台州职业技术学院机电工程学院 蒋开伟

电子手轮又称为“手摇脉冲发生器”，在数控机床中的应用十分广泛，如刀具微调、对刀等。传统的有线电子手轮虽然具有较好的稳定性，但受制于有线操作使用不便，且接线处容易损坏。而目前市场上的无线电子手轮价格普遍较高，性价比较低；功耗相对依然较高，导致电池耐用性不够；此外在机加工嘈杂的现场，无线通信稳定性也较差，极易受其他信号干扰。本设计选用性价比较高且超低功耗的控制器芯片，以及稳定性较好的无线通信芯片，克服当前市场上的同类产品的不足之处，进一步提升该类产品的性能。

1 总体设计

本设计由手持式的无线手轮发送终端和无线接收终端组成，采用433M的无线通信方式实现无线信号的交互。手轮发送终端的微控制器将手摇轮产生的差分脉冲信号和按钮控制信号转换成相应的指令，通过无线模块发送至无线接收终端；接收终端在接收信号后，通过微控制器将指令还原成相应的差分脉冲信号和控制信号，并驱动数控机床设备，实现手摇脉冲发生器的无线控制功能。

手轮要求具有六种轴选信号、三种倍率信号输出功能，编码器刻度为100PPR，脉冲信号为5V；手持端工作电压为2.2～3.3V，平均工作电流小于10mA。

2 硬件设计

2.1 控制器

手持终端的控制器基于功耗和成本的考虑采用意法半导体（ST）公司的STM32L051单片机，该系列单片机以超低功耗见长，供电电压低且范围宽（1.64V至3.6V），具有停止（stop）、待机（standby）等多种低功耗模式，耗电电流在待机模式下可以低至0.27uA。……