单片机的wifi3d打印机研制(附件)【字数：10754】
摘 要3D打印技术近几年发展速度越来越快，越来越多的行业开始引入3D打印技术，本文是有关利用WiFi技术来实现对3D打印机运动的远程控制系统的设计。该系统是在XYZ平台、微控处理器系统、步进电机驱动技术、无线WiFi通信技术的基础上构建的，可以通过WiFi获得信息，通过嵌入式系统进行处理，来识别发送的指令，从而做出响应。WiFi技术的随时随地性，让WiFi 3D打印机拥有了广阔的前景和庞大的市场。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 3D打印机相关概述 1
1.2 3D打印机的常用结构 1
1.2.1 DELTA型3D打印机 1
1.2.2 COREXY型3D打印机 1
1.2.3 XYZ型3D打印机 2
1.3 传统3D打印机的弊端 2
1.4 论文的主要内容和创新点 3
第二章 机械结构部分 4
2.1 XY轴结构设计 4
2.1.1 XY轴结构选择 4
2.1.2传动结构选择 5
2.1.3 XY轴同步带参数设计 6
2.1.4 XY轴参数设计 8
2.1.5 XY轴总体方案 8
2.2 Z轴结构设计 8
2.2.1 Z轴结构选择 8
2.2.2 Z轴滚珠丝杆参数计算 9
2.2.3 Z轴参数设计 10
2.2.4 Z轴总体方案 10
2.3 打印头结构设计 11
2.4 打印平台设计 11
2.5 外壳结构设计 12
2.6 机械结构总结 12
第三章 硬件电路部分 14
3.1总体方案设计 14
3.2 主控电路设计 14
3.2.1 主控CPU选型 14
3.2.2 主控CPU最小系统设计 15
3.3 步进电机驱动设计 15
3.3.1 步进电机驱动芯片选型 15
3.3.2 步进电机驱动电路设计 16
3.4限位开关设计 17
3.4.1限位开关结构选择 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.4.2限位开关电路设计 18
3.5 TF卡电路设计 18
3.6 液晶屏相关电路设计 19
3.6.1 液晶屏触摸屏电路选型 19
3.6.2液晶屏总体方案电路设计 19
3.7 LED电路设计 20
3.8 热床及打印头加热驱动设计 20
3.9 测温电路设计 21
3.9.1测温元件选型 21
3.9.2测温元件电路设计 22
3.10 USBTTL设计 23
3.10.1 USBTTL电路方案选择 23
3.10.2 USBTTL电路设计 24
3.11 WiFi电路设计 24
3.12 电路设计总结 25
第四章 程序设计部分 26
4.1 G代码分析 27
4.2程序流程图设计 27
4.3主程序设计 28
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
附录 33
绪论
1.1 3D打印机相关概述
3D打印技术起源于美国，由恩里科发明。主要用来打印：玩具、珠宝、模型、用品之类的。当然，也有人用来打印食品，骨骼等。
上世纪80年代后期，美国科学家发明出可以直接打印出三维效果的打印机，并将其成功推向市场，由此3D打印技术发展成熟并被广泛应用。我们知道的普通打印机只能打印一些平面纸张。然而这种打印机，它不仅使三维实物的造价大大降低，且激发了人们无限的想象力。可以确定的是在未来3D打印机的应用将会更加广泛。三维打印机技术飞速发展，三维打印机的也销售逐年增加，价格也开始下降。
1.2 3D打印机的常用结构
1.2.1 DELTA型3D打印机
DELTA型3D打印机又称：三角洲型3D打印机。如图11所示，该结构采用3个并联臂来完成相应驱动，结构简单，成本较低；使用的步进电机数目较少，能够完成较为复杂的运动；容易打出较高的模型；但是该结构需要比较复杂的程序控制思想，需要较强的空间思维能力，以及相关运动分析经验。
/
图11 三角洲型结构
1.2.2 COREXY型3D打印机
COREXY型3D打印机又称：并联XY型3D打印机。如图12所示，该结构在XY平面内运动的两个步进电机都固定；降低了运动时的质量，同时也大大降低了运动时的惯性，在同样的驱动力下，运动更加灵敏；且该结构相对紧凑，同样体积的情况下，可以打印相对较大的尺寸。但是，该结构运动较为复杂，且需要高精度的结构，所以成本较高。
/
图12 并联XY结构
1.2.3 XYZ型3D打印机
XYZ型3D打印机又称：笛卡尔3D打印机。如图13所示，该结构分为XYZ 3个方向的单独运动，相互之间没有干扰，保证了彼此的精度；单独传动大大降低了运动质量和运动惯性；该结构十分紧凑，能够打印较大的打印体积，空间利用率较高；程序控制方面比较简单，不需要太多的计算；成本适中，是目前市场上主流的款式。
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图13 XYZ结构
1.3传统3D打印机的弊端
传统3D打印机缺点：
①主要在于打印模型数据传输上，传统打印机常采用USBTTL传输，该传输方式比较耗资源，需要电脑一直连接打印机，且传输距离受导线限制；另外一直方式为TF卡传输，使用TF卡传输的优势在于，可以直接将模型导入内存卡中，方便读写，但是也受到距离的限制。
②传统3D打印机打印体积正常是：,打印体积过小，且驱动力不足，容易出现堵转卡死现象。对于热床和加热驱动，常采用经济型MOS管会出现加热温度上不去的现象。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 3D打印机相关概述 1
1.2 3D打印机的常用结构 1
1.2.1 DELTA型3D打印机 1
1.2.2 COREXY型3D打印机 1
1.2.3 XYZ型3D打印机 2
1.3 传统3D打印机的弊端 2
1.4 论文的主要内容和创新点 3
第二章 机械结构部分 4
2.1 XY轴结构设计 4
2.1.1 XY轴结构选择 4
2.1.2传动结构选择 5
2.1.3 XY轴同步带参数设计 6
2.1.4 XY轴参数设计 8
2.1.5 XY轴总体方案 8
2.2 Z轴结构设计 8
2.2.1 Z轴结构选择 8
2.2.2 Z轴滚珠丝杆参数计算 9
2.2.3 Z轴参数设计 10
2.2.4 Z轴总体方案 10
2.3 打印头结构设计 11
2.4 打印平台设计 11
2.5 外壳结构设计 12
2.6 机械结构总结 12
第三章 硬件电路部分 14
3.1总体方案设计 14
3.2 主控电路设计 14
3.2.1 主控CPU选型 14
3.2.2 主控CPU最小系统设计 15
3.3 步进电机驱动设计 15
3.3.1 步进电机驱动芯片选型 15
3.3.2 步进电机驱动电路设计 16
3.4限位开关设计 17
3.4.1限位开关结构选择 17 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3.4.2限位开关电路设计 18
3.5 TF卡电路设计 18
3.6 液晶屏相关电路设计 19
3.6.1 液晶屏触摸屏电路选型 19
3.6.2液晶屏总体方案电路设计 19
3.7 LED电路设计 20
3.8 热床及打印头加热驱动设计 20
3.9 测温电路设计 21
3.9.1测温元件选型 21
3.9.2测温元件电路设计 22
3.10 USBTTL设计 23
3.10.1 USBTTL电路方案选择 23
3.10.2 USBTTL电路设计 24
3.11 WiFi电路设计 24
3.12 电路设计总结 25
第四章 程序设计部分 26
4.1 G代码分析 27
4.2程序流程图设计 27
4.3主程序设计 28
结束语 30
致谢 31
参考文献 32
附录 33
绪论
1.1 3D打印机相关概述
3D打印技术起源于美国，由恩里科发明。主要用来打印：玩具、珠宝、模型、用品之类的。当然，也有人用来打印食品，骨骼等。
上世纪80年代后期，美国科学家发明出可以直接打印出三维效果的打印机，并将其成功推向市场，由此3D打印技术发展成熟并被广泛应用。我们知道的普通打印机只能打印一些平面纸张。然而这种打印机，它不仅使三维实物的造价大大降低，且激发了人们无限的想象力。可以确定的是在未来3D打印机的应用将会更加广泛。三维打印机技术飞速发展，三维打印机的也销售逐年增加，价格也开始下降。
1.2 3D打印机的常用结构
1.2.1 DELTA型3D打印机
DELTA型3D打印机又称：三角洲型3D打印机。如图11所示，该结构采用3个并联臂来完成相应驱动，结构简单，成本较低；使用的步进电机数目较少，能够完成较为复杂的运动；容易打出较高的模型；但是该结构需要比较复杂的程序控制思想，需要较强的空间思维能力，以及相关运动分析经验。
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图11 三角洲型结构
1.2.2 COREXY型3D打印机
COREXY型3D打印机又称：并联XY型3D打印机。如图12所示，该结构在XY平面内运动的两个步进电机都固定；降低了运动时的质量，同时也大大降低了运动时的惯性，在同样的驱动力下，运动更加灵敏；且该结构相对紧凑，同样体积的情况下，可以打印相对较大的尺寸。但是，该结构运动较为复杂，且需要高精度的结构，所以成本较高。
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图12 并联XY结构
1.2.3 XYZ型3D打印机
XYZ型3D打印机又称：笛卡尔3D打印机。如图13所示，该结构分为XYZ 3个方向的单独运动，相互之间没有干扰，保证了彼此的精度；单独传动大大降低了运动质量和运动惯性；该结构十分紧凑，能够打印较大的打印体积，空间利用率较高；程序控制方面比较简单，不需要太多的计算；成本适中，是目前市场上主流的款式。
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图13 XYZ结构
1.3传统3D打印机的弊端
传统3D打印机缺点：
①主要在于打印模型数据传输上，传统打印机常采用USBTTL传输，该传输方式比较耗资源，需要电脑一直连接打印机，且传输距离受导线限制；另外一直方式为TF卡传输，使用TF卡传输的优势在于，可以直接将模型导入内存卡中，方便读写，但是也受到距离的限制。
②传统3D打印机打印体积正常是：,打印体积过小，且驱动力不足，容易出现堵转卡死现象。对于热床和加热驱动，常采用经济型MOS管会出现加热温度上不去的现象。
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