【某激光切割机运动控制器控制系统硬件设计与实现分析案例6900字】

某激光切割机运动控制器控制系统硬件设计与实现分析案例 1 11.2控制芯片的选型及STM32F103C8T6介绍 21.3FSMC总线电路设计 51.4电源电路设计 61.5主控模块电路设计 71.5.1SWD烧写、联调电路设计 7 81.5.3LED指示电路设计 81.5.4复位电路设计 91.5.5启动选择端口电路设计 91.6RS232接□电路设计 1.7基于W5500的上位机通讯接□电路设计 11.7.1UDP通信接口电路设计 111.7.2STM32F103与以太网芯片W5500连接电路设计 1.8基于PCap的调高电路设计 控制系统的硬件电路的设计目标就是给第二步的软件在设计阶段打下坚实理器和周边设备做在一个芯片中，减少体积和数量。以STM32单片机为例，它具有32位的Flash存储器，处理器采用了ARM架构的芯片，能够让用户更多地根据自己的要求进行开发。该系列单片机有很多32位能实时处理信号，DSP功能，耗能低，运行电压低等优点，而且设备高度集中，2要求，而且性能方面也居家常住的F1系列的单片机都能进行浮点运算，能够适机提出了如下要求：多个输入输出接口，专用的浮点运算处理器(FPU),能够片机的优点有这些：成本低廉，做为一款32位单片机，价格仅相当于8位单片F100到F217共8个系列，超过100种，封装方式也多种多样，包含BGA等封装，还推出了低功耗的(32L)和具有无线网络功能(32W)等型号；良好的时实响应功能，得益于多达84个中断，可设置的16级优先级，而且任一引脚都能clock信号，这样可以通过切断相应外设的clock信号使其停止工作来降低损耗；STM32F103C8T6的最小系统原理图和3高日DVOUT日DKK1251254P4P4(4)复位电路5STM32的引脚说明STM32F103C8T6芯片的资源配置为：2个12位的ADC控制器(9个口)、7个通道DMA控制器、37个IO□、3定时装置，每个定式装置最多有四个用于cortex-m4cpu与MCX314的接口电路如图1.6所示以上两种相互间通信接□的电路选用的是FSMC总线。对其进行连接时需要用到能够相互对应的16根数就可以直接进行完成数据通讯。结合以上的技术要求在Mcx314,并且对外部的mcx314是一种专门用于运动控制的系统芯片，该芯片由nvac公司研发，最冲驱动，能控制步进电机的位置和速度以及加速度。补运算、四轴可以S型加减操控、可以两轴插补圆弧等；速度驱动控制：四个驱动轴的高速驱动控制脉冲最大速度最高限制可达400okpps,最小速度限制为1.00pps。速度上它们都同样具有很大的综合技术性和优越性，在一般高频用户所在外界所看到需要同时具有16兆赫兹高频有源晶振输出，信号(脉冲)输出、输入间的频率远高于千分之一，可以调节很大的速S型曲线加减速控制：我们可以通过编程的方式来控制芯片内部的S型加减效果。而且我们还能利用S曲线加减速算法特点来防止过程中发生三角波K际标准直流电源插座□CN6他的功能是将外部的电源输入到u11,经过DC-DC两个芯片将其转换成5v直流电源输出。ul1芯片主要设计采用的器件是一个要其直接输入的输出电压可以控制在1vdc6~40v之间。器24V在两个电源的输出端连接上一个逆向的瞬态抑制二极管，当电流超标时，tvs就会发生变化--高阻抗转变为低阻抗，阻抗值的变低使它能快速吸收电路里让固态电容减少输入芯片的频率和波形中的杂波。把470uF/10V的钽电容和将具有隔离作用的WRB2405MD-6V电源转换模块作为U13,转换后可以稳定的输出5v直流电压，u14为1.3v直流稳压供电芯片，其中用于u14输出的1.3v给数字模拟器和数字控制部分分别提供了稳供电压使用，ull输出的两个电压芯Vin8图1.9调试电路原理图设计这部分电路用于控制器在开关电源断开供电时，主控板上的STM32芯片的一些必要模块能在这部分电路的作用下还能继续工作并且要保持系统时钟的继续运行和系统的主要数据不能丢失。图1.10中VBRT就是给核心板后备区域供电的它需要接在MCU的VBRT引脚才能供电，在1-VCC1.3V断开连接时(外部断开供电),纽扣电池BTI正极就和VBRT相连了，STM32供电由CR1220来完成。当1-VCC1.3V连接时(外部供电),STM32就由外部电源来供电，这时候因为二极管的作用就可以达到不管1-VCC1.3V外接电源是否断开，核心电路始终图1.10中D1我们就是利用了二极管的反向截止功能，当外部电源供电时的指示电路我们打算使用3个LED灯来满足我们的功能需求。首先是电源指示灯(POW)这个灯是绿色的，当这个灯亮起时，说明我们的主控核心板时在察开发板的供电情况。第二个灯(RUN)是用来指示正常运行的，这个灯也是绿色的，我们在调试程序的时候，把这个灯的控制程序写在我们代码的while循的控制程序写在while的外面，这样一旦我们程序意外运行了，这个灯就会不停RRUNRRUN复位电路设计来是为了对我们的主控核心板和模拟信号采集电路(AD7606)进行复位的。我们在设计的时候为了使主控板STM32与模拟信号转发芯片AD7606一起复位，我们将两者的复位引脚连接在一起。我们在不按复位按键时要复位时，按下按键，1-/RESET引脚接地(与1-GND相连),引脚收到下降沿就会复位。然后我们为了提高这个电路的稳定性在图1.7中加入了一个0.1uF的在我们对MCU烧写完程序和按复位键以后，MCU应该采取一种什么样的的方式来选择不同的启动模式。电路原理图如1.13所示：图1.12中BOOTO和BOOTI的连接方式可以形成四种结果，组合的三种启动模式如下表所示：启动模式说明0X用户闪存存储器即为FLASH启动10系统储存器用于串□下载11SRAM启动用于在SRAM中调试代码是对于一个用户电脑闪存的一个数据库进行存储器，也就好说是flash文件进行焊接上，r6不需要进行高压焊接。bootl只要设置成一个低电平或者高输入电压的平均值都行也可以，即是把R100和R101焊接一个。为了充分考虑满足日后接处理过程中，仅仅不过是将它的R38和它的R100焊接组合到一起，这样它的boot0和它的boot1的焊接电阻水平都已经可算是正常0了，就可以达到使用本系统在设计时主要通过一个串□开关发出的指令对于激光传感器进行了rs232接口滤波电路基本结构如波形图1.14所示，在20引脚接口处分别接入减少对应的电源输出信号振荡产生的谐波噪声。在后期对于pcb三个网络群的布urIur该通信模块的设计是用一个协议栈芯片W5500和一个网络变压器RJ。硬件上支持TCP/IP协议栈，本课题基于UDP协议的通信方式。可以在传输容量上，具有32K的数据缓层。我们只需编写协议栈应用层控制信息就可以和上位机通制器的通信。我们设计的运动控制器选择的是w5500这颗芯片作为STM32F103的PHY芯片，同步串行通信SPI通信方式最高传输速率可达80MHz的W5500通信接□上采用了NUP4301MR6静电保护电路，因为我们的通信传输速率E在PCB布局上我们应该紧密放置并且最大限度保证收发信号线的等长，以PCap01本身本来就是一个完全不可进行编程的电子器件，这时候就可能需极佳的电容解决方案。而且响应频率很高，当检测的物体振动频率达0.5MHz,也就是说它的振动周期为2us时，这个器件都是可以进行正常输出。本次设计会PCap01性能特点如下：1.基于COMS技术的数字化测量原理；2.最多可以测量8路电