基于ARM的剖竹机控制系统研究

发布时间：2017-07-31 02:04

  本文关键词：基于ARM的剖竹机控制系统研究

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【摘要】：剖竹机是一种将竹筒剖分成同规格瓦状竹条的专用设备,应用于毛竹初加工工序中。传统剖竹机是完全基于机械构造和原理设计的,只能依靠手动上料、选刀、剖竹等。当手动放置毛竹于剖竹台上时,推板前进剖竹而操作人员未及时离开,则容易使人受伤。低自动化程度的传统剖竹机需要更多人力资源,故剖竹的成本也在提高。因此提高剖竹的自动化水平并降低机器成本是本文研究的主要目的。基于以上的目的,本文设计了一套自动剖竹的系统方案,包括上料和推板后退阶段、选刀及对心阶段、剖竹阶段。在此系统基础上,从软硬件以及人机界面设计等方面介绍,同时就自动对心运动进行了研究探讨。硬件方面:本文以STM32F103VET6为主控芯片设计主控电路,刀盘位置检测电路,直径检测装置通信电路,刀盘定位电路,推板对心电路,开关量测控电路。软件方面:为了减少单任务运行的延时,本文采用基于u C/OS-II的多任务操作系统,开发设计了剖竹机相关应用任务,根据剖竹机工作流程,设计了七个应用任务:触摸屏任务、按键任务、上料任务、推板任务、对心任务、剖竹任务。人机界面:本文采用DGUS触摸屏对剖竹机进行监控,即通过全双工通信方式将按键指令和剖竹参数发送给主控制器,同时主控制器将剖竹机的运动信息实时上传给触摸屏。为此在DGUS触摸屏上设计了自动剖竹的监控界面。为了对机器进行监管,在触摸屏上进行密码登陆的程序设计。传统剖竹机采用人工对心,造成对心不准确,为了改善这个问题,本文着重探究剖竹刀盘、竹筒和推板对心滑块三个中心的自动对齐运动。主要研究刀盘的定位运动:采集整理前期剖竹现场试验的相关数据,分析刀片数与毛竹直径的关系,设计自动选刀;分析合理的刀盘结构,探讨刀盘定位的策略,实现刀盘高效率定位。此外结合旋转编码器检测刀盘位置和推板对心滑块定位运动两个部分,提高对心的精度。最后在实验室条件下,模拟剖竹机的运行,对软硬件及人机界面进行联合调试。
【关键词】：剖竹机 DGUS触摸屏 uC/OS-II 对心运动 刀盘
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TS64;TP273
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-13
• 1.1 课题研究背景及意义10
• 1.2 国内外剖竹机研究概况10-11
• 1.3 课题的主要研究内容11
• 1.4 本文主要工作11-13
• 第二章 剖竹机控制系统的设计方案13-19
• 2.1 剖竹机系统工作的过程13-14
• 2.2 剖竹机控制系统的总体结构14-16
• 2.3 剖竹机控制系统软硬件总体方案设计16-18
• 2.3.1 剖竹机嵌入式控制器软硬件要求16
• 2.3.2 剖竹机控制系统软件方案设计16-17
• 2.3.3 剖竹机控制系统硬件方案设计17-18
• 2.4 本章小结18-19
• 第三章 剖竹机控制系统的硬件设计19-32
• 3.1 剖竹机控制系统主控电路的设计19-20
• 3.2 JTAG接口电路20-21
• 3.3 电源电路的设计21-22
• 3.4 DGUS触摸屏接口电路22-23
• 3.5 直径检测装置通信电路23
• 3.6 刀盘位置检测电路设计23-25
• 3.6.1 旋转编码器选型24
• 3.6.2 刀盘位置检测电路24-25
• 3.7 开关量输入与输出电路25-27
• 3.7.1 开关量输入电路25-26
• 3.7.2 开关量输出电路26-27
• 3.8 刀盘定位和推板对心滑块定位电路27-28
• 3.9 存储电路的设计28-29
• 3.9.1 剖竹参数存储电路28-29
• 3.9.2 竹片总量存储电路29
• 3.10 剖竹机控制板的设计29-31
• 3.10.1 剖竹机控制板制板过程29-30
• 3.10.2 剖竹机控制板制板总结30-31
• 3.11 本章小结31-32
• 第四章 剖竹机控制系统对心运动研究32-41
• 4.1 刀盘定位运动32-39
• 4.1.1 毛竹直径与刀盘刀数的关系32-34
• 4.1.2 刀盘选刀的结构设计34-35
• 4.1.3 步进电机选刀定位的策略35-37
• 4.1.4 刀盘位置检测37-39
• 4.2 推板对心滑块定位运动39-40
• 4.3 本章小结40-41
• 第五章 剖竹机控制系统的软件设计41-56
• 5.1 uC/OS-II概述41
• 5.2 开发环境与开发工具41-42
• 5.2.1 开发环境41-42
• 5.2.2 开发工具42
• 5.3 剖竹机系统主程序设计42-44
• 5.4 剖竹机系统应用程序设计44-50
• 5.4.1 剖竹机系统起始任务设计44-46
• 5.4.2 剖竹机系统应用任务设计46-50
• 5.5 剖竹机系统中断程序设计50-55
• 5.5.1 串口中断52-54
• 5.5.2 外部中断和RTC中断54-55
• 5.6 本章小结55-56
• 第六章 剖竹机控制系统人机界面设计56-71
• 6.1 剖竹机人机界面设计56-65
• 6.1.1 剖竹机人机界面选型56
• 6.1.2 人机界面的图像制作56-58
• 6.1.3 DGUS触摸屏配置软件58-61
• 6.1.4 DWIN OS用户程序设计61-65
• 6.2 剖竹机主要人机界面65-69
• 6.2.1 剖竹机密码登陆页面65-67
• 6.2.2 剖竹机监控自动控制页面67-69
• 6.2.3 剖竹机选刀数据页面69
• 6.3 DGUS触摸屏串口通信69-70
• 6.4 本章小结70-71
• 第七章 系统模拟和调试71-73
• 7.1 实验室调试71-72
• 7.2 本章小结72-73
• 第八章 总结与展望73-75
• 8.1 总结73
• 8.2 展望73-75
• 参考文献75-77
• 附录 1：剖竹机控制系统各部分的电路原理图77-82
• 附录 2：剖竹机控制系统PCB板设计图82-83
• 附录 3：未焊接的两版PCB板实物图83-84
• 附录 4: 焊接后的两版PCB板实物图84-85
• 附录 5: 实验室调试图85-86
• 攻读学位期间的研究成果86-87

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：596970