电子多臂控制系统的断电保护设计
电子多臂机作为大型的电器设备，在遇到突发的断电情况时，设备由于外部电源的断开无法正常的继续工作。意外故障导致的突发断电会使输入的数据受到危险，如果此时电子多臂机正在进行某产品的纺织，因为刺绣数据遭到了破坏，所以等到外部电源恢复后电子多臂机则会重新开始纺织。这种情况的发生造成的后果就是大大降低了纺织的效率，并且浪费了绣布与绣线，针对这种情况设计一个断电数据保护方法，让电子多臂机机在遇到意外断电情况时能够及时准确的保存刺绣数据，这样在上电后读取存储的数据继续工作，对提高电子多臂机的工作效率具有实际意义。
断电保护的设计能够针对突发的断电情况很好的将数据存入存储器，在电源恢复之前由电容供电给内部系统使单片机最小系统能够正常运行，为了能够使电容存储的电可以尽可能的维持较长的时间，因此选择超低功耗的STM32芯片作为处理器。电压恢复后读取数据继续工作。 M000118
关键词:断电保护 数据存储 电子多臂控制系统
Electronic dobby as electrical equipment of large, once in power, the device cannot be run. Unexpected failurepower-off will make stored in temporary memory data is dangerous, if the embroidery machine is in the process of embroidery embroidery, so again after power must be re embroidery. This not only reduces the embroidery work efficiency, but also a waste of embroidered cloth and embroidery thread, let the electronic dobby machine save embroidery data during unexpected interruptions, facilitate data recovery after the computer, electronic dobby machine to improve work efficiency has practical significance.
Design of power protection for power sudden good data will be stored in the memory, in the restoration of power capacitor power supply to the internal system by the MCU minimum system to normal operation, in order to make the capacitor stored electricity can be as much as possible for a long time, so the choice of STM32 chip ultra low power processor. Voltage recovery after reading the data continue to work.
Keywords: system power-off protection ;data storage ;electronic multi arm control
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第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 电子多臂机的特点 1
1.3 本课题研究的主要内容 2
第二章 系统概述 3
第三章 系统设计 4
3.1 任务分析 4
3.2 方案对比 4
第四章 硬件设计 5
4.1 硬件电路工作原理与功能 5
4.2 单元电路分析 6
4.2.1 电源电路 6
4.2.2 断电检测电路 7
4.2.3 晶振电路 8
4.2.4 复位电路 9
4.2.5 启动设置电路 10
4.2.6 JTAG下载电路 11
4.2.7 EEPROM数据存储电路 12
4.3 PCB板的制作 13
4.4元器件清单 14
第五章 软件设计 15
5.1 软件设计总体思路及流程图 15
5.2 中断信号控制模块 16
5.3 数据传输模块 18
5.4 数据的存储与读取 20
第六章 系统调试 21
6.1 硬件调试 21
6.2 软件调试 22
结束 24
参考文献 25
致谢 26
4.3.2 断电检测电路
为了能够在断电的瞬间立刻结束正常运行的程序，将单片机中各个寄存器中的数据及时的、准确的保存到连续不间断供电的存储器中，并且使单片机和EEPROM处于低功耗的状态，这就需要一个高优先级或是不可屏蔽的外部中断。断电检测电路就是为了在特定的情况下产生这么一个外部中断而设计的。
断电检测电路设计的方法有很多种，一种是用比较器来监测电源电压，由于断电后电源电压降低，在这类检测电路中，我们需要预先设定一个电压值，当断电后的电源电压值降低到这个设定值后，由于比较器输出产生了变化，中断申请信号由此产生。另外一种检测方法是建立在复位集成电路的基础上的，在电源断开电压降落的时候，产生一个中断信
号，运用这类监测方法的例子有很多，比如说:美国德州仪器（Texas Instruments）公司
生产的TPS380115D、微芯（Microchip）公司生产的MCP100、MCP130、美信（MAXIN）公司生产的DS1233、DS1810。
本次硬件设计中选择的是比较器监测电源电压，如图 4-3-3 所示： 查看完整请+Q:351916072获取
图 4-3-3 +24V欠压检测电路
该断电监测电路选择的是电压比较产生中断信号的方法，此欠压保护电路选择的是LM393双电压比较器集成电路，该集成电路具有很宽的工作电源电压范围，对于单电源可选择+2V~+36V，双电源则可以选择-1V~-18V和+1V~+18V，并且消耗电流与输入失调电压都很小。
图4-3-3中，预设定的电压值为+5V，正常供电时，R39与R44分压，输入电压为+24V，R44两端的电压值为24*R44/(R39+R44)=8.9V>5V，假设此时输出端输出信号为1。当电源断开时，随着输入电压的降低，R44两端的电压值也随之下降，当降到小于5V的那一瞬间时，输出信号改变即为0，此时产生一个下降沿，作为中断信号发送给CPU。单片机必须立刻停止正在运行的任何程序响应中断，此时虽然外部电源已经断开，不过滤波电容上存储的电足够用来执行中断服务子程序。
4.3.3 晶振电路
每个单片机的最小系统里都有晶体整荡器，它是单片机最小系统必不可少的一部分。晶振与单片机内部的电路结合共同工作，产生的时钟频率用来保证单片机的正常工作，由于单片机一切指令的执行都是建立在这个基础上的，所以如果要提高单片机的运行速度，就必须要提高晶振的时钟频率。
晶振电路如图 4-3-4 所示：
图 4-3-4 晶振电路
由于STM上电复位后默认使用的晶振精度为8M，为了使PLL的频率达到72MHz，外部必须接上8M的晶振，那样就可以切换到外部晶振。
4.3.4 复位电路
复位电路的作用是把电路恢复到起始的状态，就像日常生活中所用的所用到的计算器上的清零按钮的作用一样。复位电路的启动手段有很多种，第一种给电路通电的同时立刻进行复位操作；第二种是在必要时手动进行复位操作；第三种是根据程序的需求自动的进行操作。
STM32所设计的单片机最小系统中使用的是STC811T集成电路，这样的复位电路有如下两点好处：
1、在电源断开时，立即让单片机复位；上电时，单片机的正常工作必须等到时钟振荡稳定之后。
2、因为具有电源稳压块掉电检测的专用复位电路，在掉电的过程中有足够的时间来保存数据。 查看完整请+Q:351916072获取
断电保护的设计能够针对突发的断电情况很好的将数据存入存储器，在电源恢复之前由电容供电给内部系统使单片机最小系统能够正常运行，为了能够使电容存储的电可以尽可能的维持较长的时间，因此选择超低功耗的STM32芯片作为处理器。电压恢复后读取数据继续工作。 M000118
关键词:断电保护 数据存储 电子多臂控制系统
Electronic dobby as electrical equipment of large, once in power, the device cannot be run. Unexpected failurepower-off will make stored in temporary memory data is dangerous, if the embroidery machine is in the process of embroidery embroidery, so again after power must be re embroidery. This not only reduces the embroidery work efficiency, but also a waste of embroidered cloth and embroidery thread, let the electronic dobby machine save embroidery data during unexpected interruptions, facilitate data recovery after the computer, electronic dobby machine to improve work efficiency has practical significance.
Design of power protection for power sudden good data will be stored in the memory, in the restoration of power capacitor power supply to the internal system by the MCU minimum system to normal operation, in order to make the capacitor stored electricity can be as much as possible for a long time, so the choice of STM32 chip ultra low power processor. Voltage recovery after reading the data continue to work.
Keywords: system power-off protection ;data storage ;electronic multi arm control
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第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 电子多臂机的特点 1
1.3 本课题研究的主要内容 2
第二章 系统概述 3
第三章 系统设计 4
3.1 任务分析 4
3.2 方案对比 4
第四章 硬件设计 5
4.1 硬件电路工作原理与功能 5
4.2 单元电路分析 6
4.2.1 电源电路 6
4.2.2 断电检测电路 7
4.2.3 晶振电路 8
4.2.4 复位电路 9
4.2.5 启动设置电路 10
4.2.6 JTAG下载电路 11
4.2.7 EEPROM数据存储电路 12
4.3 PCB板的制作 13
4.4元器件清单 14
第五章 软件设计 15
5.1 软件设计总体思路及流程图 15
5.2 中断信号控制模块 16
5.3 数据传输模块 18
5.4 数据的存储与读取 20
第六章 系统调试 21
6.1 硬件调试 21
6.2 软件调试 22
结束 24
参考文献 25
致谢 26
4.3.2 断电检测电路
为了能够在断电的瞬间立刻结束正常运行的程序，将单片机中各个寄存器中的数据及时的、准确的保存到连续不间断供电的存储器中，并且使单片机和EEPROM处于低功耗的状态，这就需要一个高优先级或是不可屏蔽的外部中断。断电检测电路就是为了在特定的情况下产生这么一个外部中断而设计的。
断电检测电路设计的方法有很多种，一种是用比较器来监测电源电压，由于断电后电源电压降低，在这类检测电路中，我们需要预先设定一个电压值，当断电后的电源电压值降低到这个设定值后，由于比较器输出产生了变化，中断申请信号由此产生。另外一种检测方法是建立在复位集成电路的基础上的，在电源断开电压降落的时候，产生一个中断信
号，运用这类监测方法的例子有很多，比如说:美国德州仪器（Texas Instruments）公司
生产的TPS380115D、微芯（Microchip）公司生产的MCP100、MCP130、美信（MAXIN）公司生产的DS1233、DS1810。
本次硬件设计中选择的是比较器监测电源电压，如图 4-3-3 所示： 查看完整请+Q:351916072获取
图 4-3-3 +24V欠压检测电路
该断电监测电路选择的是电压比较产生中断信号的方法，此欠压保护电路选择的是LM393双电压比较器集成电路，该集成电路具有很宽的工作电源电压范围，对于单电源可选择+2V~+36V，双电源则可以选择-1V~-18V和+1V~+18V，并且消耗电流与输入失调电压都很小。
图4-3-3中，预设定的电压值为+5V，正常供电时，R39与R44分压，输入电压为+24V，R44两端的电压值为24*R44/(R39+R44)=8.9V>5V，假设此时输出端输出信号为1。当电源断开时，随着输入电压的降低，R44两端的电压值也随之下降，当降到小于5V的那一瞬间时，输出信号改变即为0，此时产生一个下降沿，作为中断信号发送给CPU。单片机必须立刻停止正在运行的任何程序响应中断，此时虽然外部电源已经断开，不过滤波电容上存储的电足够用来执行中断服务子程序。
4.3.3 晶振电路
每个单片机的最小系统里都有晶体整荡器，它是单片机最小系统必不可少的一部分。晶振与单片机内部的电路结合共同工作，产生的时钟频率用来保证单片机的正常工作，由于单片机一切指令的执行都是建立在这个基础上的，所以如果要提高单片机的运行速度，就必须要提高晶振的时钟频率。
晶振电路如图 4-3-4 所示：
图 4-3-4 晶振电路
由于STM上电复位后默认使用的晶振精度为8M，为了使PLL的频率达到72MHz，外部必须接上8M的晶振，那样就可以切换到外部晶振。
4.3.4 复位电路
复位电路的作用是把电路恢复到起始的状态，就像日常生活中所用的所用到的计算器上的清零按钮的作用一样。复位电路的启动手段有很多种，第一种给电路通电的同时立刻进行复位操作；第二种是在必要时手动进行复位操作；第三种是根据程序的需求自动的进行操作。
STM32所设计的单片机最小系统中使用的是STC811T集成电路，这样的复位电路有如下两点好处：
1、在电源断开时，立即让单片机复位；上电时，单片机的正常工作必须等到时钟振荡稳定之后。
2、因为具有电源稳压块掉电检测的专用复位电路，在掉电的过程中有足够的时间来保存数据。 查看完整请+Q:351916072获取
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