基于STM32的双处理器牙花加工控制系统设计与实现

摘要

自动化控制系统是现代先进制造技术的关键，传统的自动化控制系统是基于工业计算机的数控系统，但这种专业领域的控制系统集成化程度比较高，一般不可裁剪，价格昂贵，只有大型的企业能够承担。随着当今嵌入式技术及互联网的发展，大量高性能的嵌入式处理器面世，使传统自动化技术的发展进入了嵌入式自动化的阶段，给传统自动化行业注入新的活力，另一方面，结合互联网技术融入物联网是新的发展趋势和技术挑战。因此，嵌入式自动化控制系统的开放性、模块化、软硬件可裁剪及物联网技术是近几年控制领域研究的热点。
　　本课题针对牙花加工控制系统的要求，所设计的系统能够控制6路步进电机、存储至少10万条的牙花编码、至少20路的输入输出信号、网络控制及友好的人机界面。首先，对于牙花加工系统进行概述，根据国内外研究现状及发展趋势，提出课题的研究方向，并分析可行的解决方案。其次，重点描述了整个牙花加工系统各个模块的设计过程，其中硬件的设计分为主控部分和机械控制部分，分别对人机交互、牙花数据存储、通信、电源电路、步进电机、控制器及其外围输入输出部分进行模块化设计和实现，并总结了电路设计中需要注意的问题；软件设计主要包括PC端（上位机）和下位机软件，其中上位机软件使用C＃语言在VS2010 Express集成环境中编写牙花编码软件，实现牙花的自动编码及与下位机通信编码数据的下载存储，下位机系统软件包括液晶驱动、文件系统移植、网络协议栈移植、串口通信、步进电机驱动及输入输出信号管理等。最后，对整个系统分模块测试和总体测试。
　　本文对电路的各个部分设计及原理进行了详细阐述，并且完成了设计要求。通过对系统分模块测试和总体测试，并对测试数据和误差进行整理和分析，结果证实系统工作稳定，步进电机运行平稳，定位精度达到要求，基本上满足了本课题的设计指标。同时，发现系统的不足之处并提出改进方案和展望。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1牙花加工控制系统概述

1.2牙花加工控制系统研究现状及发展趋势

1.3课题研究内容及解决方案

1.4论文结构安排

第二章 基于STM32的牙花加工控制系统硬件平台设计

2.1基于STM32的主控模块设计

2.2基于STM32的机械控制模块设计

2.3本章小结

第三章 牙花加工上位机设计

3.1钥匙数学模型建立

3.2牙花编码算法分析

3.3牙花编码软件的实现

3.4本章小结

第四章 基于STM32主控模块软件设计

4.1 LCD驱动控制

4.2 LCD驱动流程

4.3 SD卡文件系统移植

4.4 LWIP网路协议栈移植

4.5矩阵键盘驱动程序设计

4.6本章小结

第五章 基于STM32机械控制模块软件设计

5.1步进电机原理

5.2步进电机升降频曲线

5.3步进电机驱动

5.4原点检测定位

5.5本章小结

第六章 系统测试

6.1主控模块测试

6.3机械控制模块测试

6.4本章小结

第七章 总结与展望

7.1总结

7.2展望

致谢

参考文献

附录1

作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目

附录2

附录3