基于Cortex-M0 MCU的捆扎機控制板卡的設計與實現

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、市場、郵政、藥業、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品的高品質設計發展區域中，一個最佳的方案已經被探索和尋找到。針對于這款產品的需求，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，這使得開發人員能夠以8位的設備實現32位設備的性能。Cortex-M0處理器超低的門數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，其核心執行速度高達50MHz，相當于45DMIPS，每秒執行4500萬條指令，且內建32位乘法器，嵌套向量中斷控制器NVIC，雙信道APB設計，使系統效能發揮到極致。而芯片周邊配置有內建8 k到64 k Bytes快閃內存，4 K Bytes RAM存儲器、獨立4 K Bytes DATA FLASH快閃數據區、獨立4k Bytes程序升級快閃內存、外部擴充地址／數據總線(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位模數轉換器(ADC)、低壓偵測和欠壓檢測等功能。另外還有脈寬調制模塊(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)、內部RC晶振、內部復位等，是一個高集成度的產品。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、工業溫度規格設計，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控制、安防、通訊系統與需要高速計算數據采集系統領域。
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。

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串行數據轉并行驅動4位數碼管動態顯示。MCU采用ICP下載程序。

2 軟件設計

2．1 軟件流程圖設計


2．2 開發環境

開發環境用IAR Embedded workbench for ARM 6．21，裝上Nu-Link IAR Driver。然后編制目標程序，進行系統調試。

3 結語

根據本方案設計出的捆扎機控制板卡具有很高的性價比，能夠實現系統穩定可靠工作，達到了工控產品抗干擾能力強、運行穩定的效果。