基于STM32与MCX314的熔丝沉积成型机控制系统研究

发布时间：2017-05-18 11:12

  本文关键词：基于STM32与MCX314的熔丝沉积成型机控制系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：熔丝沉积成型（FDM）作为快速成型技术中应用最为广泛的技术之一，拥有巨大的应用潜力与很高的研究价值。本文根据熔丝沉积成型技术，设计了一套既能在工业网络下进行工作，又能够独立工作的智能化与模块化的设备。 以熔丝沉积成型机为研究平台，设计了一款基于ARM-Cortex系统芯片STM32与专用运动控制芯片MCX314的双核运动控制设备。该设备最多可同时驱动3轴电机并加上单轴的独立驱动。针对该控制系统的研发，主要工作包括软件程序的编写与硬件电路的设计。 在硬件部分的设计中，进行了双核控制系统的电路设计与PCB板的设计。该设备主要包括了基于STM32的主控模块与MCX314的运动控制模块，同时还有其他的配套功能电路。该系统不仅将两个控制内核进行了互联，还针对加工时的需求，进行了外部通信设备的选择。PCB板设计采用双层机构。这种设计不仅节省空间，而且方便安装。 软件部分的设计中，进行了USB通信与SD卡的读写程序的设计，使得加工信息可通过多种方式进行传输。提出了一种带有延时功能与端口保护功能的USART口通讯算法，提高了系统的稳定性。设计了通过CAN总线将多个设备进行互联的上层通讯协议。同时还设计了一种对应算法，将加工信息，即G代码进行即时转化，并写入MCX314内部相关的寄存器。与采用插补算法相比，该算法节省了主控芯片的资源，提高的系统的效率。 加热温度是影响FDM加工质量的重要因素，，本文还设计了基于模糊控制理论的温度控制器，使得温度控制相应更加迅速。
【关键词】：熔丝沉积成型 ARM MCX314 CAN总线 模糊控制
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH16;TP273
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 熔丝沉积成型技术8-9
• 1.2 熔丝沉积成型机的控制系统9-12
• 1.3 课题来源与主要研究内容12-14
• 1.4 论文的主要内容14-16
• 2 控制系统的总体结构设计16-22
• 2.1 控制系统硬件部分17-19
• 2.2 控制系统软件部分19-22
• 3 控制系统的硬件设计22-44
• 3.1 人机交互模块设计22-23
• 3.2 基于STM32 的主控模块设计23-33
• 3.3 基于MCX314 的四轴电机运动控制模块设计33-39
• 3.4 温度控制模块39-41
• 3.5 系统供电模块设计41-43
• 3.6 电路板布局设计43-44
• 4 控制系统的软件设计44-58
• 4.1 软件总体设计44-45
• 4.2 USB工作模式45-48
• 4.3 SD卡工作模式48-49
• 4.4 CAN总线工作模式49-53
• 4.5 G代码处理53-55
• 4.6 自动控温软件实现55-58
• 5 总结与展望58-60
• 5.1 全文总结58-59
• 5.2 研究展望59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文目录65-66
• 附录 2 硬件电路图及其他66

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