本实用新型涉及电路控制领域，具体是一种在基于FDM技术的快速成型仪器中，能够实现三维模型快速成型的电路控制系统。
背景技术：
基于FDM技术的快速成型技术是目前使用最为广泛的一种三维模型快速成型技术，由于其机械结构简单、设计比较容易、制造和维护成本较低，已经被大多数企业和领域所采用。国内基于FDM技术的快速成型仪器中的电路控制系统多采用传统16位单片机等低端微控制器作为核心控制单元，由于其工作频率低、处理性能差，导致成型仪器的成型质量不高，并且由于其片内资源很少导致芯片的外围电路十分复杂，使得电路设计的复杂度和成本都比较高。同时在电路控制系统中，系统的各个模块由同一个电源模块进行供电，这样会导致在电机驱动模块和电路控制系统的其它模块之间产生一定的干扰，影响系统的稳定性。另外，国内快速成型仪器的数据下载接口形式单一，只有一种数据下载接口，给用户的使用带来了很大的不便，影响使用的方便性。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种基于FDM技术的快速成型仪器的电路控制系统。该系统通过不同的电源模块对电机驱动模块和电路控制系统的其它模块分别进行供电，有效解决了电机驱动模块和电路控制系统的其它模块之间的相互干扰。本系统集成了USB接口、SD卡接口以及与PC直接进行通信的串口通信模块三种数据下载接口，给用户带来了更多的选择机会，使用起来更加方便。
本实用新型解决所述技术问题的技术方案是，提供一种基于FDM技术的快速成型仪器的电路控制系统，其特征在于该系统包括微控制器、时钟模块、人机交互模块、第一电源模块、喷头温度控制模块、平台温度控制模块、第二电源模块、电机驱动模块、限位开关控制模块、串口通信模块、USB接口和SD卡接口；
所述微控制器分别与时钟模块、人机交互模块、第一电源模块、喷头温度控制模块、平台温度控制模块、电机驱动模块、限位开关控制模块、串口通信模块、USB接口和SD卡接口连接；所述第一电源模块分别与微控制器、平台温度控制模块、限位开关控制模块、串口通信模块、SD卡接口、人机交互模块、喷头温度控制模块和USB接口连接；所述第二电源模块与电机驱动模块连接。
微控制器的芯片型号是ARM Cortex-M4。
第一电源模块包括稳压降压芯片TPS5430和稳压降压芯片AMS1117。
喷头温度控制模块包括加热棒和测温器件K型热电偶。
平台温度控制模块包括加热板和测温元件DS18B20。
第二电源模块包括稳压降压芯片TPS5430和稳压降压芯片AMS1117。
电机驱动模块包括步进电机驱动芯片A4988和42步进电机。
与现有技术相比，本实用新型有益效果在于：
1、本系统采用的微控制器是基于ARM Cortex-M4内核的32位微控制器，工作频率高、处理性能优越、功耗低、稳定性好，且该微控制器具有丰富的片内资源，大大简化了外围电路的设计，为本系统的低成本和稳定性提供了可靠的保证。
2、本系统通过不同的电源模块对电机驱动模块和电路控制系统的其它模块分别进行供电，有效解决了电机驱动模块和电路控制系统的其它模块之间的相互干扰，提高了系统的稳定性。
3、集成了USB接口、SD卡接口以及与PC直接进行通信的串口通信模块三种数据下载接口，本系统提供的三种数据下载途径，有效解决了由于单一数据下载途径而给用户带来的不便，改善了用户体验，进一步促进了快速成型仪器的推广和使用。
4、本系统的各个模块均采用模块化设计，各个模块之间既相互独立，又相互配合，为快速成型仪器提供了一种稳定而又高效的电路控制系统。
附图说明
图1为本实用新型基于FDM技术的快速成型仪器的电路控制系统一种实施例的整体结构框图；
具体实施方式
下面给出本实用新型的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本实用新型，不限制本申请权利要求的保护范围。
本实用新型提供了一种基于FDM技术的快速成型仪器的电路控制系统(简称系统，参见图1)，包括微控制器1、时钟模块2、人机交互模块3、第一电源模块4、喷头温度控制模块5、平台温度控制模块6、第二电源模块7、电机驱动模块8、限位开关控制模块9、串口通信模块10、USB接口11和SD卡接口12；
所述微控制器1分别与时钟模块2、人机交互模块3、第一电源模块4、喷头温度控制模块5、平台温度控制模块6、电机驱动模块8、限位开关控制模块9、串口通信模块10、USB接口11和SD卡接口12连接；所述第一电源模块4分别与微控制器1、平台温度控制模块6、限位开关控制模块9、串口通信模块10和SD卡接口12连接，提供3.3V电压；所述第一电源模块4与人机交互模块3、喷头温度控制模块5和USB接口11连接，提供5V电压；所述第二电源模块7与电机驱动模块8连接。
所述微控制器1是基于ARM Cortex-M4内核的32位微控制器，工作频率高、处理性能优越、功耗低、稳定性好，且该微控制器具有丰富的片内资源，大大简化了外围电路的设计，为本系统的低成本和稳定性提供了可靠的保证。
所述时钟模块2采用了高精度的8MHZ的晶振，通过微控制器1内部的时钟电路产生高达168MHZ的工作频率，为本系统提供了稳定运行所需要的时钟。
所述人机交互模块3由具有触摸功能的串口屏构成，串口屏所需要的5V电压由第一电源模块4提供，串口屏与微控制器1相连，一方面实现系统的显示功能；另一方面用户可以通过对该串口屏的操作，执行界面中相应的功能，通过对串口屏的操作即可实现对整个电路控制系统的操作和控制。
所述第一电源模块4将外部输入的24V电压，通过稳压降压芯片TPS5430转化为稳定的5V电压，5V电压通过稳压降压芯片AMS1117转化为3.3V的稳定电压。
所述喷头温度控制模块5由起加热作用的加热棒和测温器件K型热电偶组成，所需的5V电压由第一电源模块4提供，K型热电偶负责将采集的温度送到微控制器1，经过微控制器1的处理后，控制加热棒的开关，从而将喷头的温度稳定在期望的温度值。
所述平台温度控制模块6由起加热作用的加热板和测温元件DS18B20组成，DS18B20将平台温度的数字量传送给微控制器1，微控制器处理后，根据预定值控制加热板的加热与否，使得平台温度达到最适合三维物体模型成型的温度。
所述第二电源模块7主要由稳压降压芯片78M05和稳压降压芯片AMS1117组成，78M05将24V电压转化为5V电压，5V电压通过AMS1117转化为稳定的3.3V电压，为本系统的电机驱动模块8提供电源电压。
所述电机驱动模块8主要由步进电机驱动芯片A4988和42步进电机组成，所需电压由第二电源模块7提供，A4988与微控制器1相连，步进电机由电机驱动芯片驱动运动，微控制器根据相应的数据指令，通过驱动芯片，控制步进电机的运动，从而实现快速成型仪器的功能。
所述限位开关控制模块9主要由外部的限位开关组成，由第一电源模块4提供所需的3.3V电压，通过限位开关的闭合或断开来控制系统中步进电机的运动。
所述SD卡接口12的3.3V电源电压由第一电源模块4提供，USB接口11和串口通信模块10所需的5V电压也是由第一电源模块4提供；这三种通信接口负责数据指令的下载或与上位机的通信，使得微控制器能够从SD卡、U盘、或直接与上位机相连，读取相应的数据指令，与系统的各个模块相互配合，执行相应的操作。
本实用新型基于FDM技术的快速成型仪器的电路控制系统的工作原理和工作流程是：系统上电后，第一电源模块4将输入的24V电源电压转化为5V和3.3V的电压，分别给微控制器1、限位开关控制模块9、喷头温度控制模块5、平台温度控制模块6，人机交互模块3、SD卡接口12、USB接口11、以及串口通信模块10提供所需的5V或3.3V电源电压；第二电源模块7也将输入的24V电源电压转化为5V和3.3V，为电机驱动模块8提供电源电压，系统使用两个电源模块，避免了相互之间的干扰，保证了系统的稳定性。
用户可以通过可触摸串口屏构成的人机交互模块3，来实现对整个系统的操作，首先用户将事先准备好的三维物体模型数据导入U盘或者SD卡中，通过SD卡接口12或USB接口11读取数据，或者直接将快速成型仪器与电脑连接，通过串口通信模块10直接从上位机中读取数据；然后通过点击人机交互模块3中的串口屏，选择数据读取途径，使得快速成型仪器可以从U盘、或SD卡、或上位机读取相应的三维物体模型数据；通过人机交互模块3设置好喷头部位的成型目的温度和平台部位的附着目的温度，此时，系统会通过喷头温度控制模块5中的K型热电偶读取喷头实际温度，交由微控制器1处理后，微控制器会根据预设的目的温度值控制喷头温度控制模块5中的加热棒，进行加热与否，从而使喷头的温度达到预设值；同时系统通过平台温度控制模块6中的加热板和测温器件，将成型平台的温度控制在预设值左右；用户确定进行三维物体模型的成型动作后，喷头温度和平台温度开始根据设定值进行变化，待二者的温度达到预设目的温度后，微控制器1开始控制电机驱动模块8，根据限位开关控制模块9中限位开关的闭合与否，进行归位操作，即将喷头移动到三维模型成型的原点位置，然后微控制器1通过SD卡接口12、或USB接口11、或串口通信模块10读取三维物体模型的数据指令，控制电机驱动模块8，使得电机协同配合运动，完成三维物体模型的快速成型。在三维物体模型成型的过程中，人机交互模块3中的可触摸串口屏会实时显示各种状态信息，包括：成型进度、喷头实时温度、喷头目的温度、平台实时温度、平台目的温度这几个参数，从而使得用户可以实时监测三维物体模型的成型过程，保证三维物体模型快速成型的顺利完成。
本实用新型未述及之处适用于现有技术。