基于ARM7的氣動標記機控制系統研究

摘要：工業自動化生產中便攜式氣動標記機一般采用筆記本為控制核心，由于筆記本存在價格高、系統難于維護等缺點而無法適應競爭日益激烈的便攜氣動標記機市場。本文介紹一種以ARM7單片機為控制核心的便攜式控制系統，并詳細介紹了其軟硬件的開發過程及矢量圖像、字符的實現。實驗證明，該系統運行穩定，打字效果清晰、圓滑，一定程度上可以彌補以筆記本電腦為控制核心的標記系統所帶來的不足。

關鍵詞：便攜式；標記機；ARM7；控制系統

中圖分類號：TP334.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 16-0003-02

一、引言

氣動標記機廣泛應用于銘牌、各種零部件及汽車行業中，隨著市場需求的變化，對標記機的穩定性、便攜性提出了更高要求[1]。當前工業自動化生產中，便攜氣動標記機常采用以筆記本電腦和單片機為控制核心兩種控制方式。對于以筆記本電腦為控制核心的標記機來說，其資源豐富、編輯功能強，但存在其源資利用率不高，體積大、成本高、難于維護等缺點；而基于單片機的控制系統其結構簡單、成本低，但其控制精度低，資源有限，編輯功能差難以達到用戶標記要求[2]。隨著ARM和DSP等各種16位嵌入式處理芯片的快速發展，為開放式的嵌入式系統的發展提供了新的解決途徑[3]。本文結合ARM高數據處理能力以及豐富的存儲資源，采用飛利浦公司生產的LPC2148芯片為控制核心，一定程度上彌補了以PC機及單片機為控制核心的控制系統所帶來的不足。

二、系統硬件構架

（一）芯片選型

（二）電磁閥驅動

三、軟件系統

軟件是系統是否能正常工作的關鍵，為便于系統維護以及軟件的二次開發，采用模塊化 編程，系統軟件架構如圖5所示。整個系統軟件由管理軟件、控制軟件兩部分組成：管理軟件的作用是提供基本操作管理，主要包括系統的初始化、鍵盤分析、文件保存、文件刪除、文件打開、編輯輸入、參數設置、參數修改、液晶顯示以及開停機等功能操作；控制軟件的主要作用是根據程序控制打標機運行，主要包括打印速度控制程序、字符軌跡程序和直線插補程序。

（一）管理程序

管理軟件主要負責管理系統文件、參數以及LCD操作界面。管理程序首先進入LCD初始化界面即菜單界面，所有功能鍵都是采用中斷方式觸發，由于部分按鍵所實現得功能不是單一的，如Enter鍵，它不僅是實現開始打印功能，而且進入編輯界面、參數設置界面以及由設置界面返回菜單界面都是由Enter鍵來完成，為避免在功能識別過程中發生混淆，在實現每一功能時候都分別用死循環的方式實現，這樣可以區分由相同的鍵值實現不同的功能。

（二）控制程序

系統控制程序負責整個打標過程的控制。進入打標控制程序后首先控制兩坐標電機復位到打標原點；然后等待打印頭到位，檢測到氣動頭到位信號后，采用查詢方式找到第一個要打印的字符；然后通過插補算法計算出X、Y軸上的增量，每打印完一個字符，都要判斷所打印的字符串是否打完；如果沒有打完字符串，則繼續查詢下一個字符，如此循環，直到全部打完；然后等待腳踏信號，若檢測到腳踏信號，則兩坐標電機重復復位到打標起始位置進行下輪的打印，這樣的循環直到按下停止鍵退出打印程序。

四、矢量文字圖形的實現

（一）矢量線段的分解

3.細分的方法可以是，從X、Y兩個分量中小的一個當中取出單位長度的線段，然后另一個分量取A倍的單位長度，再從分量小的方向取單位長度的線段，然后另一個分量方向取A倍單位長度的線段。如此反復取值，直到把分量小的方向上的值取完為止，同時把余數均勻的分布到分量大的方向上去。

4.第三步的細分方法可以得到最接近原始線段的運動軌跡，但在實際運用中完全不需要把線段畫得如此細膩，而且如此畫出細膩的線段是以犧牲運動速度作為代價的。因此在實際應用中根據需要第三步可以更改為：從X、Y兩個分量中小的一個當中取出Z倍的單位長度（Z的大小和打印的精度有關，Z值越大精度越高，反之越小），另一個分量方向取值變為Z×A，再按步驟三的方法完成取值。

5.均勻分布余數的方法：首先定義N為X（Y）方向的細分（分步）數。

（二）矢量圖形、矢量文字的標記

參考文獻：

[1]崔霋陽.打標、識讀技術在汽車制造業中的應用[J].汽車與配件，2002，(19):32233.

[2]胡薔.M16C62 單片機在激光打標控制器系統中的應用[J].電氣技術與自動化，2006，35(14):1472148.

[3]王孫安，張進華，吳明軍.基于ARM的開放式數控系統的研究[J].現代制造工程，2007(9):54–57.