基于STM32的抛丸机控制系统的设计与实现

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抛丸机是一种清理工件表面的设备,它的主要工作原理就是通过抛丸器高速喷射出弹丸,打在工件上进行表面清理。目前它有很多型号,在了解了抛丸机控制策略的发展及现状后,深入探讨了现阶段抛丸机控制系统,发现当下的抛丸机控制系统都是基于PLC的,成本很高,功能单一,而且操控不简练。本文结合现实情况,和山东开泰集团合作,以Q32系列履带式抛丸机为研究对象,研发一种基于STM32系列单片机的抛丸机控制系统。本控制系统的优势就是比现有的控制系统成本更低,功能更强大,在节省了成本的情况下还增加显示功能。在文中首先介绍了抛丸机发展历程,本控制系统的优势;然后再简单介绍了本型号抛丸机的组成结构。在着手做前,和山东开泰集团共同研究后得知,本系统共有56路数字量输入,48路继电器输出,3路转速检测,8路温度检测,一路232通信以及一个彩屏显示。设备的控制方式有两种:手动和自动。自动运行时可以急停。整个控制系统中最重要的就是对抛丸器的控制,也就是对抛丸电机转速的控制。本文详细介绍了抛丸器电机转速的确定以及抛丸面积和喷丸面积的确定。前期确定好这些技术要求后就着手进行设计。在硬件方面,本文首先根据要求设计了电路原理图,选择STM32F103ZET6为MCU,紧接着介绍STM32系列单片机的各种优越性能和最小系统的设计。然后介绍电源的设计,随后是各个功能模块的电路详细设计其中包括输入输出模块、温度检测模块、转速检测模块、存储模块、通讯模、按键模块以及显示模块。在软件方面,首先介绍了系统程序的开发环境以及系统的初始化,初始化包括时钟的初始化和端口的初始化。之后介绍了单片机以及各个模块的子程序设计,然后是系统总程序的设计。最后总结了本课题研究价值和遇到的问题,提出了还有没能解决的问题,通过本次课题的研究,使我对抛丸机行业以及控制系统的认识有了深入的了解,是次成功的学习过程。
摘要第7-8页
Abstract第8-9页
第一章 绪论第10-14页
    1.1 课题的研究背景及现实意义第10-11页
    1.2 论文研究的主要内容第11-12页
    1.3 本课题的主要优点第12-14页
第二章 抛丸机控制系统的总体设计第14-22页
    2.1 Q32 系列抛丸机的主要组成部分第14页
    2.2 工作方式及控制要求第14-16页
        2.2.1 自动方式第15页
        2.2.2 手动方式第15-16页
    2.3 控制系统总体设计原理第16页
    2.4 抛丸要求第16-22页
        2.4.1 抛丸器的工作原理第16-17页
        2.4.2 抛丸器电机的速度第17-19页
        2.4.3 抛散丸面积第19-20页
        2.4.4 抛丸量第20-22页
第三章 控制系统硬件设计第22-40页
    3.1 单片机的选型及原由第22-23页
    3.2 最小系统的设计第23-26页
        3.2.1 复位电路的设计第23-25页
        3.2.2 CPU 模块电源的设计第25-26页
        3.2.3 程序下载口的设计第26页
    3.3 系统电源的设计第26-27页
    3.4 DA 输出的设计第27-28页
    3.5 输入与继电器输出的设计第28-30页
    3.6 温度检测部分第30-31页
    3.7 转速检测第31-32页
    3.8 存储器设计第32页
    3.9 串口 232 设计第32-34页
    3.10 控制面板的设计第34-36页
        3.10.1 液晶显示模块的设计第34-35页
        3.10.2 按键控制电路的设计第35-36页
    3.11 PCB 电路板的设计第36-40页
第四章 系统软件的设计第40-62页
    4.1 实验平台的建立第40-41页
    4.2 系统的初始化第41-45页
        4.2.1 系统时钟的初始化第41-42页
        4.2.2 存储器的启动第42-43页
        4.2.3 各个模块的初始化第43-45页
    4.3 系统程序的设计第45-62页
        4.3.1 主程序的设计第45-47页
        4.3.2 按键检测程序第47-48页
        4.3.3 彩屏子程序第48-50页
        4.3.4 数模转换子程序第50-54页
        4.3.5 存储器的子程序设计第54-62页
第五章 总结与展望第62-64页
参考文献第64-66页
致谢第66-68页
附录第68-69页
附图第69-71页
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