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摘 要

长期以来，计算机的输入输出功能一直是计算机的关键功能。输出设备是人与计算机交互的一种部件，用于数据的输出。它负责将计算机中的数据以数字，字符，图像等方式传输出来。随着计算机微型化的发展，如何用最少的计算机资源做最高效的数据输出成为研究的重点。

Plot系统是一种用于矢量绘图的计算机打印系统。过去，Plot系统用于计算机辅助设计等应用场合。它对输出流进行硬拷贝，通过一只笔在纸上画图，例如打印船机设备的设计，建筑图纸等等。本文首先对STM32微处理机，舵机，LCD显示屏等模块进行了介绍；并介绍了可用于STM32开发的平台——KEIL_v5，然后通过简要介绍数字控制的一些相关知识，引出了对Plot系统进行开环控制的实现方法；最后讲述了本设计的制作，联调结果和该系统的不足之处。

在这个设计中，我学习了嵌入式软件开发，利用STM32开发板，自主搭建了由三个舵机组成的简易可操作的机械臂系统，编写代码控制机械臂按照使用者从触摸屏录入的轨迹运动，最后经过调试，该系统可以良好运行。

关键词：Plot系统 STM32微控制器 数字控制 舵机系统

The design and Implementation of Plot System based on STM32

Abstract

For a long time, the function of the input and output of the computer is always the key function of computer. The output device is a component of the interaction between human and computer for data output. It is responsible for the computer data to digital, characters, images and other means transmitted out. With the development of computer miniaturization, how to use the least computer resource to do the most efficient data output becomes the focus of research.

The Plot is a computer printer for printing vector graphics. In the past, Plots were used in applications such as computer-aided design. A Plot gives a hard copy of the output .It draws pictures on paper using a pen. Plots are used to print designs of ships and machines, plans for buildings and so on. The article first discussed STM32 microprocessor, steering engine and LCD display modules, then introduced KEIL v5 platform, which is available for developing STM32 software. After that, I gave a brief introduction of some knowledge of digital control system which leads to Plot implementation of the open-loop control, and finally I discussed the ideas of the design, the result of the testing and the shortcomings of the system

In this design, I study the embedded software development, using STM32 development board, established independently by three servo motor consisting of simple operation of the mechanical arm system, write code to control the manipulator according to the users from the touch screen input trajectory. Finally, after debugging, the system can run well.

Key Words: Plotting System; STM32 microprocessor; digital control; steering engine

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景 1

1.2 课题研究的现状 1

1.3 课题研究的意义 2

1.4 本文的组织结构 2

第二章 系统、开发环境、开发技术介绍 3

2.1 STM32简介 3

2.1.1 ARM Cortex-M3处理器 3

2.1.2 STM32 3

2.2 舵机简介 6

2.2.1 舵机概念 6

2.2.2 舵机结构与控制 6

2.3 开发环境-KEIL_v5 7

2.3.1 Keil开发系统基本知识 7

2.3.2 Keil嵌入式软件开发环境的整体架构 8

第三章 硬件设计 9

3.1 STM32系统架构 9

3.2 STM32时钟系统 11

3.3 通用和复用功能IO 12

3.4 通用定时器(TIMx) 14

3.4.1 TIMx 简介 14

3.4.2 PWM模式 14

3.4.3 PWM边沿对齐模式 15

3.5 液晶显示屏显示屏和触摸屏 16

3.5.1 液晶显示屏显示屏 16

3.5.2 FSMC简介 18

3.5.3 触摸屏 21

第四章 软件设计 23

4.1 软件设计结构 23

4.2 串口 23

4.3 定时器 25

4.4 PWM 26

4.5 液晶显示屏及触摸屏 28

4.6 主函数 31

第五章 系统调试 35

5.1 调试方案 35

5.2 硬件调试方案 35

5.3 软件调试方案 35

5.3.1 USMART调试组件简介 35

5.3.2 各部分软件调试 36

第六章 总结和展望 38

参考文献 39

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景

中国很早以前就发明了活字印刷术，从那时起印刷技术就有了飞速发展的势头。印刷是指将文字、图片、胶片等原件经过刻模、复印、导出等步骤，使这些原件的图形和文字完全一致的传送到另外的信息载体上，成批转移原件中的内容的技术。可以说从人类发明文字以来，就对印刷技术产生了极大的需求。在现代计算机技术发展的情况下，复制原件的技术有了很大的进步。[46]在第一台计算机问世后不久，就诞生了Plot（绘图仪）系统，用于输出计算机中的文字或图形的可见数据。

1.2 课题研究的现状

绘图仪能以极高的效率产生非常大的图形或彩色高分辨率的基于矢量的艺术品，在计算机的处理器和内存资源紧张时，和其他类型的打印机相比有更高效的信息输出效率。

笔式绘图仪已基本过时，被大幅面喷墨打印机和基于LED的碳粉打印机所取代。这样的设备被设计成可以通过矢量语句控制，在许多方面可以高效的转换矢量数据。

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