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嵌入式横机控制系统设计的中期报告

一、设计背景和意义

本设计任务是基于STM32F103单片机平台搭建一套嵌入式横机控制系统，实现对横机的控制和调节。

嵌入式横机控制系统是指将现代电子技术与传统的纺织机械相结合，通过单片机等嵌入式技术对横机进行精确、稳定的控制，提高纺织生产的自动化和智能化水平，在保证纺织质量的同时提高生产效率。

二、设计方案概述

本设计方案基于STM32F103单片机平台，结合数码管和按键、电机、传感器等外设，设计了一套简易的横机控制系统。

具体方案如下：

1、硬件设计：

(1)、主控芯片：STM32F103单片机

(2)、数码管：采用4位共阳数码管，7段LED显示，用于显示机台速度、调整参数等。

(3)、按键：使用4个按键分别为启动、暂停、加速、减速按键。

(4)、电机：采用直流电机，用于控制纱筒的转动。

(5)、传感器：采用霍尔传感器，用于监测纱筒的转速。

2、软件设计：

(1)、系统框架设计：基于UCOSIII操作系统设计，包括主函数、任务管理、任务创建、任务挂起、任务优先级等。

(2)、设备驱动程序设计：设计了数码管、按键、电机、传感器等设备的驱动程序。

(3)、控制算法设计：根据电机的输出电压与传感器监测到的转速之间的关系，设计了控制算法，实现对电机转速的精确调节。

3、系统整合和调试：

(1)、完成硬件电路的组装和连接。

(2)、完成软件程序的编写和调试。

(3)、对整个系统进行测试，测试期间对程序进行了反复优化，确保了系统的稳定性和可靠性。

三、设计进展和问题解决

目前已完成硬件电路的搭建和软件程序的编写，其中涉及到的主要技术难点及其解决方法如下：

1、硬件电路：

(1)、STM32单片机控制部分的电路设计：

解决方法：参考STM32F103芯片手册，对芯片电路部分进行分析和设计，在保证电路稳定性和可靠性的基础上，选用合适的外部元件进行连接。

(2)、电机驱动和位置检测部分的电路设计：

解决方法：根据电机和传感器的特性，设计了相应的电路并进行了调试，使电机运行稳定，并成功实现了纱筒位置的精确检测。

2、软件程序：

(1)、任务管理、任务优先级和调度等方面：

解决方法：参考UCOSIII的相关文献和教程，结合实际需求进行编程，并通过调试，成功实现了任务的创建、挂起、恢复等功能。

(2)、设备驱动程序的编写：

解决方法：根据芯片的相关手册对GPIO、TIM、EXTI等外设进行配置，编写相应的驱动程序，成功实现了数码管、按键、电机、传感器等外设的驱动和控制。

(3)、控制算法的设计：

解决方法：根据纱筒转速与电机驱动电压之间的关系，设计了PID控制算法，并实现了调节程序的编写。通过调试，成功实现了对电机转速的精确调节。

四、下一步工作计划

目前，本项目已完成在硬件和软件方面的设计和调试工作。下一步的主要工作计划如下：

1、对整个系统进行测试，发现并解决可能存在的问题。

2、对系统进行优化和改进，提高系统的可靠性、稳定性和性能。

3、对系统进行实际应用测试，并根据实际应用情况，进一步完善和优化控制算法和软件程序。同时，需要进一步探索和研究横机控制中存在的技术问题，及时解决，不断提高控制系统的水平。

总之，本项目旨在结合现代电子技术和传统的纺织机械，实现横机控制的自动化和智能化，提高其生产效率和纺织质量。希望通过本次设计的实践，能为横机控制和纺织生产等领域的发展做出一定的贡献。