某自動焊接機控制電路軟件方案設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u6531某自動焊接機控制電路軟件方案設計案例 1185631.1stm32開發(fā)環(huán)境 1124621.2程序整體設計框架 265531.2.1程序整體流程 2142721.2.2時鐘初始化程序 3233021.2.3定時器初始化 578611.2.4RS485通信初始化 659071.2.5電機速度規(guī)劃 7163641.2.6焊接機器人焊接流程程序 91.1stm32開發(fā)環(huán)境最小系統(tǒng)板以及接線底板的硬件為實現焊接機器人的運動提供了基礎，但是還需要通過專用的開發(fā)環(huán)境對硬件設備進行編程。STM32CubeMX是由ST公司推出的STM32初始化代碼生成器。STM32CubeMX通過圖形界面可以方便快捷的配置每個引腳的復用模式，以及初始化代碼，存儲在指定的.c文件，并且能生成MDK的工程文件，大大的提高了開發(fā)的效率。圖1.1STM32CubeMX界面MDK是目前ARM內核單片機開發(fā)的主流工具。通過在MDK中打開STM32CubeMX生成的工程文件，在里面添代碼及算法，通過MDK軟件編譯成可執(zhí)行文件下載到STM32中調試。圖1.2MKD開發(fā)界面1.2程序整體設計框架1.2.1程序整體流程程序的主要任務是實現對焊接機器人電機的控制，以控制焊機機器人所在的位置，對塔筒進行焊接，需要實現：接收上位機的指令、對電機轉速、轉動圈數、轉動方向以及電機的啟動和停止的控制。整體的程序可分為三大部分，即主程序、串口中斷程序和指令解析程序。第一部分是初始化程序，包括系統(tǒng)時鐘初始化，中斷初始化，IO口復用模式選擇與初始化，定時器配置與輸出通道初始化，IO口輸入輸出端口初始化以及串口配置及發(fā)送、接收引腳初始化。第二部分為串口中斷服務函數，主要是接收上位機發(fā)送的指令。第三部分為指令解析，對上位機發(fā)送過來的字符指令進行判斷然后再做出相應的動作。圖1.3程序框架流程圖1.2.2時鐘初始化程序本文的STM32最小系統(tǒng)板使用的是外部25Mhz高速晶振提供時鐘信號，在STM32中，外部晶振由STM32內部的鎖相環(huán)（PLL）進行倍頻，STM32H750VBT6最高主頻能達到480Mhz。系統(tǒng)時鐘初始化程序設置了CPU的主頻以及各個總線的頻率。在系統(tǒng)時鐘初始化函數中將CPU主頻設置為480Mhz；將AXI、HCLK3、TIMER的時鐘配置為240Mhz。將ABP1、ABP2、ABP3、ABP4總線時鐘配置為120Mhz。如圖1.4所示：圖1.4系統(tǒng)時鐘配置信息初始化代碼如下：圖1.5系統(tǒng)時鐘初始化函數1.2.3定時器初始化設計的機器人是由伺服電機驅動的，設置STM32的定時器發(fā)出不同頻率的脈沖來控制伺服電機的轉速。定時器初始化要分成兩個部分首先要初始化要使用的定時器，設置好它的分頻系數、重裝載值以及比較值、計數方式等。再對脈沖輸出引腳進行初始化，設置它的復用功能為定時器輸出通道。相關設置程序如圖1.6所示。 圖1.6定時器初始化代碼1.2.4RS485通信初始化設計機器人通過RS485與上位機進行通信，通過串口轉485信號的芯片SP3485來實現電平信號的轉換。因此RS485通信模塊的底層驅動就是對串口的初始化，本文串口初始化默認設置的波特率為115200。同時以及配置串口發(fā)送（TXD）、接收（RXD）引腳的復用初始化。串口的初始化需要配置中斷，每當串口接收到數據之后就會觸發(fā)中斷，在中斷服務函數中讀取接收到的內容。圖1.7串口中斷函數1.2.5電機速度規(guī)劃速度規(guī)劃對于機器人的運動來說是極其重要的。帶動機器人運動的電機加減速都有一個過程而不是一下由零到一個具體的速度，或者由一個很大的速度直接減速到零，這樣會產生很大的沖擊，影響小車的平穩(wěn)。本設計采用梯形加速的方法對控制電機的啟動與停止。梯形加減速驅動電機一共分為：勻加速運動階段、勻速運動階段以及勻減速運動三個階段，加速時先由速度v0勻加速到vt；減速時由vt勻減速到v0，采用梯形加減速能減小沖擊，保證機器人運行平穩(wěn)。圖1.8梯形加減速速度曲線設計的梯形加減速通過階梯加速形式實現，加減速算法以10ms為基本單位，加減速時間為100ms，則加減速級數為10。每過10ms均勻加速一次。其加速曲線如圖1.9所示。圖1.9階梯加減速速度曲線其算法實現的流程圖如圖1.10所示。定時器1用來產生脈沖，定時器2則用來定時，每10ms發(fā)生一次中斷，當調用電機啟動/停止函數時，同時開啟定時器2，發(fā)生中斷后進入中斷服務函數，先判斷中斷發(fā)生次數，若中斷次數小于等于10次，則加/減速一次。否則加/減速完