畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-PJ-54織布機(jī)89C2051單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： PJ-54織布機(jī)89C2051單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘 要本文作者根據(jù)PJ-54織布機(jī)的設(shè)計(jì)要求，分析了PJ-54織布機(jī)的工作原理和過(guò)程，選用89C2051芯片作為CPU。論文主要介紹了PJ-54織布機(jī)控制系統(tǒng)主控電路、故障檢測(cè)電路、整流電路、以及剎車電路等的設(shè)計(jì)。在主控電路中設(shè)計(jì)了電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)、停止等控制電路；在故障檢測(cè)電路中，設(shè)計(jì)了斷緯、張力、計(jì)長(zhǎng)、左右捻邊、電機(jī)過(guò)熱的控制電路；在剎車電路中設(shè)計(jì)了高壓剎車、低壓鎖定的控制電路；在整流電路的設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了四個(gè)整流電路，分別將交流電壓9V、15V、10V、91V整流為直流電壓5V、12V、12V、110V?？刂齐娐放c強(qiáng)電電路接口選用中間繼電器。同時(shí)設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)控制程序，包括主程序和中斷子程序。主程序主要用于一些實(shí)時(shí)性不高的信號(hào)的輸入/輸出和工作狀態(tài)管理；中斷程序用于處理一些實(shí)時(shí)性較高的信號(hào)的處理。本文還介紹了用protel 99se繪制控制系統(tǒng)原理圖和PCB圖的方法和步驟，完成了PJ-54織布機(jī)89C2051單片機(jī)控制系統(tǒng)原理圖和PCB圖的設(shè)計(jì)。本控制系統(tǒng)選擇89C2051作CPU與市場(chǎng)上一些用PLC控制的系統(tǒng)相比，具有穩(wěn)定性高，控制能力強(qiáng)，價(jià)格低廉的特點(diǎn)。剎車電路的功率器件段選用VMOS管，大大提高了控制電路的可靠性。關(guān)鍵詞：織布機(jī)；控制系統(tǒng)；硬件設(shè)計(jì)；軟件設(shè)計(jì) ABSTRACTAccording to the requirement of loom PJ-54, the author analysis the principle and process of loom PJ-54. 89C2051 is chosen as the CPU of the loom controller, the thesis mainly introduced the design of main control circuit, diagnose circuit, commutate electric circuit, and brake circuit for loom PJ-54. The design of the main control circuit, include the motors rotation and fans rotation, the design of diagnose function, include the tension test, the break down detection of latitude thread, length measurement, and the overheated protection for the motor is accomplished; in the commutate electric circuit, 4 module were developed to change the 9V, 15V, 10V, 91V voltage to 5V, 12V, 12V, 110V direct current voltage. The high voltage connect is achieved with the intermediate relay.This paper also introduced the usage of protel 99se and the design procedure of 89C2051 system for PJ-54 loom. The control programs of the control system were classified as main programs and interrupt programs. Main programs are mainly used for low real-time input/output of the signal and the management of the work state. Interrupts are used to deal with some real-time dispose of the signal.Compare with control systems using PLC, the control circuit choose 89C2051 as CPU, its stability is high, the control of ability is strong, and the price is low. using VMOS device as power components, the reliability of the system is improved greatly.Key words：Loom; Control system; Hardware; Software目 錄 第一章 緒論1 1.1 引言1 1.2 選題背景與意義1 1.3 研究現(xiàn)狀2 1.4 本文的結(jié)構(gòu)2第二章 織布機(jī)控制系統(tǒng)概述32.1 織布機(jī)簡(jiǎn)介32.2 織布機(jī)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象3 2.3 織布機(jī)的控制要求3 2.3.1 織布機(jī)電機(jī)的控制3 2.3.3 剎車的控制4 2.3.4 指示燈的控制5第三章 織布機(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)63.1 控制方案的擬定6 3.2 主控電路的設(shè)計(jì)6 3.2.1 主控電路CPU的選擇8 3.2.2 CPU引腳分配8 3.2.3 控制按鈕電路8 3.2.4 故障檢測(cè)電路9 3.2.5 電機(jī)控制信號(hào)輸出電路11 3.3 強(qiáng)電電路的設(shè)計(jì)11 3.4 剎車電路的設(shè)計(jì)12 3.5 整流電路的設(shè)計(jì)13第四章 織布機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)164.1 主程序設(shè)計(jì)164.2 子程序設(shè)計(jì)24第五章 控制系統(tǒng)原理圖及PCB圖的繪制305.1 控制系統(tǒng)原理圖繪制的方法及步驟30 5.1.1 原理圖的繪制方法31 5.1.2 原理圖的繪制步驟325.2 織布機(jī)控制系統(tǒng)原理圖的繪制335.3 PCB圖繪制的方法及步驟34 5.3.1 PCB圖的繪制方法34 5.3.2 元件的封裝說(shuō)明345.4 織布機(jī)控制系統(tǒng)PCB圖的繪制34第六章 結(jié)論36致謝38參考文獻(xiàn)39附錄A：英文資料40附錄B：英文資料翻譯51附錄C：硬件設(shè)計(jì)原理圖和PCB圖59附件：畢業(yè)論文光盤資料第一章 緒 論1.1 引言盡管我國(guó)是世界紡織服裝生產(chǎn)和出口大國(guó)，是世界上最大的棉花、蠶絲、羊絨生產(chǎn)國(guó)，也是羊毛、羊絨、亞麻、兔毛等資源的重要生產(chǎn)國(guó)，毛紡織、化纖、呢絨產(chǎn)量已位居世界第一。但是，我國(guó)近代紡織業(yè)的工業(yè)化進(jìn)程幾乎比歐洲晚了一個(gè)世紀(jì)。與紡織發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)相比，我國(guó)紡織業(yè)仍處于中低水平。這主要表現(xiàn)在原材料的開(kāi)發(fā)能力、生產(chǎn)技術(shù)設(shè)備和后整理與世界先進(jìn)水平有差距；紡織品的生產(chǎn)工藝與花色設(shè)計(jì)也難以趕上世界潮流。20世紀(jì)80年代以來(lái)，從原料進(jìn)入車間到紡成紗，以及織成布的各個(gè)工序都在提高自動(dòng)監(jiān)控水平的基礎(chǔ)上加快了紡織速度、縮短了紡織生產(chǎn)周期，先后誕生了許多自動(dòng)生產(chǎn)線，紡織生產(chǎn)有的實(shí)現(xiàn)了無(wú)人車間、無(wú)人工廠、無(wú)人工序，使紡織生產(chǎn)也在自動(dòng)化進(jìn)程中加快了步伐。自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)及自動(dòng)監(jiān)控水平的實(shí)現(xiàn)，不僅減少了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了紡織效率，還顯著提高了紡織品的質(zhì)量，使紡織工業(yè)走向高科技階段，估計(jì)再經(jīng)過(guò)若干年時(shí)間，使得紡織業(yè)在自動(dòng)化進(jìn)程中向著更加完善、更加高級(jí)的水平發(fā)展，甚至?xí)?shí)現(xiàn)無(wú)人操作工廠。1.2 選題背景與意義紡織業(yè)已有數(shù)千年的發(fā)展歷史，可以認(rèn)為紡織業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展是與人類社會(huì)的文明發(fā)展史同步的，因?yàn)樵谌祟悮v史上，紡織生產(chǎn)幾乎是和農(nóng)業(yè)同時(shí)開(kāi)始的，紡織生產(chǎn)的出現(xiàn)，標(biāo)志著人類脫離了“茹毛飲血”的原始狀態(tài)，進(jìn)入了文明社會(huì)。人類的文明史，從一開(kāi)始便和紡織生產(chǎn)緊密地聯(lián)系在一起。紡織業(yè)不是“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”。我們可以預(yù)見(jiàn)將來(lái)，不管世界上有多少尖端的高新技術(shù)出現(xiàn)，也不管紡織業(yè)是否在個(gè)別國(guó)家或地區(qū)可能會(huì)衰退，甚至消失，但就總體而言，紡織業(yè)將繼續(xù)保持作為一門“永恒的產(chǎn)業(yè)”或一門“不可替代的重要產(chǎn)業(yè)”而長(zhǎng)期存在。紡織業(yè)是世界工業(yè)發(fā)展史上的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)通常是指能夠較多地吸收先進(jìn)技術(shù)，代表產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，為保持長(zhǎng)期增長(zhǎng)而需要超前發(fā)展，并對(duì)其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有較強(qiáng)帶動(dòng)作用的產(chǎn)業(yè)?？棽际且豁?xiàng)古老的活動(dòng)，自史前時(shí)代開(kāi)始，人們就開(kāi)始手工織布。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，市場(chǎng)急速成長(zhǎng)，紡織由手工轉(zhuǎn)變?yōu)辇嫶蟮漠a(chǎn)業(yè)，這樣把織布機(jī)的發(fā)展也推向高峰。如今，市場(chǎng)上出現(xiàn)的織布機(jī)一般是通過(guò)硬件或PLC來(lái)控制的。本課題是PJ-54織布機(jī)89C2051C單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，之所以選用此課題，是由于把單片機(jī)用于織布機(jī)控制系統(tǒng)中，不僅穩(wěn)定性可靠，控制能力強(qiáng)，而且性價(jià)比相對(duì)較高。1.3 研究現(xiàn)狀目前控制織布機(jī)織布一般有硬件和PLC兩種，兩者的區(qū)別在于：PLC雖然穩(wěn)定性高，控制能力弱，但價(jià)格昂貴；硬件的穩(wěn)定性相對(duì)不太高，控制能力也稍弱，但價(jià)格低廉。綜合各方面的需求，我們選用硬件來(lái)控制織布機(jī)。目前市場(chǎng)上還很少有用單片機(jī)來(lái)控制織布機(jī)的，單片機(jī)的柔性好，控制力也相對(duì)較高，本課題采用89C2051單片機(jī)來(lái)控制PJ-54織布機(jī)，在選題上做到了創(chuàng)新。1.4 本文的結(jié)構(gòu)本文以PJ-54織布機(jī)的研發(fā)工程項(xiàng)目作為應(yīng)用背景，對(duì)89C2051單片機(jī)技術(shù)進(jìn)行了研究。全文共分為六章，各章的主要內(nèi)容如下：全文分六章，第1章為緒論，扼要介紹了織布機(jī)的背景及論文結(jié)構(gòu)。第2章為織布機(jī)概述，主要介紹了織布機(jī)的種類及發(fā)展概況、PJ-54織布機(jī)的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及控制、檢測(cè)要求。第3章為硬件設(shè)計(jì)部分，詳細(xì)說(shuō)明了硬件部分的設(shè)計(jì)情況，包括設(shè)計(jì)方案的確定，主控制電路、整流控制電路及強(qiáng)電控制電路部分的設(shè)計(jì)分析。第4章為軟件設(shè)計(jì)部分，包括主程序、子程序流程圖的繪制，主程序、中斷子程序、延時(shí)子程序的編寫(xiě)和說(shuō)明等。第5章為控制系統(tǒng)原理圖和PCB圖的繪制，介紹了Protel 99SE，并簡(jiǎn)單說(shuō)明了如何應(yīng)用Protel繪制系統(tǒng)原理圖及PCB板。第6章主要寫(xiě)了做畢業(yè)設(shè)計(jì)的心得體會(huì)。第二章 織布機(jī)控制系統(tǒng)概述2.1 織布機(jī)簡(jiǎn)介織布機(jī)分梭織機(jī)、噴水織機(jī)和噴氣織機(jī)，由于梭織機(jī)慣性大、效率低，已基本淘汰，目前的織布機(jī)多為噴水織機(jī)和噴氣織機(jī)，兩者的織布原理基本相同。噴水織機(jī)是利用高壓水與緯紗之間的摩擦力，拉動(dòng)緯紗穿過(guò)交錯(cuò)排列的上下交替運(yùn)動(dòng)的一根根經(jīng)紗。經(jīng)紗和緯紗交替過(guò)程中，經(jīng)紗邊交替上下運(yùn)動(dòng)邊向前移動(dòng)，每上下交替運(yùn)動(dòng)一次，高壓水嘴噴出一跟緯紗。緯紗和經(jīng)紗繞在各自的紗管上，自動(dòng)放紗，每噴出一根緯紗，剪紗刀自動(dòng)將其剪斷。為使緯紗排緊，每噴一根緯紗，緊紗裝置緊紗一次，使緯紗排列緊密?？棾傻牟冀?jīng)吸水裝置吸水后，卷到前方卷布筒上。原理圖如圖2.1所示。2.2 織布機(jī)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象織布機(jī)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象主要有織布機(jī)主電機(jī)和兩個(gè)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、停止;故障檢測(cè):斷緯、電機(jī)過(guò)熱、左右捻邊、卷布筒張力過(guò)大、計(jì)長(zhǎng)； 織布機(jī)高壓剎車,低壓鎖定。2.3織布機(jī)的控制要求2.3.1 織布機(jī)電機(jī)的控制1.主電機(jī)織布機(jī)的主電機(jī)主要為織布機(jī)運(yùn)動(dòng)裝置提供運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力。根據(jù)使用要求，起動(dòng)和正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有兩種工作方式：Y-Y形，即Y形起動(dòng)，Y形正常運(yùn)轉(zhuǎn)；-Y形，即形起動(dòng)（起動(dòng)快），Y形正常運(yùn)轉(zhuǎn)。起動(dòng)方式可由操作者選擇。2.風(fēng)機(jī)電機(jī)織布機(jī)的風(fēng)機(jī)電機(jī)共兩只，一只驅(qū)動(dòng)吹風(fēng)機(jī)，另一只驅(qū)動(dòng)吸水機(jī)，將吹風(fēng)機(jī)吹出的水汽吸走。這兩個(gè)電機(jī)要求同時(shí)起動(dòng)，同時(shí)停止。調(diào)整織布機(jī)各個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位置時(shí)，可正、反點(diǎn)動(dòng)主電機(jī)。此時(shí)風(fēng)機(jī)電機(jī)不需要起動(dòng)?？棽紩r(shí)，要先起動(dòng)風(fēng)機(jī)電機(jī)，后起動(dòng)主電機(jī)，否則主電機(jī)不起動(dòng)。2.3.2 剎車的控制織布機(jī)的剎車裝置為電磁剎車裝置，起動(dòng)主電機(jī)織布時(shí)，剎車裝置必須處于有效狀態(tài)，即遇到故障時(shí)停車后能立即剎車，使織布機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)準(zhǔn)確地停在某一個(gè)位置，并且用較小的制動(dòng)力保持織布機(jī)處于靜止不動(dòng)的狀態(tài)。當(dāng)剎車裝置處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)，主電機(jī)不能起動(dòng)。點(diǎn)動(dòng)調(diào)整織布機(jī)時(shí)，剎車也應(yīng)處于有效狀態(tài)。松開(kāi)點(diǎn)動(dòng)按鈕后，能立即剎住織布機(jī)。當(dāng)剎車裝置處于無(wú)效狀態(tài)時(shí)，可用手工盤動(dòng)織布機(jī)，以調(diào)整織布機(jī)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)位置。圖2.1 織布機(jī)原理圖2.3.3 指示燈的控制織布機(jī)有四盞指示燈，分別為紅、黃、藍(lán)、綠。其中，紅色為電源指示燈，接通電源后，該燈亮；黃色為織布（探緯）指示燈，正常工作時(shí)，該燈不停閃爍，斷緯停車后，該燈只亮不閃爍；綠色為電機(jī)過(guò)熱、捻邊紗、纏緯紗斷紗指示燈，故障發(fā)生后停車時(shí)，該燈亮，故障不發(fā)生時(shí)燈不亮；藍(lán)色為計(jì)長(zhǎng)指示燈，設(shè)定長(zhǎng)度達(dá)到后停車時(shí)指示，長(zhǎng)度未達(dá)到不停車不亮。2.3.4 故障檢測(cè)在噴水織布過(guò)程中，遇到故障必須立即停車，需檢測(cè)的故障有：1）斷緯。在正常工作中，每噴一次水，由接近開(kāi)關(guān)產(chǎn)生一信號(hào)，同時(shí)探緯傳感器也相應(yīng)產(chǎn)生一信號(hào)，兩信號(hào)同時(shí)送到探緯器。若探緯器只收到接近開(kāi)關(guān)信號(hào)，沒(méi)有收到探緯傳感器信號(hào)，說(shuō)明已經(jīng)斷緯，此時(shí)，探緯器立即發(fā)出停車信號(hào)，切斷主電機(jī)電源，隨后發(fā)出剎車信號(hào)，剎住織布機(jī)，停止運(yùn)動(dòng)，以免經(jīng)紗繼續(xù)向前走，待重新開(kāi)機(jī)后，緯紗不連續(xù)，織出次品，影響織布質(zhì)量。2）電機(jī)過(guò)熱。當(dāng)電機(jī)溫度過(guò)高，電機(jī)內(nèi)部的過(guò)熱保護(hù)裝置發(fā)出信號(hào)，電機(jī)須停機(jī)，并立即剎車。3）左、右捻邊紗，纏緯紗斷紗，卷布筒張力過(guò)大，需停車、剎車。除了上述的故障發(fā)生，需停車外，當(dāng)織布機(jī)長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定長(zhǎng)度時(shí)，也需要立即停車。第三章 織布機(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)3.1 控制方案的擬定根據(jù)控制系統(tǒng)的控制對(duì)象及要求，控制電路分為主控電路、電機(jī)控制電路、剎車電路以及整流電路。主控電路的作用是輸入和輸出主電機(jī)正反轉(zhuǎn)的起動(dòng)和停止、風(fēng)機(jī)的起動(dòng)和停止、故障檢測(cè)和剎車等控制信號(hào)，選用單片機(jī)作為CPU；電機(jī)控制電路的作用是控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)、-Y連接形式的切換以及兩個(gè)風(fēng)機(jī)的起動(dòng)停止；剎車電路的作用是在電機(jī)電源切斷后，及時(shí)制動(dòng)織布機(jī)運(yùn)動(dòng)；整流電路的作用主要是將交流電整成直流，向控制系統(tǒng)提供直流電源?？刂品桨溉鐖D3.1所示。電 機(jī)控 制電 路光 電耦 合故 障檢 測(cè)電 路光 電耦 合光 電耦 合電 機(jī)強(qiáng) 電電 路光 電耦 合剎 車電 路CPU整 流電 路探緯器 12V 110V 12V 5V 圖3.1 控制系統(tǒng)組成框圖 3.2 主控電路設(shè)計(jì) 主控電路主要由單片機(jī)、電機(jī)起動(dòng)停止控制按紐、故障檢測(cè)及電機(jī)控制信號(hào)輸出等電路組成。3.2.1 主控電路CPU的選擇由于89C2051價(jià)格低廉，其指令系統(tǒng)與其他MCS-51系列單片機(jī)完全兼容，且程序具有電可擦寫(xiě)特性，使得開(kāi)發(fā)與試驗(yàn)比較容易,所以主控電路CPU選用89C2051, 89C2051增加了在零頻下工作的靜態(tài)邏輯方式及兩種軟件可選的省電模式。其中，在閑置模式下，CPU停止工作，但RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串行口和中斷系統(tǒng)仍然在工作。在掉電模式下，只保存RAM的內(nèi)容，振蕩器停振，關(guān)閉芯片的所有其他功能，直到下一次硬件復(fù)位為止。其引腳如圖3.2所示。1）89C2051共20條引腳，其中15條I/O引腳，P1口共8腳，為準(zhǔn)雙向端口，P3口對(duì)外只有7腳，也為準(zhǔn)雙向端口，并且保留全部P3口的第二功能。 2）引腳XTAL1和XTAL2接外部振蕩器信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接連到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。此主控電路中使用了12MHz晶振，則根據(jù)單片機(jī)CPU的工作時(shí)序，其4個(gè)周期的具體值計(jì)算如下：振蕩周期=；時(shí)鐘周期=；機(jī)器周期=；指令周期=。圖3.2 89C2051引腳圖3) 芯片工作電壓為5V, 其中電源正與地線之間接入了大小為104uF的瓷片電容，這樣接的原因是可以抗干擾。 89C2051主要性能如下：1）與MCS-51產(chǎn)品兼容。2）2KB的在線可重復(fù)編程快閃存儲(chǔ)器，壽命可達(dá)1000次寫(xiě)/擦除周期。3）寬工作電壓范圍為2.7V6V。4）全靜態(tài)工作方式：0HZ24MHZ。5）兩級(jí)程序存儲(chǔ)器加密。6）1288位SRAM。7）15條可編程I/O線。8）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。9）5個(gè)中斷源。10）可編程串行通道。11）可直接驅(qū)動(dòng)LED。12）有片內(nèi)精密模擬比較器。3.2.2 CPU引腳分配根據(jù)控制要求,89C2051各引腳應(yīng)用分配情況見(jiàn)表控制按鈕電路控制按鈕主要包括:復(fù)位按鈕、主電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，正反點(diǎn)動(dòng)按鈕、風(fēng)機(jī)起動(dòng)按鈕、剎車開(kāi)關(guān)、停車按鈕?？刂瓢粹o電路和CPU之間是通過(guò)光電耦合器連接的，如圖3.3所示。表3.1 引腳應(yīng)用說(shuō)明引腳名稱引腳應(yīng)用說(shuō)明引腳名稱引腳應(yīng)用說(shuō)明VCC接單片機(jī)工作電壓+5VP3.0控制主電機(jī)反轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)）GND接地P3.1控制主電機(jī)正轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)點(diǎn)動(dòng)）P1.0控制繼電器CY輸出電路 P3.2控制系統(tǒng)停車P1.1控制繼電器C輸出電路P3.3控制接近開(kāi)關(guān)信號(hào)P1.2控制繼電器ZC輸出電路P3.4控制兩風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)P1.3控制繼電器FC輸出電路P3.5控制高壓剎車P1.4控制繼電器C輸出電路P3.7剎車開(kāi)關(guān)信號(hào)P1.5控制探緯指示燈XTAL1接振蕩器 P1.6控制主電機(jī)Y-啟動(dòng)XTAL2接振蕩器P1.7控制系統(tǒng)停止、六項(xiàng)自停圖3.3 光耦接口電路圖中，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，發(fā)光二極管通電發(fā)光，受光部分受光導(dǎo)通，光耦輸出端為低電平（與89C2051的連接端）；當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，光耦輸入端電流為0，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，輸出相當(dāng)于開(kāi)門，光耦輸出端為高電平。光電二極管正常工作時(shí)的工作電流是十毫安左右，當(dāng)工作電壓為12V時(shí)，在電路中電阻值為3K的電阻，這樣流過(guò)光電二極管的電流就是4毫安，因此電阻的作用就是限流保護(hù)。3.2.4故障檢測(cè)電路該電路是用于系統(tǒng)織布過(guò)程中，當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，能使織布機(jī)及時(shí)停機(jī)。該電路主要檢測(cè)故障包括：織布機(jī)斷緯、電機(jī)過(guò)熱、左、右捻邊紗、纏緯紗斷紗、卷布筒張力過(guò)大，以及織布長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定值時(shí)的系統(tǒng)停車。電路如圖3.4所示。（1）斷緯電路分析 如圖3.5所示，電機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，接近開(kāi)關(guān)產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，同時(shí)，噴嘴噴出緯紗，探緯傳感器也產(chǎn)生一個(gè)脈沖信號(hào)，探緯器接收到兩個(gè)脈沖信號(hào)，說(shuō)明織布機(jī)運(yùn)行正常。若探緯器只接收到接近開(kāi)關(guān)信號(hào)，沒(méi)有接收到探緯傳感器信號(hào)，說(shuō)明斷緯，這時(shí)探緯器立即發(fā)出停車信號(hào)，由CPU發(fā)出信號(hào)切斷主電機(jī)電源，隨后探緯器發(fā)出剎車信號(hào)，再由CPU發(fā)出信號(hào)打開(kāi)剎車剎住織布機(jī)。剎車信號(hào)有兩種產(chǎn)生方式，除了上述剎車信號(hào)產(chǎn)生方式以外，還可以由接近開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的剎車信號(hào)進(jìn)行剎車，不過(guò)是在織布機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的下一圈剎車。圖3.4 故障檢測(cè)電路（2）五項(xiàng)自停電路分析 織布機(jī)運(yùn)行時(shí)，將開(kāi)關(guān)S7閉合，當(dāng)強(qiáng)電電路中電機(jī)過(guò)載發(fā)熱，熱繼電器動(dòng)作，使熱繼電器常開(kāi)開(kāi)關(guān)S1閉合，五項(xiàng)自停電路導(dǎo)通，三極管基極為高電平，三極管導(dǎo)通，五項(xiàng)自停指示燈亮，單片機(jī)P1.7腳為低電平，切斷主電機(jī)電源，剎住織布機(jī)。同樣,當(dāng)發(fā)生左、右捻邊紗、纏緯紗斷紗、卷布筒張力過(guò)大時(shí)，相應(yīng)的保護(hù)開(kāi)關(guān)S3、S2、S4、S5閉合，使五相自停電路導(dǎo)通，切斷主電機(jī)電源，隨后發(fā)出剎車信號(hào)，剎住織布機(jī)。圖3.5 壓水及故障檢測(cè)示意圖（3）計(jì)長(zhǎng)電路分析 當(dāng)織布長(zhǎng)度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，織布機(jī)計(jì)長(zhǎng)輸入開(kāi)關(guān)自動(dòng)閉合，計(jì)長(zhǎng)電路導(dǎo)通，計(jì)長(zhǎng)指示燈亮，同時(shí)光電耦合器耦合，單片機(jī)P1.7腳為低電平，切斷主電機(jī)電源，剎住織布機(jī)。（4）手動(dòng)停車電路分析 當(dāng)需要手動(dòng)停車時(shí)，按下停止按鈕，停車電路導(dǎo)通，單片機(jī)P1.7腳為低電平，切斷主電機(jī)電源，剎住織布機(jī)。3.2.5 電機(jī)控制信號(hào)輸出電路 當(dāng)與光電耦合器連接的引腳加低電平時(shí)，光電耦合器導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，中間繼電器線圈得電，接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電機(jī)運(yùn)行。輸出電路如圖3.6所示。3.3 強(qiáng)電控制電路如圖3.7所示，強(qiáng)電部分主要包括電氣保護(hù)元件、接觸器開(kāi)關(guān)、電機(jī)等，能夠?qū)崿F(xiàn)電氣保護(hù)，控制風(fēng)扇電機(jī)啟動(dòng)，控制主電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，星、三角啟動(dòng)。1）QF為空氣開(kāi)關(guān)，俗稱自動(dòng)開(kāi)關(guān)，是低壓配電系統(tǒng)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)中的重要器件。它相當(dāng)于刀開(kāi)關(guān)、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器的組合，集控制與多種保護(hù)于一身，具有操作安全、使用方便、工作可靠、安裝簡(jiǎn)單、分?jǐn)嗄芰Ω叩葍?yōu)點(diǎn)。其中熱脫扣器起過(guò)載保護(hù)、電磁脫扣器起短路保護(hù)、欠壓脫扣器起欠壓保護(hù)作用。2）開(kāi)關(guān)C、ZC、FC、CY、C都是接觸器的常開(kāi)觸點(diǎn)，控制電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。接觸器C線圈得電，C的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，風(fēng)扇電機(jī)運(yùn)行。接觸器ZC、CY線圈得電，ZC、CY的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電機(jī)正轉(zhuǎn)并星形啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。接觸器ZC、C線圈得電，ZC、C的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，電機(jī)正轉(zhuǎn)并三角形啟動(dòng)，當(dāng)接觸器ZC、CY線圈得電，ZC、CY的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，繞組實(shí)現(xiàn)星形接法，電機(jī)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)。該電路的轉(zhuǎn)換是由單片機(jī)控制的。3）中間繼電器輸出接口電路分析（圖3.8）：繼電器的控制信號(hào)為單片機(jī)的邏輯電平，經(jīng)光電耦合和三極管放大后，繼電器線圈的輸入電壓為12V，使輸出的驅(qū)動(dòng)電壓能夠適應(yīng)繼電器線圈的要求。圖中PNP三極管為中間繼電器的驅(qū)動(dòng)管。繼電器動(dòng)作時(shí)，對(duì)電源有一定的干擾，為了提高單片機(jī)系統(tǒng)的可靠性，在單片機(jī)和繼電器之間用光耦隔離，避免輸出部分電源變化對(duì)單片機(jī)電源的影響，減少對(duì)系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)可靠性。圖中二極管為中間繼電器的續(xù)流二極管。中間繼電器線圈得電后，觸點(diǎn)閉合，接觸器FC線圈通電，當(dāng)驅(qū)動(dòng)三極管截止時(shí)，中間繼電器的線圈斷電，中間繼電器線圈會(huì)產(chǎn)生反向電動(dòng)勢(shì)，會(huì)擊穿繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管。加入二極管后，構(gòu)成續(xù)流回路，保護(hù)了驅(qū)動(dòng)三極管。ZC為控制電機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器的常閉觸點(diǎn)，為防止兩個(gè)接觸器同時(shí)得電而導(dǎo)致短路，利用兩個(gè)接觸器的常閉觸點(diǎn)分別串在對(duì)方的工作線圈電路中，構(gòu)成互鎖關(guān)系，保證電路安全可靠的工作。圖3.6 電機(jī)控制信號(hào)輸出電路圖3.7 強(qiáng)電控制電路3.4 剎車電路設(shè)計(jì)電磁鐵剎車電路如圖3.9所示，電路主要由與非門、比較器、三極管、光耦、VMOS、電磁鐵線圈，續(xù)流二極管、穩(wěn)壓管、電阻電容等器件構(gòu)成。P3.7為低壓剎車控制引腳，P3.5為高壓剎車開(kāi)關(guān)控制引腳，兩引腳輸出的信號(hào)經(jīng)比較器比較后，控制VMOS驅(qū)動(dòng)管導(dǎo)通和截止，打開(kāi)和關(guān)閉電磁剎車。圖中74AC00為雙列14腳與非門，為節(jié)省元件，將其中兩對(duì)作為非門使用，兩對(duì)作為與非門使用。與電磁鐵線圈并聯(lián)的二極管起續(xù)流保護(hù)作用，電磁鐵線圈斷電時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的反向電動(dòng)勢(shì)，會(huì)擊穿VMOS管，加上續(xù)流二極管，電路斷路時(shí)，線圈產(chǎn)生的反向電動(dòng)勢(shì)使二極管處于正向?qū)顟B(tài)，構(gòu)成回路，大大減小了線圈兩端的反向電動(dòng)勢(shì)，保護(hù)VMOS管。若流過(guò)兩比較器的電平均為高電平，流過(guò)U23C、U23D后，輸出高電平，光電耦合器不導(dǎo)通，VMOS管柵極為高電平，VMOS管導(dǎo)通，電磁鐵線圈通電，系統(tǒng)剎車。 織布機(jī)正常工作時(shí)，P3.5置0，使剎車處于有效狀態(tài)。發(fā)生故障時(shí)，P3.7置1，打開(kāi)剎車。之后通過(guò)89C2051內(nèi)部定時(shí)器對(duì)P3.5反復(fù)置0和1，使電磁鐵線圈處于通斷通斷工作狀態(tài)，改變通、斷時(shí)間比，使線圈的平均電壓為24V。如圖3.10所示。圖3.8中間繼電器驅(qū)動(dòng)接口電路3.5整流電路設(shè)計(jì)如圖3.11所示，原理圖控制系統(tǒng)中的直流電源有四個(gè)，+5V單片機(jī)工作電壓，+12V探緯器工作電壓，+12V控制按鈕工作電壓，+110V電磁鐵剎車工作電壓，分別是由9V、15V、10V、91V交流電壓整流、濾波后獲得。圖3.9 電磁鐵剎車電路 圖3.10 剎車電壓 圖中的整流橋由四個(gè)二極管組成，交流電壓的正、負(fù)半周，二極管兩兩導(dǎo)通，將交流電壓轉(zhuǎn)換成兩個(gè)同極性的單向脈動(dòng)性直流電壓。在整流橋的輸出端，將兩個(gè)電容并聯(lián)在一個(gè)電阻兩端，組成型濾波電路，濾去整流輸出電壓中的紋波，由于電容在電路中有儲(chǔ)能作用，并聯(lián)的電容器在電源電壓升高時(shí)，能把部分能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，當(dāng)電源電壓降低時(shí)，就能把能量釋放出來(lái)，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容具有平波的作用。78LXX是三端式集成穩(wěn)壓器，作用是使輸出的電壓不受負(fù)載變化和電網(wǎng)電壓波動(dòng)的干擾的影響而保持恒定不變。其后的電解電容也起到了減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的電壓干擾。圖3.11 整流電路第四章 控制軟件的設(shè)計(jì)織布機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要運(yùn)用單片機(jī)89C2051各相關(guān)管腳的I/O 功能、輸入和輸出相關(guān)控制信號(hào)，以及定時(shí)器0、定時(shí)器1和中斷0的中斷功能。4.1 主程序設(shè)計(jì)主程序的的功能有:控制剎車開(kāi)關(guān),控制風(fēng)機(jī)起動(dòng)停止,控制主電機(jī)正反轉(zhuǎn),探緯指示燈的開(kāi)關(guān),定時(shí)器的開(kāi)關(guān)。1. 主程序流程圖根據(jù)織布機(jī)控制對(duì)象及要求，主程序流程圖如圖4.1所示。 圖4.1 主程序流程圖 2.初始化程序的編寫(xiě)1）程序初始化的編寫(xiě)，主要包括以下幾個(gè)部分：設(shè)定I/O口的初始狀態(tài)設(shè)定定時(shí)器的工作方式選擇工作寄存器組開(kāi)CPU中斷清有關(guān)標(biāo)志位2）確定定時(shí)器方式寄存器TMOD控制字及各控制位的值：定時(shí)器方式寄存器TMOD控制字D7D6D5D4D3D2D1D000010000 T1方式字段 T0方式字段即TMOD控制字為#10H置TRx=1，啟動(dòng)計(jì)數(shù)。置ETx=1,允許定時(shí)器/計(jì)數(shù)器中斷。置EA=1，CPU開(kāi)中斷。置IT0=0，電平觸發(fā)。3）初始化程序清單如下：ORG 0000H AJMP MAIN ；復(fù)位入口轉(zhuǎn)入主程序 ORG 0003H AJMP IN0 ；IN0中斷入口地址為0003H ORG 000BH AJMP TT0 ；定時(shí)器0中斷入口地址為000BH ORG 001BH AJMP TT1 ；定時(shí)器1中斷入口地址為001BH ORG 0030H MAIN: CLR P1.5 ；關(guān)探緯器 CLR P3.5 ；開(kāi)剎車 MOV TMOD, #10H ；定時(shí)器0模式0，定時(shí)器1模式1 SETB EA ；開(kāi)中斷 CLR IT0 ；電平觸發(fā) MOV A, #00H ；清全部標(biāo)志位 MOV 21H, A 其中標(biāo)志位有四個(gè)： 08H為時(shí)間常數(shù)標(biāo)志位，09H為風(fēng)機(jī)標(biāo)志位，0AH為電機(jī)正轉(zhuǎn)標(biāo)志位，0BH為中斷發(fā)生標(biāo)志位，分別存放在以21H為地址的單元格內(nèi)。3.主程序清單 L1: SETB P3.7 ；剎車開(kāi)關(guān)開(kāi)？ JNB P3.7,L1 MOV TL0,#18H ；開(kāi)剎車，開(kāi)定時(shí)器0，低壓剎車 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 SETB TR0 L2: JNB P3.4,L8 ；風(fēng)機(jī)啟動(dòng)？ JB P3.1,L4 ；正點(diǎn)動(dòng)？ CLR TR0; CLR ET0 ；關(guān)定時(shí)器0 SETB P3.5 ；關(guān)剎車 JNB P3.7,L1 ；剎車開(kāi)關(guān)開(kāi)？ LCALL T20M CLR P1.2 ；ZC動(dòng)作 CLR P1.0 ；CY動(dòng)作L3: JNB P3.1,L3 ；等按鈕釋放 SJMP L6 L4: JB P3.0,L7 ；反點(diǎn)動(dòng)？ CLR TR0 ；關(guān)定時(shí)器0 CLR ET0; SETB P3.5 ；關(guān)剎車 JNB P3.7,L1 ；剎車開(kāi)關(guān)開(kāi)？ LCALL T20M CLR P1.3 ；FC動(dòng)作 CLR P1.0 ；CY動(dòng)作L5: JNB P3.0,L5 ；等按鈕釋放L6: SETB P1.0 SETB P1.2 ；關(guān)電機(jī) SETB P1.3 CLR P3.5 ；開(kāi)高壓剎車 LCALL T500M MOV TL0,#18H MOV TH0,#0F9H ；開(kāi)定時(shí)器0，低壓剎車 SETB ET0 SETB TR0 L7: JB P3.7,L2 ；剎車開(kāi)關(guān)開(kāi)？ CLR TR0 CLR ET0 ；關(guān)剎車，關(guān)定時(shí)器0 SETB P3.5 LJMP L1 L8: CLR P1.4 ；啟動(dòng)風(fēng)機(jī) SETB 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位置1L9: CLR 0BH ；中斷標(biāo)志發(fā)生位清0 JNB 09H,L2 ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位1？ JB 0AH,L10 ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位1？ JB P3.7,L10 ；剎車開(kāi)關(guān)開(kāi)？ LJMP L17 ；剎車開(kāi)關(guān)未開(kāi)跳轉(zhuǎn)到L17 L10: JNB P3.1,L11 ；正轉(zhuǎn)按鈕按下？ LJMP L15 ；按鈕未按下跳轉(zhuǎn)到L15 L11: SETB 0AH ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位置1 CLR TR0 ；關(guān)剎車，關(guān)定時(shí)器0 CLR ET0 SETB P3.5 CLR P3.7 JB P1.6,L12 ；-Y？P1.6為高電平時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)作 LCALL T20M ；延時(shí)20ms，調(diào)用延時(shí)子程序T20M CLR P1.2 ；ZC、C動(dòng)作 CLR P1.1 LCALL T500M ；延時(shí)0.5s，調(diào)用延時(shí)子程序T500M MOV TL1,#0B0H ；開(kāi)探緯燈 MOV TH1,#3CH SETB ET1 ；開(kāi)定時(shí)器1 SETB TR1 SETB EX0 ；開(kāi)INT0 LJMP L13 L12: LCALL T20M ；調(diào)用延時(shí)子程序T20M CLR P1.2 ；ZC、C動(dòng)作 CLR P1.1 LCALL T500M ；調(diào)用延時(shí)子程序T500M MOV TL1,#0B0H ；開(kāi)探緯燈 MOV TH1,#3CH SETB ET1 ；開(kāi)定時(shí)器1 SETB TR1 SETB EX0 ；開(kāi)INT0 LCALL T1S LCALL T1S ；延時(shí)3S，調(diào)用3次延時(shí)子程序T1S LCALL T1S JB 0BH,L13 ；中斷發(fā)生？ SETB P1.1 ；關(guān)C CLR P1.0 ；開(kāi)CY SETB EX0 ；開(kāi)INT0L13: JB P1.7,L9 ；停止、六項(xiàng)自停？; CLR EX0 ；關(guān)INT0 JB 0BH,L9 ；中斷發(fā)生？ SETB P1.0 SETB P1.1 ；關(guān)全部電機(jī) SETB P1.2 SETB P1.4 L14: JNB P3.3,L14 ；等待接近開(kāi)關(guān)信號(hào) CLR P3.5 ；開(kāi)高壓剎車 SETB P3.7 CLR TR1 CLR ET1 ；關(guān)定時(shí)器1中斷，關(guān)探緯燈 CLR P1.5 LCALL T500M ；延時(shí)0.5S MOV TL0,#18H ；開(kāi)定時(shí)器0，低壓剎車 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 SETB TR0 CLR 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位清0 CLR 0AH ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位清0 LJMP L9 ；跳轉(zhuǎn)到L9 L15: JB 0AH,L13 ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位1？ JB P1.7,L9 ；停止？ SETB P1.4 ；關(guān)風(fēng)機(jī) CLR 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位清0L17: SETB P1.4 ；關(guān)風(fēng)機(jī) CLR 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位清0 CLR TR0 ；關(guān)定時(shí)器0 CLR ET0 SETB P3.5 ；關(guān)剎車 LJMP L1 ；跳轉(zhuǎn)到L14.2 子程序設(shè)計(jì)1.INT0中斷子程序當(dāng)探緯器發(fā)出停車信號(hào)時(shí)，進(jìn)入中斷子程序，關(guān)掉全部電機(jī)并等待剎車信號(hào)進(jìn)行剎車。圖4.2是INT0中斷子程序流程圖，其程序