單片機機床控制系統(tǒng)研究

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本系統(tǒng)是根據(jù)射頻識別技術(shù)中的IC卡應(yīng)答器工作原理、藍牙模塊工作原理、異常報警、IICOLED顯示屏等設(shè)計的機床控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具備刷卡獲取機床的控制權(quán)限、手機藍牙控制機床工作狀態(tài)、顯示屏實時顯示機床工作狀態(tài)等功能。當(dāng)代社會由于人們對計算機的使用率越來越高，數(shù)控系統(tǒng)漸漸具有了以軟件為主的特色，又用PLC代替了傳統(tǒng)的機床邏輯控制系統(tǒng)，使得數(shù)控系統(tǒng)更加小巧，使得其靈活性、通用性、可靠性得到進一步的提升，更加容易實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，而且使用、維護也變的非常方便，還具有了與網(wǎng)絡(luò)進行連接以及遠程通信等功能。本設(shè)計的機床控制系統(tǒng)根據(jù)射頻識別技術(shù)中的IC卡應(yīng)答器工作原理、藍牙模塊工作原理、異常報警、I2COLED顯示屏等設(shè)計的機床控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具備刷卡獲取機床的控制權(quán)限、手機藍牙控制機床工作狀態(tài)、顯示屏實時顯示機床工作狀態(tài)等功能。本設(shè)計可應(yīng)用于對各種系統(tǒng)的權(quán)限管理以及功能控制中。

1系統(tǒng)組成及總體框圖

本文設(shè)計的機床控制系統(tǒng)由STM32單片機系統(tǒng)、藍牙串行通信模塊、射頻識別模塊、蜂鳴器模塊組成，本設(shè)計的原理圖如圖1所示。當(dāng)用戶需要使用機床時，需要把IC卡放在讀卡器感應(yīng)區(qū)域的范圍內(nèi)對IC卡內(nèi)存儲的信息進行讀取，當(dāng)讀取出來的信息與數(shù)據(jù)庫中存儲的信息匹配時，則蜂鳴器會發(fā)出一聲鳴叫，表示刷卡用戶已經(jīng)得到機床的控制權(quán)，用戶可以通過物理按鍵或者手機藍牙對機床工作模式進行選擇；若信息驗證失敗，則蜂鳴器會發(fā)出四聲鳴叫。利用IICOLED顯示屏來實時顯示機床運行狀態(tài)。下面就主要模塊做簡要說明。

1.1顯示模塊

本設(shè)計采用I2C協(xié)議的OLED12864顯示屏模塊。OLED顯示技術(shù)具有自發(fā)光的特性，顯示效果好而且功耗比LED低，使用的溫度范圍廣，更加適合小系統(tǒng)的設(shè)計。該OLED12864液晶顯示模塊即可工作在3.3V電壓下也可工作在5V電壓下，它不僅有自帶的漢字庫可以顯示漢字，而且I2C通信協(xié)議也非常簡單，僅僅通過SCL、SDA兩根線來傳輸數(shù)據(jù)，大大降低了編程的困難程度。

1.2射頻識別模塊

采用MFRC522模塊。非接觸式IC卡又稱射頻卡，與接觸式IC卡相對比，非接觸式IC卡保密性好，安全性能高，儲存量大，傳遞速度快。該模塊采用3.3V供電，通過SPI接口簡單得幾條線就可以直接與單片機連接通信，可以保證模塊穩(wěn)定工作、讀卡距離遠。

1.3藍牙模塊

采用HC-06藍牙模塊。該模塊能夠連接到單片機的串行通信端口，使得單片機可以通過藍牙模塊與其他帶藍牙功能的設(shè)備進行通信。該藍牙模塊本身只能在從模式下運行，支持8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無奇偶校驗的通信格式，不支持其他格式。

2軟件程序設(shè)計

如圖2所示，系統(tǒng)通電后開始進行顯示屏、存儲器等初始化任務(wù)。之后系統(tǒng)進入死循環(huán)，首先藍牙模塊開啟，然后單片機控制射頻識別模塊持續(xù)掃描是否有IC卡靠近，顯示屏顯示“請刷卡解鎖”，當(dāng)卡靠近時，啟動IC卡讀卡程序，讀取完IC卡內(nèi)部的信息之后與存儲芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)庫進行信息比對，如果校驗成功，顯示屏顯示“解鎖成功”并在之后顯示“請啟動機床”；若校驗失敗，顯示屏顯示“無效卡”。之后可以通過手動按動開關(guān)對機床進行啟動和停止動作，或者通過帶有藍牙功能的手機終端設(shè)備對機床系統(tǒng)進行啟動和停止。本系統(tǒng)軟件采用C語言編寫。主要包括主程序、IC卡讀寫子程序、藍牙控制子程序、報警子程序等。

3測試結(jié)果結(jié)論

本文基于單片機模塊，結(jié)合射頻識別技術(shù)、藍牙技術(shù)設(shè)計出了一種機床控制系統(tǒng)，實物圖如圖3所示。經(jīng)過測試，本系統(tǒng)可通過RFID技術(shù)或者藍牙串口通信對系統(tǒng)權(quán)限進行解鎖，對機床的工作運行狀態(tài)進行控制，也可以根據(jù)實際的需要在藍牙終端上添加控制按鍵，使機床的使用功能更加全面更加豐富。

作者：方嘉銘 于海霞 單位：大連理工大學(xué)城市學(xué)院