。如果在操作过程中突然断电或者突然出现其他情况的话，系统无法自动重启或重新开机，此时要关闭所有电源。在某些情况下，系统可能会遭遇突发状况，此时我们可以直接按下紧急停止控制按钮。图4.1为系统操作流程图。在Keil4MDK中，我们使用C语言编写了程序。通过实验表明，该方法可以有效地实现实时监控并显示出被测设备的运行状态信息。在进行主程序循环之前，该软件控制系统程序会对I/O端口配置、系统时钟、看门狗、串口、定时器、中断和E2PROM等子函数程序模块进行初始化处理，以完成存储数据的读取。在编写程序时，使用了大量的标识位，从而显著提升了程序的可读性。软件运行时可以实现手动或自动两种方式操作。系统的主程序通过循环检测上、下、左、右、设置和确定键的状态，以确定每个按键按下的次数和顺序，从而实现系统各个界面的切换，以及系统各个参数的选择和设置。软件运行过程中可以自动判断是否进入正常运行模式。该程序的设计在最大程度上减少了延时子函数的使用，从而提高了系统效率，并最大限度地利用了单片机的运算空间。本系统还增加了一个手动控制按钮的功能，实现了用户自己设定开关量的目的。在该控制系统中，大量的中断和子程序被嵌套在指令中，这不仅提高了单片机的使用效率，同时也增强了系统的工作稳定性。前面在我们设置了六个独立按键标志位。分别是复位设置键、确定键和上下左右键。可以通过按下相对应的按钮进入到子函数中，切换标志位来实现按键的控制。系统主程序框图如图4.2所示。图4.2系统主程序框图4.2软件开发环境和库的使用4.2.1软件开发环境MDK-ARM软件完美支持ARM9、Cortex-M、ARM7、Cortex-R4系列器件，拥有uVision4IDE集成开发环境，仿真环境和调试器。MDK-ARM专门为了微控制器应用而设计，易学易用，功能强大，完全满足大多数苛刻的嵌入式应用。该软件可以自动进行汇编语言代码的编写，为开发者节约了大量的开发时间，减轻了开发工作人员的工作量。该软件开发采用了包含单片机外设性能特征的C语言固件函数库进行编辑。让我们在使用库函数进行程序编辑时，更加轻松方便的使用所有外设。下图4.3为软件编程界面。图4.3软件编程界面4.2.2库的使用图4.4库函数强大的函数库能给我们开发程序时提供便利并缩短资料查找工作所需时间。本程序编写时使用了STM32单片机提供的数据库，编写程序数据库和调用数据库。较好地促进了程序的开发效率、缩短开发周期、便于后期调试与纠错。图4.4是本系统中用到的库函数。合理地对它们进行分类能使我们很容易地在程序编写过程中应用和选择它们。4.2.3标志位的应用图4.5标志位的设定图4.6标志位的使用为了提高程序编写的易用性，我们在本系统的软件程序中使用了24个标志位，这些标志位被称为布尔型变量，其中只有FALSE和TRUE这两种值。当程序设计完成后，系统会自动计算出每个标志位的数值并显示出来，以便于使用者能够快速地了解到程序所做的工作内容以及结果。若在第一阶段软件程序运行之前需要先运行第二阶段程序，则1应以2为基础，同时在第二阶段软件程序运行时设置一个标志位为TRUE。在接下来的第一段程序运行之前，可以将该标志位是否为TRUE变量作为判断条件。如果是TRUE，则运行第一段程序；如果标志位为FALSE，则不运行第一段程序。这样就能有效防止因操作错误而导致程序出错或造成整个系统瘫痪的情况发生。主程序由8个子程序构成，系统以循环扫描的方式运行，如下图4.6所示。当某一时间间隔内，某个子进程开始运行前，会依次读取下一个子进程的标志位。当TRUE被指定为某个特定的标志位时，该子程序将被启动。当出现故障或异常时，可根据其对应的标志位进行相应处理。图4.5、图4.6分别是标志位设置及标志位使用。4.3软件程序编写4.3.1系统程序初始化在系统软件开始运行时，各个模块的初始化设置是必不可少的，这不仅可以提高系统的调理能力和稳定性，还可以显著提高系统的运行效率和准确性。此外，还可避免软件系统中各个模块设置遗漏的情况，同时在后续程序编写中调用初始化函数中的子函数，以确保系统的完整性和稳定性。RCC_Configuration();//初始化时钟IWDG_Configuration();//初始化独立看门狗GPIO_Configuration();//初始化I/O口Tim1_Config();//配置定时器1Tim2_Config();//配置定时器2Tim3_Config();//配置定时器3SysTick_Config(7200);//配置嘀嗒定时器USART1_Configuration();//初始化串口USART1e2prom_Conf();//写状态寄存器NVIC_Configuration();//初始化系统中断系统初始化设为时钟初始化、独立看门狗、定时器组态、I/O端口组态及初始化系统中断。当系统时钟配置完成后,库函数可被调用，操作更方便。独立看门狗设置程序初始化开始阶段的中断时间是。在系统程序初始化阶段，配置读取的操作,内储存上次操作阶段的各项设置，从而可自动配置系统，无需人重新配置系统。4.3.2按钮子程序该控制系统对硬件的操作主要通过上、下、左、右、确定和设定六个按钮的作用来实现。本设计选用延时消抖方式消除检测按钮的判断影响，具体做法为按钮被按下时施加延时20ms。以设定键为例，在发现设定键被按下时，程序首先消抖20ms,消抖完成后将复位设定键标志设定为状态，表明发现电平信号正确。unsignedcharkey_switch_status(void)//按键扫描函数{unsignedcharv;If(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_4)==0)//复位按键按下{delay_ms(20);延时。消抖if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOD,GPIO_Pin_4)==0){SetBuzzer(5);//彩屏自带蜂鸣器响}}/*其他按键扫描程序同上，略去*/return(v);}4.3.3显示屏显示程序该系统单片机与显示屏之间通信时用到了RS-458串口通讯方式，在相互通讯的系统软件设置中运用了特殊握手命令函数。STM32F107单片机有三个USART串口，并且支持RS232线协议，并且传输速率比较高。该系统设计采用了MAX3232芯片来转化电平，3.3V电源供电。本系统使用金鹏公司研发制作的金鹏终端开发软件对系统操作界面进行程序编制，能够将编辑后的照片轻松地生成坐标代码。下面是显示屏显示的基本操作函数。voidSetHandShake(void)//握手命令{SendBeginCMD();//发送帧头命令SendChar(0x00);SendEndCmd();//发送帧尾命令}开机界面显示程序：voidyunxing();//运行界面{//设置视图背景SetBcolor(32);GUI_CleanScreen();//图片显示/