基于ARM Cortex-M0内核的捆扎机控制板卡设计

摘要：文章描述了如何用新唐科技推出的ARM Cortex-M0系列MCU作为控制核心，来设计一款稳定性高、成本低的捆扎机控制板卡，此控制板卡包括模拟信号前端输入、数字信号输入、数字信号输出等接口。
关键词：ARM Cortex-M0；控制板卡；捆扎机

0 引言
    自动捆扎机／捆钞机是专门设计用来捆扎精细物品的机器，印刷、装订、制造业、市场、邮政、药业、政府、保险公司、超市等相关包装范围都有很大的需求。本文设计的这款捆扎机所用打包带的标准尺寸为40mm、20mm、30mm租50mm，用在例如包装领域及货币的捆扎。捆扎机是用PE膜的纸带或聚丙烯塑料带热熔粘结，来达到捆扎物体的效果。在针对钞票和其他很多种较敏感的产品的高品质设计发展区域中，一个最佳的方案已经被探索和寻找到。针对于这款产品的需求，本控制板卡采用ARM Correx-M0处理器。这款处理器特点鲜明，性价比高。ARM Cortex-M0处理器是现有的最小、能耗最低和能效最高的ARM处理器。该处理器硅面积极小、能耗极低并且所需的代码量极少，这使得开发人员能够以8位的设备实现32位设备的性能。Cortex-M0处理器超低的门数也使得它可以部署在模拟和混合信号设备中。

1 硬件设计
1．1 MCU介绍
    新唐科技NuMicro M051系列基于ARM Cortex-M0核心的高效能、低功耗的单片机，其核心执行速度高达50MHz，相当于45DMIPS，每秒执行4500万条指令，且内建32位乘法器，嵌套向量中断控制器NVIC，双信道APB设计，使系统效能发挥到极致。而芯片周边配置有内建8 k到64 k Bytes快闪内存，4 K Bytes RAM存储器、独立4 K Bytes DATA FLASH快闪数据区、独立4k Bytes程序升级快闪内存、外部扩充地址／数据总线(EBI)、整合与周边模块高效通讯的能力；通讯部份整合2组高速UART、2组SPI、1组I2C；模拟信号模块提供8通道高速12位模数转换器(ADC)、低压侦测和欠压检测等功能。另外还有脉宽调制模块(PWM)、加上捕获与比较功能。并具备4组32位定时器(Timer)、看门狗定时器(Watch Dog Timer)、内部RC晶振、内部复位等，是一个高集成度的产品。在关键特色部分，除了Cortex-M0核心与周边IP特性外，新唐独特的宽操作电压(2．5～5．5V)、高抗干扰、抗噪声、工业温度规格设计，更能满足客户对于要求高质量、高性能通用单片机的要求。NuMicro M051系列特别适合应用于工业控制、安防、通讯系统与需要高速计算数据采集系统领域。
    本文采用芯片型号为M051LAN。
1．2 RTD温度检测电路

    LM2920D运放的A部分和B部分构成一个恒流源给PT100供电，D部分运放的作用是补偿PT100引线误差，C部分运放构成一个Sallen Key放大滤波器。[!--empirenews.page--]
1．3 电热丝加热电路

1．4 主控制电路
    图3主控电路

    显示采用74HC595串行数据转并行驱动4位数码管动态显示。MCU采用ICP下载程序。
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2 软件设计
2．1 软件流程图设计

2．2 开发环境
    开发环境用IAR Embedded workbench for ARM 6．21，装上Nu-Link IAR Driver。然后编制目标程序，进行系统调试。

3 结语
    根据本方案设计出的捆扎机控制板卡具有很高的性价比，能够实现系统稳定可靠工作，达到了工控产品抗干扰能力强、运行稳定的效果。