基于ARM Cortex-M0內(nèi)核的捆扎機(jī)控制板卡設(shè)計(jì)

摘要：文章描述了如何用新唐科技推出的ARM Cortex-M0系列MCU作為控制核心，來設(shè)計(jì)一款穩(wěn)定性高、成本低的捆扎機(jī)控制板卡，此控制板卡包括模擬信號(hào)前端輸入、數(shù)字信號(hào)輸入、數(shù)字信號(hào)輸出等接口。
關(guān)鍵詞：ARM Cortex-M0；控制板卡；捆扎機(jī)

0 引言
    自動(dòng)捆扎機(jī)／捆鈔機(jī)是專門設(shè)計(jì)用來捆扎精細(xì)物品的機(jī)器，印刷、裝訂、制造業(yè)、市場(chǎng)、郵政、藥業(yè)、政府、保險(xiǎn)公司、超市等相關(guān)包裝范圍都有很大的需求。本文設(shè)計(jì)的這款捆扎機(jī)所用打包帶的標(biāo)準(zhǔn)尺寸為40mm、20mm、30mm租50mm，用在例如包裝領(lǐng)域及貨幣的捆扎。捆扎機(jī)是用PE膜的紙帶或聚丙烯塑料帶熱熔粘結(jié)，來達(dá)到捆扎物體的效果。在針對(duì)鈔票和其他很多種較敏感的產(chǎn)品的高品質(zhì)設(shè)計(jì)發(fā)展區(qū)域中，一個(gè)最佳的方案已經(jīng)被探索和尋找到。針對(duì)于這款產(chǎn)品的需求，本控制板卡采用ARM Correx-M0處理器。這款處理器特點(diǎn)鮮明，性價(jià)比高。ARM Cortex-M0處理器是現(xiàn)有的最小、能耗最低和能效最高的ARM處理器。該處理器硅面積極小、能耗極低并且所需的代碼量極少，這使得開發(fā)人員能夠以8位的設(shè)備實(shí)現(xiàn)32位設(shè)備的性能。Cortex-M0處理器超低的門數(shù)也使得它可以部署在模擬和混合信號(hào)設(shè)備中。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 MCU介紹
    新唐科技NuMicro M051系列基于ARM Cortex-M0核心的高效能、低功耗的單片機(jī)，其核心執(zhí)行速度高達(dá)50MHz，相當(dāng)于45DMIPS，每秒執(zhí)行4500萬條指令，且內(nèi)建32位乘法器，嵌套向量中斷控制器NVIC，雙信道APB設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)效能發(fā)揮到極致。而芯片周邊配置有內(nèi)建8 k到64 k Bytes快閃內(nèi)存，4 K Bytes RAM存儲(chǔ)器、獨(dú)立4 K Bytes DATA FLASH快閃數(shù)據(jù)區(qū)、獨(dú)立4k Bytes程序升級(jí)快閃內(nèi)存、外部擴(kuò)充地址／數(shù)據(jù)總線(EBI)、整合與周邊模塊高效通訊的能力；通訊部份整合2組高速UART、2組SPI、1組I2C；模擬信號(hào)模塊提供8通道高速12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、低壓偵測(cè)和欠壓檢測(cè)等功能。另外還有脈寬調(diào)制模塊(PWM)、加上捕獲與比較功能。并具備4組32位定時(shí)器(Timer)、看門狗定時(shí)器(Watch Dog Timer)、內(nèi)部RC晶振、內(nèi)部復(fù)位等，是一個(gè)高集成度的產(chǎn)品。在關(guān)鍵特色部分，除了Cortex-M0核心與周邊IP特性外，新唐獨(dú)特的寬操作電壓(2．5～5．5V)、高抗干擾、抗噪聲、工業(yè)溫度規(guī)格設(shè)計(jì)，更能滿足客戶對(duì)于要求高質(zhì)量、高性能通用單片機(jī)的要求。NuMicro M051系列特別適合應(yīng)用于工業(yè)控制、安防、通訊系統(tǒng)與需要高速計(jì)算數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)領(lǐng)域。
    本文采用芯片型號(hào)為M051LAN。
1．2 RTD溫度檢測(cè)電路

    LM2920D運(yùn)放的A部分和B部分構(gòu)成一個(gè)恒流源給PT100供電，D部分運(yùn)放的作用是補(bǔ)償PT100引線誤差，C部分運(yùn)放構(gòu)成一個(gè)Sallen Key放大濾波器。[!--empirenews.page--]
1．3 電熱絲加熱電路

1．4 主控制電路
    圖3主控電路

    顯示采用74HC595串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)并行驅(qū)動(dòng)4位數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示。MCU采用ICP下載程序。
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2 軟件設(shè)計(jì)
2．1 軟件流程圖設(shè)計(jì)

2．2 開發(fā)環(huán)境
    開發(fā)環(huán)境用IAR Embedded workbench for ARM 6．21，裝上Nu-Link IAR Driver。然后編制目標(biāo)程序，進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試。

3 結(jié)語
    根據(jù)本方案設(shè)計(jì)出的捆扎機(jī)控制板卡具有很高的性價(jià)比，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，達(dá)到了工控產(chǎn)品抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定的效果。