基于STM32轴承质量监测系统的开发

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Development of Bearing Quality Monitoring System Based on STM32HE Weihang，WANG Xuejun，ZHANG Junhong(School of Mechanical Engineering and Automation，Dalian Polytechnic University，Dalian Liaoning l1 6034.China)Abstract：By adopting ARM as the core of the microprocessor，and based on the statistical process control theory，the real-timequality detection system for beating in machining process was designed. The bearing quality was tested through the size of values ofbeating vibration. The hardware system structure was introduced，and by a data collecting module and a display module to realize dataacquisition，display and other functions. By using the WinCE operating system，hardware drivers，applications and other key techni·cal problems are solved。

Keywords：Qualisupervising；WinCE operating system；ARM质量控制在现代机械制造业中的地位更加突出，其重要性也更加显著 J，而轴承是旋转机械中最为关键的基础零件之-，轴承的质量直接关系到工作母机的工作性能，据可靠数据显示，旋转机械中30%的故障与轴承有关 。所以对轴承加工过程中的质量监控日益受到重视。轴承振动值的大小是反映轴承质量的重要指标之- 。国内目前对轴承振动信号进行检测，-般使用 LabVIEW软件对数据进行处理或者直接将采集到的数据用表盘指针显示出来，前者涉及到版权问题导致成本较高，而后者不便于安装携带。

1 硬件系统基于 ARM Codex-m3核的 STM32F107VCT6做主控芯片，最高工作频率为72 MHz，内置高速存储器，片上资源丰富，包括：时钟 电源管理器 ，中断控制器，具有脉冲带宽调制功能的定时器 (PWM)，通用I/O端 口，3通道 UART，ADC多达 18个通道，可测16个外部和2个内部信号源，还具有触摸屏接 口，看门狗定时器，IC总线接口，Is总线接 口，1个USB从设备接口，SD主机接口，SPI接口等 。系统结构如图 1所示。

传 信 感 号 AID转 M 6 器 - 放 -'. 换信 大 电电 号 路r： 路图 1 系统硬件结构框图2 信号放大电路的设计轴承振动经过传感器产生电信号，但是由于信号较弱不能进行 A/D转换，所以需对模拟信号进行放大处理。理想的运算放大器具有以下特点：开环放大倍数无穷大；输入偏置电流为零；输入电阻无穷大；输出电阻为零；失调 电压和失调电流及温漂为零。从以上特点以及性价比方面考虑，该系统选用rI1公司的精密、低功耗 仪 表 放 大 器INA128，如图2 示 。

图2 INA128信号放大电路收稿 日期 ：2012-03-15作者简介：贺伟航 (1986-)，男，硕士研究生，从事机电方向的研究。E-mail：heweihang1234567###163.com。

uFVCC· 126· 机床与液压 第4l卷VN和V 为信号输入端，引脚1和8之间接精密电位器 ，可根据信号输入端的大小，调整 。值，使得放大器输出端的信号大小量达到后端 A/D转换器的满量程，以提高转换精度。

3 系统的软件设计软件设计有 WinCE操作系统、硬件驱动程序编写和应用程序设计。 。

3.1 WinCE操作 系统平 台的设计利用 WinCE的 PlatformBuilder根据硬件配置对WinCE操作系统进行定制，将不需要的功能块去掉，安装创建设备驱动程序，生成平台的镜像文件，然后用PlatformBuilder导出应用程序所需要的 SDK。创建过程如图3。

平台调试平台配置N创建OS I映象文件 l制 目标设备- - 1墨型里堡 兰 奄 开发0ALBSP 和下载程序Y图 3 WinCE平台创建流程图3.2 A/D驱动程序设计首先，该 系 统 采 用 的液 晶控 制 器 的 型 号 是ILI9320。它是-款带有 26万色的单芯片 Soc驱动的晶体管显示器，320×240的分辨率，自带有显存，容量达到 172 800字节。

触摸屏接口模式采用的是中断的方式接受输入，通过 ADC得到坐标值，整个触摸屏中断流程图如4。

上电硬件初始化模式设置创建两个中断信号量创建中断线程中断等待，、 ±堑型堑二Y中断处理任务启动中断线程结束硬件中断二][二设置信号量N图4 触摸屏中断流程图底层 LCD驱动程序：void ili9320- Initializtion(void)LCD Init；/ 配置管脚对 GPIO进行初始化 /Delay(5)；/ 延时 50 ms /LCD- WriteReg(OxO000，OxO001)；Delay(5)；/ 延时 50 ms/LCD-DB-AS- InPut；Delay(1)；/$延迟 10 ms$/DeviceldCodeLCD- ReadReg(OxO000)；LCD-DB-AS- OutPut；DeviceIdCode Ox9320 l I DeviceldCode 0x9300 / 执行 ID型号的初始化 /void ADS7843- Init(void) //触摸芯片初始化ADS7843- CS config；//使能 LCDADS7843-CS- HIGH； //关闭 LCDSPI1- Config； //SPI配置- · · · · · · · · · · · · · · · - · · · · · · · lvoid EXTI9 5- IRQHandler(void) //中断函数处理if(EXTI-GetITStatus(EXTI-Line5)!RESET) //处理器接收到5脚中断请求后中断响应TouchScreen ADS7843；EXTI- clearITPendingBit(EXTI-Line5)；其中TouchScreen-ADS7843(void)ADS7843-Rd-Addata(&xdata，&ydata)； //读取采样数据LCD-BIG- POINT(319-xSereen，yScreen)； //采样数据显示。

下面是读取采样数据函数的部分程序：static void ADS7843- Rd- Addata(u16 X-Addata，u16Y- Addata) //触摸读取数据u16 i，j，k，xaddata[times]，yaddata[times]；for(i0；i

X- Addata(xaddata[1]xaddata[2])>>1；Y- Addata(yaddata[1]yaddata[2])>>1；3.3 应用程序设计程序设计主要有数据库构建、控制图生成、监控与分析，其中数据库设计包括了文件拈的设计、数据操作拈的设计等。

(1)数据操作是对数据文件进行操作的拈，其中又包括数据存储、输出、删除等菜单。数据的输入采用的是手工录入的方法 ，是对离线状况下的-种质量数据录入方式，如图5所示。