单片机机床控制系统研究

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本系统是根据射频识别技术中的IC卡应答器工作原理、蓝牙模块工作原理、异常报警、IICOLED显示屏等设计的机床控制系统。该控制系统具备刷卡获取机床的控制权限、手机蓝牙控制机床工作状态、显示屏实时显示机床工作状态等功能。当代社会由于人们对计算机的使用率越来越高，数控系统渐渐具有了以软件为主的特色，又用PLC代替了传统的机床逻辑控制系统，使得数控系统更加小巧，使得其灵活性、通用性、可靠性得到进一步的提升，更加容易实现复杂的数控功能，而且使用、维护也变的非常方便，还具有了与网络进行连接以及远程通信等功能。本设计的机床控制系统根据射频识别技术中的IC卡应答器工作原理、蓝牙模块工作原理、异常报警、I2COLED显示屏等设计的机床控制系统。该控制系统具备刷卡获取机床的控制权限、手机蓝牙控制机床工作状态、显示屏实时显示机床工作状态等功能。本设计可应用于对各种系统的权限管理以及功能控制中。

1系统组成及总体框图

本文设计的机床控制系统由STM32单片机系统、蓝牙串行通信模块、射频识别模块、蜂鸣器模块组成，本设计的原理图如图1所示。当用户需要使用机床时，需要把IC卡放在读卡器感应区域的范围内对IC卡内存储的信息进行读取，当读取出来的信息与数据库中存储的信息匹配时，则蜂鸣器会发出一声鸣叫，表示刷卡用户已经得到机床的控制权，用户可以通过物理按键或者手机蓝牙对机床工作模式进行选择；若信息验证失败，则蜂鸣器会发出四声鸣叫。利用IICOLED显示屏来实时显示机床运行状态。下面就主要模块做简要说明。

1.1显示模块

本设计采用I2C协议的OLED12864显示屏模块。OLED显示技术具有自发光的特性，显示效果好而且功耗比LED低，使用的温度范围广，更加适合小系统的设计。该OLED12864液晶显示模块即可工作在3.3V电压下也可工作在5V电压下，它不仅有自带的汉字库可以显示汉字，而且I2C通信协议也非常简单，仅仅通过SCL、SDA两根线来传输数据，大大降低了编程的困难程度。

1.2射频识别模块

采用MFRC522模块。非接触式IC卡又称射频卡，与接触式IC卡相对比，非接触式IC卡保密性好，安全性能高，储存量大，传递速度快。该模块采用3.3V供电，通过SPI接口简单得几条线就可以直接与单片机连接通信，可以保证模块稳定工作、读卡距离远。

1.3蓝牙模块

采用HC-06蓝牙模块。该模块能够连接到单片机的串行通信端口，使得单片机可以通过蓝牙模块与其他带蓝牙功能的设备进行通信。该蓝牙模块本身只能在从模式下运行，支持8位数据位，1位停止位，无奇偶校验的通信格式，不支持其他格式。

2软件程序设计

如图2所示，系统通电后开始进行显示屏、存储器等初始化任务。之后系统进入死循环，首先蓝牙模块开启，然后单片机控制射频识别模块持续扫描是否有IC卡靠近，显示屏显示“请刷卡解锁”，当卡靠近时，启动IC卡读卡程序，读取完IC卡内部的信息之后与存储芯片内的数据库进行信息比对，如果校验成功，显示屏显示“解锁成功”并在之后显示“请启动机床”；若校验失败，显示屏显示“无效卡”。之后可以通过手动按动开关对机床进行启动和停止动作，或者通过带有蓝牙功能的手机终端设备对机床系统进行启动和停止。本系统软件采用C语言编写。主要包括主程序、IC卡读写子程序、蓝牙控制子程序、报警子程序等。

3测试结果结论

本文基于单片机模块，结合射频识别技术、蓝牙技术设计出了一种机床控制系统，实物图如图3所示。经过测试，本系统可通过RFID技术或者蓝牙串口通信对系统权限进行解锁，对机床的工作运行状态进行控制，也可以根据实际的需要在蓝牙终端上添加控制按键，使机床的使用功能更加全面更加丰富。

作者：方嘉铭 于海霞 单位：大连理工大学城市学院