單片機(jī)機(jī)床控制系統(tǒng)研究

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本系統(tǒng)是根據(jù)射頻識(shí)別技術(shù)中的IC卡應(yīng)答器工作原理、藍(lán)牙模塊工作原理、異常報(bào)警、IICOLED顯示屏等設(shè)計(jì)的機(jī)床控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具備刷卡獲取機(jī)床的控制權(quán)限、手機(jī)藍(lán)牙控制機(jī)床工作狀態(tài)、顯示屏實(shí)時(shí)顯示機(jī)床工作狀態(tài)等功能。當(dāng)代社會(huì)由于人們對計(jì)算機(jī)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(jī)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(jìn)一步的提升，更加容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)控功能，而且使用、維護(hù)也變的非常方便，還具有了與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接以及遠(yuǎn)程通信等功能。本設(shè)計(jì)的機(jī)床控制系統(tǒng)根據(jù)射頻識(shí)別技術(shù)中的IC卡應(yīng)答器工作原理、藍(lán)牙模塊工作原理、異常報(bào)警、I2COLED顯示屏等設(shè)計(jì)的機(jī)床控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)具備刷卡獲取機(jī)床的控制權(quán)限、手機(jī)藍(lán)牙控制機(jī)床工作狀態(tài)、顯示屏實(shí)時(shí)顯示機(jī)床工作狀態(tài)等功能。本設(shè)計(jì)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(jì)的機(jī)床控制系統(tǒng)由STM32單片機(jī)系統(tǒng)、藍(lán)牙串行通信模塊、射頻識(shí)別模塊、蜂鳴器模塊組成，本設(shè)計(jì)的原理圖如圖1所示。當(dāng)用戶需要使用機(jī)床時(shí)，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(chǔ)的信息進(jìn)行讀取，當(dāng)讀取出來的信息與數(shù)據(jù)庫中存儲(chǔ)的信息匹配時(shí)，則蜂鳴器會(huì)發(fā)出一聲鳴叫，表示刷卡用戶已經(jīng)得到機(jī)床的控制權(quán)，用戶可以通過物理按鍵或者手機(jī)藍(lán)牙對機(jī)床工作模式進(jìn)行選擇；若信息驗(yàn)證失敗，則蜂鳴器會(huì)發(fā)出四聲鳴叫。利用IICOLED顯示屏來實(shí)時(shí)顯示機(jī)床運(yùn)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(jì)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(jì)。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(shí)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(chǔ)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(jī)連接通信，可以保證模塊穩(wěn)定工作、讀卡距離遠(yuǎn)。

1.3藍(lán)牙模塊

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

2軟件程序設(shè)計(jì)

如圖2所示，系統(tǒng)通電后開始進(jìn)行顯示屏、存儲(chǔ)器等初始化任務(wù)。之后系統(tǒng)進(jìn)入死循環(huán)，首先藍(lán)牙模塊開啟，然后單片機(jī)控制射頻識(shí)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(shí)，啟動(dòng)IC卡讀卡程序，讀取完IC卡內(nèi)部的信息之后與存儲(chǔ)芯片內(nèi)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行信息比對，如果校驗(yàn)成功，顯示屏顯示“解鎖成功”并在之后顯示“請啟動(dòng)機(jī)床”；若校驗(yàn)失敗，顯示屏顯示“無效卡”。之后可以通過手動(dòng)按動(dòng)開關(guān)對機(jī)床進(jìn)行啟動(dòng)和停止動(dòng)作，或者通過帶有藍(lán)牙功能的手機(jī)終端設(shè)備對機(jī)床系統(tǒng)進(jìn)行啟動(dòng)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(lán)牙控制子程序、報(bào)警子程序等。

3測試結(jié)果結(jié)論

本文基于單片機(jī)模塊，結(jié)合射頻識(shí)別技術(shù)、藍(lán)牙技術(shù)設(shè)計(jì)出了一種機(jī)床控制系統(tǒng)，實(shí)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(lán)牙串口通信對系統(tǒng)權(quán)限進(jìn)行解鎖，對機(jī)床的工作運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制，也可以根據(jù)實(shí)際的需要在藍(lán)牙終端上添加控制按鍵，使機(jī)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