基于ARM Cortex-M0內(nèi)核的捆扎機控制板卡設計

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，來設計一款穩(wěn)定性高、成本低的捆扎機控制板卡，此控制板卡包括模擬信號前端輸入、數(shù)字信號輸入、數(shù)字信號輸出等接口。
關鍵詞：ARM Cortex-M0；控制板卡；捆扎機

0 引言
    自動捆扎機／捆鈔機是專門設計用來捆扎精細物品的機器，印刷、裝訂、制造業(yè)、市場、郵政、藥業(yè)、政府、保險公司、超市等相關包裝范圍都有很大的需求。本文設計的這款捆扎機所用打包帶的標準尺寸為40mm、20mm、30mm租50mm，用在例如包裝領域及貨幣的捆扎。捆扎機是用PE膜的紙帶或聚丙烯塑料帶熱熔粘結，來達到捆扎物體的效果。在針對鈔票和其他很多種較敏感的產(chǎn)品的高品質設計發(fā)展區(qū)域中，一個最佳的方案已經(jīng)被探索和尋找到。針對于這款產(chǎn)品的需求，本控制板卡采用ARM Correx-M0處理器。這款處理器特點鮮明，性價比高。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位的設備實現(xiàn)32位設備的性能。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設備中。

1 硬件設計
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，其核心執(zhí)行速度高達50MHz，相當于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設計，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存儲器、獨立4 K Bytes DATA FLASH快閃數(shù)據(jù)區(qū)、獨立4k Bytes程序升級快閃內(nèi)存、外部擴充地址／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；模擬信號模塊提供8通道高速12位模數(shù)轉換器(ADC)、低壓偵測和欠壓檢測等功能。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位定時器(Timer)、看門狗定時器(Watch Dog Timer)、內(nèi)部RC晶振、內(nèi)部復位等，是一個高集成度的產(chǎn)品。在關鍵特色部分，除了Cortex-M0核心與周邊IP特性外，新唐獨特的寬操作電壓(2．5～5．5V)、高抗干擾、抗噪聲、工業(yè)溫度規(guī)格設計，更能滿足客戶對于要求高質量、高性能通用單片機的要求。NuMicro M051系列特別適合應用于工業(yè)控制、安防、通訊系統(tǒng)與需要高速計算數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)領域。
    本文采用芯片型號為M051LAN。
1．2 RTD溫度檢測電路

    LM2920D運放的A部分和B部分構成一個恒流源給PT100供電，D部分運放的作用是補償PT100引線誤差，C部分運放構成一個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)轉并行驅動4位數(shù)碼管動態(tài)顯示。MCU采用ICP下載程序。
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2 軟件設計
2．1 軟件流程圖設計

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。然后編制目標程序，進行系統(tǒng)調(diào)試。

3 結語
    根據(jù)本方案設計出的捆扎機控制板卡具有很高的性價比，能夠實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠工作，達到了工控產(chǎn)品抗干擾能力強、運行穩(wěn)定的效果。