摘要：随着3D打印技术的成熟，3D打印设备也更加普及。但是熔融沉积制(FDM，Fused Deposition Modeling)类型3D打印机，在换装打印平台及打印物件回收时，需要由人工手动操作完成，费时费力，人为干预程度过高。针对以上所面临的问题，本文开发了一套集群式3D打印控制系统，初步实现了3D打印机的集群化控制。

本次设计主要包括三部分：控制系统硬件结构的组成及相关元器件选型，单片机程序设计，上位软件设计。该控制系统由控制系统硬件和控制系统上位软件组成。在进行控制系统硬件设计时，首先根据功能需求确定该系统硬件组成及具体结构；然后根据结构确定硬件的选型，绘制电气原理图和焊接电路板；最后进行单片机程序的编写及调试。在进行控制系统上位软件开发时，利用QT开发软件，采用C++编程语言开发出了具有对模型切片软件的调用，实现模型的切片，通过串口与机械臂通信，实现数据通信功能的上位软件。

本文设计的集群式3D打印控制系统，可通过局域网，对机群分配3D打印任务，并通过调度机械臂，回收打印件。该系统有利于提高打印的效率，降低打印成本，为集群式3D打印的商业化奠定了一定的基础。

关键词：3D打印  单片机  编程  通信

目录

摘要

Abstract

第1章 引言-6

1.1 研究的目的与意义-6

1.2 国内外发展现状及发展趋势-6

1.2.1 国内发展现状-6

1.2.2 国外发展现状-7

1.2.3 3D打印的发展趋势-7

1.3 研究内容-7

第2章 硬件结构组成及相关元器件选型-9

2.1 单片机选型-10

2.2  NTC100K热敏电阻-11

2.3  增量式编码器-11

2.4  步进电机驱动器DM542-12

2.5 串口通信-13

2.6 弹簧式PCB接线端子-13

2.6.1 框式升降结构-13

2.6.2 滑块式升降结构-13

2.6.3 蝶式弹簧结构-13

2.7 电路设计及实现-14

2.8 总结-16

第3章 单片机开发的环境设置与程序设计-17

3.1 单片机开发环境设置-17

3.1.1 工程文件路径设置及文件格式-17

3.1.2 添加单片机各功能寄存器的定义-17

3.1.3 设置文件输出格式及路径-18

3.2 单片机功能程序的设计-19

3.2.1  ADC模数转换-19

3.2.2 编码器-21

3.2.3 步进控制-22

3.2.4 串口通信-22

3.3 总结-23

第4章 软件设计-24

4.1 QT软件介绍-24

4.2 软件框架搭建-24

4.3 软件各项功能的实现-25

4.3.1 模型切片-25

4.3.2 通信连接-26

4.4 数据包-27

4.5 总结-30

参考文献-31

致谢-32

附件-33

集群式3D打印控制系统硬件原理图-33

集群式3D打印控制系统硬件PCB图-33

集群式3D打印控制系统硬件实物图-34

单片机功能程序-35

上位软件程序-40

登陆界面-47

控制界面-47