基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统
技术领域
1.本实用新型涉及纺织行业技术领域，具体涉及一种基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统。
背景技术：
2.在纺织行业工程中，针布在纺织工程中广泛应用在开棉、清面、梳棉、精梳等机台，金属针布是包覆在梳棉机锡林和道夫的各种滚筒上的针布齿条，对纤维进行分梳、除杂、均匀混合及拉直纤维。
3.金属包针布机是实现包金属针布主要机台，目前包针布机一般采用动力源与工作对象之间用链轮、链条或齿轮的传动方式直接传递动力，用撑管或齿轮连接板固定传递动力间的距离。
4.随着优质、高速、高产和化纤纺纱发展的需要，国内外纺织行业针对包布机的研究也十分重视。可是，目前本领域金属包针布机所使用的普通变频调速电机速度调节范围有限，在速度较低时，其恒转矩输出特性受到较大的影响，容易发生设备故障；减速机构和刺辊的惯性在按档位阶梯式减速或增速时，其惯性力对实际的工艺要求和操作要求来说，所带来的干扰因素也不能忽视；生产线整体的电气控制系统复杂，工作可靠性不高，并且需要较大的前期投资。
技术实现要素：
5.鉴于此，本实用新型提供一种基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统，对针布包卷机的运行以及运行状态方便实时查看，提高针布包卷机便捷高效果操控的优点，工作方式可简化机械变速机构，具有提高传动效率、易于获得无极调速的功能。
6.为了达到在上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：本实用新型提供一种基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统，用于监测和控制作为针布包卷机动力源的步进电机，包括基于stm32单片机的主控板、操作面板、无线通讯单元、云端、远程控制客户端和电源模块，所述电源模块将市电转换成直流电供给主控板和步进电机，所述主控板设置有两个信号输出端，分别电性连接有步进电机驱动器和所述无线通讯单元，所述步进电机驱动器输出端电性连接所述步进电机的控制端，所述无线通讯单元与所述云端进行通信，所述远程控制客户端与所述云端进行通信，所述主控板上设置有用于与所述操作面板连接的板载i/o接口，所述操作面板与所述主控板通过所述板载i/o接口电性连接。
7.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述主控板包括有型号为stm32f407的单片机。
8.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述单片机设置有74hc04芯片，所述74hc04芯片通过高速脉冲i/o接口和功能i/o接口与所述步进电机驱动器电性连接。
9.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述无线通讯单元包括有型号为esp8266的wifi模块。
10.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述远程控制客户端为智能手机，智能手机与esp8266的wifi模块之间采用mqtt传输协议。
11.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述单片机设置有uln2003接口处理芯片，所述操作面板通过所述板载i/o接口和所述uln2003接口处理芯片与所述单片机电性连接。
12.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述电源模块为lm2576的开关稳压集成电路，输出端分别输出 24v、 5v、 12v、 3.3v的稳压直流电。
13.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述操作面板包括有电源接口，所述电源接口与所述电源模块电性连接。
14.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述操作面板上设置有均通过所述板载i/o接口与主控板uln2003接口处理芯片电性连接的指示灯、可调电位器、转换开关、转速显示数码管、扭矩显示数码管、正传按钮、反转按钮、急停按钮、启动按钮和停止按钮。
15.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，所述主控板还设置有通讯串口，所述通讯串口通过串行通讯芯片sp3232与所述单片机电性连接。
16.本实用新型提供一种基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统，具有如下有益效果：
17.1、本实用新型提供了一种基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统，将stm32f407单片机作为系统控制中央处理器，是控制系统的核心部分，由74hc04芯片组成的轴高速脉冲输出驱动接口电路控制步进电机进给和方向，通过该接口控制电机的旋转启停和旋转方向；驱动外部步进电机驱动器和步进电机而实现高低速无极调速，精准定位，从而提高金属包针布机生产效率；
18.2、本实用新型提供了一种基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统，设置有本地操作面板和远程控制模块esp8266，既可以实现设备本地的人工操控，也可以利用云数据传输手机app客户端数据指令，通过手机监控界面功能菜单实现对针布包卷机动力源远程智能控制；
19.3、本实用新型提供了一种基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统，其工作方式简化了机械变速机构，提高传动效率、易于获得无极调速等功能，同时克服了普通变频调速电机速度调节范围有限，在速度极低时，其恒转矩输出特性不会受到影响；克服了减速机构和刺辊的惯性不容易克服难题。
附图说明
20.图1为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统的流程示意图；
21.图2为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监
控系统主控板的电路原理示意图；
22.图3为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统操作面板的电路原理示意图。
23.图4为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统主控板的电路示意图；
24.图5为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统输入输出接口的电路示意图；
25.图6为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统wifi模块的电路示意图。
具体实施方式
26.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
27.以下结合具体情况说明，请参考图1，图1为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统的流程示意图；本实用新型的具体实施方式提供一种基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统，用于监测和控制作为针布包卷机动力源的步进电机，包括基于stm32单片机的主控板、操作面板、无线通讯单元、云端、远程控制客户端和电源模块，电源模块将市电转换成直流电供给主控板和步进电机，主控板设置有两个信号输出端，分别电性连接有步进电机驱动器和无线通讯单元，步进电机驱动器输出端电性连接步进电机的控制端，无线通讯单元与云端进行通信，远程控制客户端与云端进行通信，主控板上设置有用于与操作面板连接的板载i/o接口，操作面板与主控板通过板载i/o接口电性连接。
28.请参考图2，图2为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统主控板的电路原理示意图；在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，主控板包括有型号为stm32f407的单片机。
29.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，单片机设置有74hc04芯片，74hc04芯片通过高速脉冲i/o接口和功能i/o接口与步进电机驱动器电性连接。
30.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，无线通讯单元包括有型号为esp8266的wifi模块。
31.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，远程控制客户端为智能手机，智能手机与esp8266的wifi模块之间采用mqtt传输协议。
32.wifi模块esp8266作为系统远程监控模块，它是基于手机与系统主控板之间传递数据与指令的桥梁。客户通过手机app发送控制步进电机旋转的动作指令以及电机的速度扭矩显示数据。wifi模块接口与stm32单片机系统主控板接口电连接传递电机的转向、启停等功能信号，传递电机转动所需脉冲数据。
33.手机作为客户远程控制装置，利用手机中的app插件和wifi模块之间的mqtt通讯协议，传递控制系统的显示与控制功能，实现异地远程对针布包卷机操控。手机操作界面上有：急停按钮、启动按钮、停止按钮、速度调节状态状态指示条、正转按钮、反转按钮、步进电机旋转速度数值显示窗、扭矩数据显示窗等。
34.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，单片机设置有uln2003接口处理芯片，操作面板通过板载i/o接口和uln2003接口处理芯片与单片机电性连接。
35.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，电源模块为lm2576的开关稳压集成电路，输出端分别输出 24v、 5v、 12v、 3.3v的稳压直流电。
36.请参考图6，基于stm32单片机金属包针布机动力源远程智能控制系统包括系统主控制板板、步进电机驱动器和步进电机、系统控制面板、远程控制模块esp8266、以及提供系统所需的dc24开关电源。控制面板与主控板板载i/o接口电连接，通过人工操做实现动力源系统的本地控制功能。主控板的功能i/o接口与wifi模块电连接，通过网络云平台数据计算传递功能显示和远程监控数据，通过手机app与wifi模块esp8266之间的mqtt传输协议，向wifi模块控制系统发出动作指令和系统所需要的数据。整体系统控制步进电机驱动器驱动步进电机带动设备机械负载运行，实现对设备的远程操控。
37.请参考图5，主控板采用意法半导体stm32f407单片机作为系统处理器，与板载外部相关功能芯片通过地址总线、数据总线、时钟地址总线等实现寻址、存取数据，通过i/o接口电路与主控板外围设备进行数据指令传递交换。步进电机驱动器输出一定的驱动功率驱动步进电机，提供包针布机设备滚筒旋转所需的动力源。lm2576为开关稳压集成电路，通过阻容滤波稳压电路为系统主板提供所要的直流 dc24v、 dc3.3v等稳定可靠的稳压电源。电路以74hc04芯片作为高速开关芯片，将stm32f407发出的高速脉冲和方向控制信号，通过高速脉冲i/o接口和功能i/o接口与步进电机驱动器功能口电连接。步进电机驱动器驱动步进电机旋转，为针布包卷设备的机械负载提供动力源。系统主控板接口与wifi模块esp8266控制功能接口电连接，将手机app发送的用户控制指令与wifi模块以mqtt通讯协议传递控制指令和数据实现远程控制功能。板载i/o接口与接口处理芯片uln2003与系统控制面板实现设备操作人员对系统的本地控制功能。接口处理芯片uln2003输入端与stm32单片机的y00-y06引脚电性连接，高速开关芯片74hc04的输入端与接口处理芯片uln2003的a1、a2、a3接口连接，输出端连接步进电机驱动器。
38.在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，操作面板包括有电源接口，电源接口与电源模块电性连接。
39.请参考图3，图3为本实用新型实施例所提供的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统操作面板的电路原理示意图；在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，操作面板上设置有均通过板载i/o接口与主控板uln2003接口处理芯片电性连接的指示灯、可调电位器、转换开关、转速显示数码管、扭矩显示数码管、正传按钮、反转按钮、急停按钮、启动按钮和停止按钮。
40.请参考图4，在上述的基于stm32单片机的针布包卷机动力源远程监控系统中，作为优选方案，主控板还设置有通讯串口，通讯串口通过串行通讯芯片sp3232与单片机电性
连接。板上通讯串口与串行通讯芯片sp3232电路实现用户程序的编辑上传与下载功能。stm32单片机的t1-rx和t1-tx引脚与串口通讯电路连接。
41.操作面板与stm32单片机系统主控板电连接，操作面板上有系统上电工作指示灯、电机转速数码显示装置和电机扭矩数码显示装置。可调电位器通过调节其电阻值的大小调节步进电机的旋转速度。系统控制面板改变电机旋转方向的正转按钮和反转按钮，红色急停蘑菇头按钮在系统紧急状况按下此按钮迫使系统停止工作起到安全保护作用。启动按钮和停止按钮为系统启动与停止功能按钮。改变三位转换开关的位置实现用户本地与远程控制功能之间切换。电源接口与系统控制主板lm2576电源接口电路连接为控制面板提供所需控制电源。
42.最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
43.以上对本实用新型所提供的具体实施方式进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。