随着科技水平的不断提高,嵌入式控制系统由于具有功耗低、可靠性高;功能强大、性能价格比高;实时性强,支持多任务;占用空间小,效率高等优点。应用越来越广泛,改善了我们生活方式的同时加速了工业电子领域的发展与创新,在工业控制方面显得尤为突出。嵌入式一体化螺丝刀控制器的设计理念就是基于嵌入式控制方式的优越性进行的控制器系统设计,一个带传感检测模块和实时监控模块的多轴控制器控制系统。目的是提高由上海工程技术大学自主创新研制的了一体化螺丝刀(一体化螺丝刀装置)调节锁紧装置的工作效率,使断路器的核心部分应变片生产量增加。对于该控制器系统设计,首先对其一体化螺丝刀的结构和原理进行简单的了解。并对目前应用广泛的8位/16位和32位嵌入式片上控制系统进行分析和比较。选择了基于Contex TM-m3内核的32位ARM芯片(STM32F103)。对控制器片上系统的MCU和微控制器的结构进行分析研究。首先分析了主控IC系统整体的架构,并对时钟系统、供电方式、支持的通信方式、液晶显示屏和网络控制等。在控制器硬件设计部分中,先列出了控制器的硬件整体结构连接框图。选择了底层执行部件步进电机、驱动器、扭矩传感器和离合器等。然后借助Altium Designer电路设计仿真软件对控制器片上系统的各个模块电路原理图进行绘制设计。先搭建出最小控制系统及电源复位电路,连接主控芯片与SRAM的引脚电路,对USB接口电路的三种CH340系列芯片驱动应用进行比较选型,设计液晶屏幕引脚连接电路模块GT9417。对于主控芯片的所有GPIO的输入/输出电路设置进行研究和选择。并设计通信方式对应的硬件电路,包括CAN/USB通信模块电路的选择使用,研究SPI和IIC通信工作原理,设计连接外部设备的SPI电路及连接片上EEPROM的IIC电路。扭矩传感部分的AD转换电路部分,和报警器和指示灯所对应的DA转换模块电路设计。控制器软件部分设计,在Keil5的集成开发平台下,建立与控制器运行对应的项目工程,对所用到的端口引脚进行配置,并研究所操作的寄存器读写和设置原理。根据外接模块器件接口电平特性,从输入/输出的八种GPIO工作模式里配置对应的工作方式。对设计中所要操作的串口、定时器和模数/数模转换寄存器的配置原理进行研究,为调试程序的设计做好铺垫。最后的实验测试分两部分,先对调试程序进行仿真分析。然后搭建控制器实验装置,测量引脚输出电平的特性,与仿真结果进行比较验证。