一种基于STM32的电动货架系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于STM32的电动货架系统，包括电源模块、控制单元、通信单元、隔离单元和驱动单元，电源模块连接控制单元、通信单元和驱动单元，用于给各个单元供电；控制单元连接隔离单元和通信单元，用于执行逻辑代码和处理数据，包括STM32芯片、最小系统模块和指示模块。本发明专利技术采用模块化方法设计，充分利用了STM32芯片上丰富的外设资源，这样既能够保证每个模块的独立性，又能够实现各部分的互相联系，且数据处理速度较快；本发明专利技术由于采用模块化的设计思想，使得各模块的接口变得十分简单，同时方便了软件编程以及货架系统后期升级维修；且本系统使用STM32芯片降低系统成本，提高系统的灵活性和通用性，适用于电动货架系统。

An Electric Shelf System Based on STM32

【技术实现步骤摘要】
一种基于STM32的电动货架系统
本专利技术属于驱动器运用领域，具体是指一种基于STM32的电动货架系统。
技术介绍
随着嵌入式产品的普及，电力驱动设备应用广泛。在仓储、密集档案等领域所使用的移动货架缺乏足够方便的移动方式，给货物的存贮查询带来很多麻烦，降低了工作效率。现有的电动货架同样存在着控制方法单一、成本高昂的缺点，所以设计一种货架电机驱动器是很有必要的。STM32系列芯片是专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用设计的，是基于ARM系列内核的微处理器。芯片内部集成了USART、CAN控制器、IIC和SPI等多种通讯硬件内核，并且还有多通道DMA控制器、A/D转换和D/A转换。系列中芯片型号丰富，拥有大、中、小集成规模，能够应用的环境也更加多样性。STM32系列芯片采用MDKforARM编辑软件，使用C语言编程，拥有丰富的库函数，也可以直接对寄存器进行操作。通过对各种片内外设的驱动编写，实现电机控制单元的对外通信和对电机的控制。直流电机因为良好的调速性能在电力拖动中得到广泛应用。对容量较大的直流电动机，通常采用降电压起动，即由单独的可调压直流电源对电机电枢供电，控制电源电压既可使电机平滑起动，又能实现调速。调节电源电压通常采用PWM技术，比较易于实现和控制。场效应管属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高(107～1015Ω)、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点，现已成为双极型晶体管和功率晶体管的强大竞争者。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于STM32的电动货架系统。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于STM32的电动货架系统，包括电源模块、控制单元、通信单元、隔离单元和驱动单元，所述电源模块连接所述控制单元、通信单元和驱动单元，用于给各个单元供电；所述控制单元连接隔离单元和通信单元，用于执行逻辑代码和处理数据，包括STM32芯片、最小系统模块和指示模块；所述最小系统模块和指示模块基于所述STM32芯片设置，所述最小系统模块包括复位电路、晶振电路和去耦合电路，所述复位电路包括按键和电容，采用按键复位和电容上电复位，对所述STM32芯片中的代码进行硬件复位，所述晶振电路包括有源晶体振荡器，用于产生固定的振荡频率，驱动所述STM32芯片工作，所述去耦合电路设在所述STM32芯片的电源引脚附近，采用并联结构并联电源和地之间的电容，用于给所述STM32芯片提供稳定的电源，去除所述STM32芯片电源管脚上的噪音；所述指示模块包括设在所述STM32芯片的IO口驱动的多位LED指示灯，用于指示货架状态和控制单元的各个状态；所述隔离单元连接控制单元和驱动单元，包括电源隔离电路和信号隔离电路，实现所述控制单元和所述驱动单元之间的物理隔绝；所述通信单元设在所述STM32芯片上，采用RS485、RS232和CAN通信，设有接口保护电路，实现电平转换和外部接口设计，用于与外部进行多种协议通讯和指示系统状态；所述驱动单元包括若干个货架，每个所述货架中均设有MOS驱动、MOS开关管、接近开关和电机抱闸，所述MOS驱动包括两个半桥驱动芯片和外围电路，两个所述半桥驱动芯片分别控制MOS半桥的高端和低端，所述高端的驱动设有外围自举电压电路，用于保证所述MOS驱动的正常工作。作为优选，所述电源隔离电路采用变压器隔离，所述信号隔离电路采用磁隔离或光耦隔离。作为优选，所述外围自举电压电路包括电容和二极管，所述电容并联在MOS驱动的电源引脚和N沟道MOS管的源极，所述二极管放置于电源和MOS驱动的电源引脚，避免升高的电压倒灌电源。作为优选，所述MOS驱动包括死区设计，避免MOS半桥的高端和低端同时导通，导致电源损坏。作为优选，所述电机抱闸选用24V电压驱动，上电时自动锁定。作为优选，所述接近开关选用24V直流供电，输出形式为低电平有效的开关量，所述开关量通过光耦隔离将信号传输给控制单元，构成反馈环节。有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的控制系统采用模块化方法设计，充分利用了STM32芯片上丰富的外设资源，这样既能够保证每个模块的独立性，又能够实现各部分的互相联系，且数据处理速度较快；本专利技术由于采用模块化的设计思想，使得各模块的接口变得十分简单，同时方便了软件编程以及货架系统后期升级维修；且本系统使用STM32芯片降低系统成本，提高系统的灵活性和通用性，适用于电动货架系统。附图说明图1为本专利技术的系统框架图；图2为本专利技术的货架内电路简图；图3为本专利技术的控制单元电路图；图4为本专利技术实施例的通信单元的电路图；图5为本专利技术实施例的信号隔离单元的电路图；图6为本专利技术实施例的PWM控制信号隔离的电路图；图7为本专利技术实施例的驱动单元的电路图；图8为本专利技术实施例的半桥MOS驱动信号时序图；图9为本专利技术实施例的多货架的空间结构图；图10为本专利技术实施例的电机软启动有效电压曲线图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术，应理解这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。如图1所示，本基于STM32的电动货架系统，包括电源模块、控制单元、通信单元、隔离单元和驱动单元，电源模块连接控制单元、通信单元和驱动单元，用于给各个单元供电；控制单元连接隔离单元和通信单元，用于执行逻辑代码和处理数据，包括STM32芯片、最小系统模块和指示模块；本实施例的STM32芯片型号为STM32F103RCT6，最小系统模块和指示模块基于STM32芯片设置，最小系统模块包括复位电路、晶振电路和去耦合电路，复位电路包括按键和电容，采用按键复位和电容上电复位，对STM32芯片中的代码进行硬件复位，晶振电路包括有源晶体振荡器，用于产生固定的振荡频率，驱动STM32芯片工作，去耦合电路设在STM32芯片的电源引脚附近，采用并联结构并联电源和地之间的电容，用于给STM32芯片提供稳定的电源，去除STM32芯片电源管脚上的噪音；指示模块包括设在STM32芯片的IO口驱动的多位LED指示灯，用于指示货架状态和控制单元的各个状态；隔离单元连接控制单元和驱动单元，包括电源隔离电路和信号隔离电路，实现控制单元和驱动单元之间的物理隔绝，电源隔离电路采用变压器隔离，信号隔离电路采用磁隔离或光耦隔离。通信单元设在STM32芯片上，采用RS485、RS232和CAN通信，设有接口保护电路，实现电平转换和外部接口设计，用于与外部进行多种协议通讯和指示系统状态；驱动单元包括若干个货架，每个货架中均设有MOS驱动、MOS开关管、接近开关和电机抱闸，MOS驱动包括两个半桥驱动芯片和外围电路，两个半桥驱动芯片分别控制MOS半桥的高端和低端，高端的驱动设有外围自举电压电路，用于保证MOS驱动的正常工作，外围自举电压电路包括电容和二极管，电容并联在MOS驱动的电源引脚和N沟道MOS管的源极，二极管放置于电源和MOS驱动的电源引脚，避免升高的电压倒灌电源。MOS驱动包括死区设计，避免MOS半桥的高端和低端同时导通，导致电源损坏。电机抱闸选用24V电压驱动，上电时自动锁定；接近开关选用24V直流供电，输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于STM32的电动货架系统，其特征在于：包括电源模块、控制单元、通信单元、隔离单元和驱动单元，所述电源模块连接所述控制单元、通信单元和驱动单元，用于给各个单元供电；所述控制单元连接隔离单元和通信单元，用于执行逻辑代码和处理数据，包括STM32芯片、最小系统模块和指示模块；所述最小系统模块和指示模块基于所述STM32芯片设置，所述最小系统模块包括复位电路、晶振电路和去耦合电路，所述复位电路包括按键和电容，采用按键复位和电容上电复位，对所述STM32芯片中的代码进行硬件复位，所述晶振电路包括有源晶体振荡器，用于产生固定的振荡频率，驱动所述STM32芯片工作，所述去耦合电路设在所述STM32芯片的电源引脚附近，采用并联结构并联电源和地之间的电容，用于给所述STM32芯片提供稳定的电源，去除所述STM32芯片电源管脚上的噪音；所述指示模块包括设在所述STM32芯片的IO口驱动的多位LED指示灯，用于指示货架状态和控制单元的各个状态；所述隔离单元连接控制单元和驱动单元，包括电源隔离电路和信号隔离电路，实现所述控制单元和所述驱动单元之间的物理隔绝；所述通信单元设在所述STM32芯片上，采用RS485、RS232和CAN通信，设有接口保护电路，实现电平转换和外部接口设计，用于与外部进行多种协议通讯和指示系统状态；所述驱动单元包括若干个货架，每个所述货架中均设有MOS驱动、MOS开关管、接近开关和电机抱闸，所述MOS驱动包括两个半桥驱动芯片和外围电路，两个所述半桥驱动芯片分别控制MOS半桥的高端和低端，所述高端的驱动设有外围自举电压电路，用于保证所述MOS驱动的正常工作。...

【技术特征摘要】
1.一种基于STM32的电动货架系统，其特征在于：包括电源模块、控制单元、通信单元、隔离单元和驱动单元，所述电源模块连接所述控制单元、通信单元和驱动单元，用于给各个单元供电；所述控制单元连接隔离单元和通信单元，用于执行逻辑代码和处理数据，包括STM32芯片、最小系统模块和指示模块；所述最小系统模块和指示模块基于所述STM32芯片设置，所述最小系统模块包括复位电路、晶振电路和去耦合电路，所述复位电路包括按键和电容，采用按键复位和电容上电复位，对所述STM32芯片中的代码进行硬件复位，所述晶振电路包括有源晶体振荡器，用于产生固定的振荡频率，驱动所述STM32芯片工作，所述去耦合电路设在所述STM32芯片的电源引脚附近，采用并联结构并联电源和地之间的电容，用于给所述STM32芯片提供稳定的电源，去除所述STM32芯片电源管脚上的噪音；所述指示模块包括设在所述STM32芯片的IO口驱动的多位LED指示灯，用于指示货架状态和控制单元的各个状态；所述隔离单元连接控制单元和驱动单元，包括电源隔离电路和信号隔离电路，实现所述控制单元和所述驱动单元之间的物理隔绝；所述通信单元设在所述STM32芯片上，采用RS485、RS232和CAN通信，设有接口保护电路，实现电平转换和外部接口设计，用于与外部进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭进，何俊杰，王超尘，邹卫军，杨毅，白云耀，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32