基于STM32微控制器的精密压力控制系统的研究与设计

摘要

伴随着电子产业的迅猛发展，鼠标、键盘、触摸屏等输入输出设备大量出现并被广泛使用。这些设备在使用过程中，需要受到随机的或者持续的外力按压。为了保证产品质量，需要模拟不同的按压力度来测试产品。因此一个可调节的，精密的压力输出设备是必不可少的，本课题研究的就是这样一个精密压力控制系统。
　　该精密压力控制系统主要包括上位机软件，微控制器电路板，下位机软件，精密压力传感器，精密直线电机以及电机驱动器等几大部分。系统的主要目标是在收到上位机压力控制命令后，快速调整电机运行参数从而在规定的时间内达到设定的压力输出。本系统的研究内容主要包括上位机软件设计，硬件电路原理图设计，硬件PCB布板，下位机软件设计，系统搭建，调试与测试等。
　　上位机软件在Windows环境下开发，基于Visual Studio集成开发环境，使用C＃编程语言;硬件电路围绕STM32F103微控制器与24位精度ADC搭建;测试系统选择LSB200系列精密压力传感器，响应迅速，测量精度小于±1g;执行机构选择东方马达精密直线电机DRL20G及其配套脉冲序列输入型电机驱动器LRD503-K，步进精度最高可达8nm。
　　该系统可以通过上位机软件设置测试压力等参数，下位机软件运用位置式数字PID算法实现压力输出的闭环控制。
　　经过系统测试，该系统最终的压力曲线上升沿时间小于150ms，压力稳定性小于±2g，压力下降沿时间小于80ms，技术参数符合设计要求，系统稳定可靠，简单易用，适合工业使用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 背景介绍

1．2 研究现状

1．3 研究意义

1．4 研究内容

第二章 系统硬件设计

2．1 系统整体框架

2．2 STM32微控制器最小系统

2．2．1 最小系统内核

2．2．2 最小系统组成电路

2．3 数据采集模块

2．4 电源模块

2．5 通信模块

2．6 电机控制模块

2．7 本章小结

第三章 系统软件设计

3．1 Keil开发环境介绍

3．2 编程语言选择

3．3 系统软件工程简介

3．3．1 系统整体流程设计

3．3．2 串口通信

3．3．3 AD数据采集

3．3．4 电机控制

3．4 本章小结

第四章 系统软件实现

4．1 串口通信实现

4．2 AD数据采集实现

4．3 电机控制实现

4．3．1 直线电机控制

4．3．2 位置式PID算法

4．4 本章小结

第五章 系统实验结果

5．1 上位机软件界面

5．1．1 标定界面

5．1．2 验证界面

5．2 系统测试

5．2．1 直线电机选型

5．2．2 系统测试流程

5．3 结果分析

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 课题展望

参考文献

附录

致谢