PJ-54織布機控制系統(tǒng)設(shè)計

第 1 頁 前 言 20世紀 80年代以來，從原料進入車間到紡成紗，以及織成布的各個工序都在提高自動監(jiān)控水平的基礎(chǔ)上加快了紡紗速度、縮短了紡紗生產(chǎn)周期，并逐步實現(xiàn)了許多自動生產(chǎn)線，紡紗生產(chǎn)有的實現(xiàn)了無人車間、無人工廠、無人工序，織造生產(chǎn)也在自動化進程中加快了步伐。自動化的實現(xiàn)及自動監(jiān)控水平的實現(xiàn)，不僅減少了用工，提高機器運轉(zhuǎn)效率，而且顯著提高了半制品及成品質(zhì)量，使棉紡織工業(yè)走向高科技階段，估計再經(jīng)過若干年時間，不論紡紗及織造工廠都將在自動化進程中向著更加完善、更加高級的水平發(fā)展，甚至?xí)崿F(xiàn)無人紡紗及織造工廠。 本篇 論文圍繞噴水織布機控制系統(tǒng)的設(shè)計， 根據(jù)設(shè)計要求， 介紹了織布機的發(fā)展概況，噴水織布機的工作原理， 控制系統(tǒng)原理圖的設(shè)計，軟件流程圖的繪制與程序的編寫，并介紹了如何使用 Protel 99SE 繪制原理圖、出 PCB圖。 全文分五章，第 1章為織布機概述，主要介紹了 織布機的種類及發(fā)展概況、噴水織布機的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及控制、檢測要求。第 2章為硬件設(shè)計部分，詳細說明了硬件部分的設(shè)計情況，包括設(shè)計方案的確定，主控制電路、整流控制電路及強電控制電路部分的設(shè)計、分析。 第 3章為軟件設(shè)計部分，包括主程序、子程序流程圖的繪制，主程 序、中斷子程序、延時子程序的編寫和說明等。 第 4章為 Protel 99SE的 應(yīng)用 ，介紹了 Protel 99SE，并簡單說明了如何應(yīng)用 Protel 繪制 系統(tǒng) 原理圖及 PCB板。 第 5章主要寫了做畢業(yè)設(shè)計的心得體會。 第 2 頁 第 一 章 織布機概述 1.1 織布機簡介 織布機分梭織機、噴水織機和噴氣織機，由于梭織機慣性大、效率低，已基本淘汰，目前的織布機多為噴水織機和噴氣織機，兩者的織布原理基本相同。 噴水織機是利用高壓水與緯紗之間的摩擦力，拉動緯紗穿過交錯排列的上下交替運動的一根根經(jīng)紗。經(jīng)紗和緯紗交替過程中，經(jīng)紗邊交 替上下運動邊向前移動，每上下交替運動一次，高壓水嘴噴出一跟緯紗。緯紗和經(jīng)紗繞在各自的紗管上，自動放紗，每噴出一 根 緯紗，剪紗刀自動將其剪斷。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。織成的布經(jīng)吸水裝置吸水后，卷到前方卷布筒上。 原理圖 如圖 1-1所示。 1.2 檢測的內(nèi)容及要求 在噴水織布過程中，遇到故障必須立即停車，需檢測的故障有： （ 1） 斷緯。在正常工作中，每噴一次水 ，由接近開關(guān)產(chǎn)生一信號，同時探緯傳感器也相應(yīng)產(chǎn)生一信號，兩信號同時送到探緯器。若探緯器只收到接近開關(guān)信號，沒有收到探緯傳感器 信號，說明已經(jīng)斷緯，此時，探緯器立即發(fā)出停車信號，切斷主電機電源，隨后發(fā)出剎車信號，剎住織布機，停止運動，以免經(jīng)紗繼續(xù)向前走，造成織布故障，重新開機后，緯紗不連續(xù)，織出次品。 （ 2） 電機過熱。當(dāng)電機溫度過高，電機內(nèi)部的過熱保護裝置發(fā)出信號，電機須停機，并立即剎車。 （ 3） 左、右捻邊紗，纏緯紗斷紗，卷布筒張力過大，需停車、剎車。 （ 4） 除了上述的故障發(fā)生，需停車外，當(dāng)織布機長度達到設(shè)定長度時，也需要立即停車。 1.3 織布機的 控制 要求 1.3.1 織布機的三只電機 1.主電 機 主電機主要為織布機運動裝置提供運動 及動力。起動時，有兩種方式： Y形第 3 頁 起動，正常工作時也為 Y形； -Y形起動，形起動（起動快），經(jīng)延時后切換成 Y形正常運轉(zhuǎn)，起動方式可由操作者選擇。 2.風(fēng)機 電機 風(fēng)機電機共兩只，一只吹風(fēng)，一只吸水，將吹風(fēng)機吹出的水汽吸走。 圖 1-1 織布機原理 1.3.2 電機的控制 調(diào)整織布機各個運動機構(gòu)位置時， 可正、反點動主電機。此時風(fēng)扇電機不需要起動?？棽紩r，要先起動風(fēng)扇 電機，后起動主電機，否則主電機不起動。 第 4 頁 1.3.3 剎車的控制 剎車裝置為電磁鐵，起動主電機織布時，剎車裝置必須處于有效狀態(tài)，即遇到故障時停車 后能立即剎車。當(dāng)剎車裝置處于無效狀態(tài)時，主電機不能起動。點動調(diào)整織布機時，剎車也應(yīng)處于有效狀態(tài)。松開點動按鈕后，能立即剎住織布機。當(dāng)剎車裝置處于無效狀態(tài)時，可用手工盤動織布機，以調(diào)整織布機運動機構(gòu)位置。 1.3.4 指示燈 織布機有四盞指示燈。紅色為電源指示燈，接通電源后，該燈亮；黃燈為織布（探緯）指示，正常工作時，該燈不停閃爍，斷緯停車后，該燈只亮不閃爍；綠燈為電機過熱、捻邊紗、纏緯紗斷紗指示，故障發(fā)生后停車時，該燈亮，故障不發(fā)生燈不亮；藍燈為計長指示，設(shè)定長度達到后停車時指示，長度未達到不停車不亮。 1.3.5 直流電源 控制系統(tǒng)所需直流電源有四種：單片機工作電壓 5V，探緯器工作電壓 12V，控制按鈕工作電壓 12V，剎車裝置直流電壓 110V。上述四種直流電壓經(jīng)變壓、整流后獲得。剎車時加在電磁鐵上的電壓為 110V，停車后，降為 24V，這 是通過控制系統(tǒng)軟件，使電磁鐵線圈處于通 斷 通 斷工作狀態(tài)， 改變通、 斷 時間比，使線圈的平均電壓為 24V。如圖 1-2所示。 圖 1-2 剎車電壓 第 5 頁 第 二 章 硬件部分設(shè)計 硬件 的 設(shè)計主要包括兩部分內(nèi)容：電路原理圖部分和 PCB 板圖部分 。 2.1 設(shè)計方案 根據(jù)畢業(yè)任務(wù)書，要求設(shè) 計織布機控制系統(tǒng)。 電路圖包括強電與弱電兩部分內(nèi)容。弱電部分的直流電壓由工業(yè)用電 380V 交流 電壓經(jīng)整流 濾波獲得，包含主控電路與整流電路的設(shè)計 。 主控電路主要 由 單片機、控制電機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、點動、風(fēng)機運轉(zhuǎn)、電磁剎車、故障檢測和各項運行指示電路 組成，并使用光電耦合器耦合脈沖信號、隔離單片機系統(tǒng)的輸入、輸出部分 ,固態(tài)繼電器控制系統(tǒng)輸出口與強電電路接口 。整流電路主要 由 整流變壓器、二極管整流橋 、濾波器和集成穩(wěn)壓器等環(huán)節(jié)組成。 強電部分主要包括電氣保護元件、接觸器開關(guān) 、電機等。 2.2 主控電路的設(shè)計 主控電路主要由單片機、控 制電機實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、正反點動、風(fēng)機運轉(zhuǎn)、電磁剎車、故障檢測和各項運行指示電路組成，并使用光電耦合器耦合脈沖信號、隔離單片機系統(tǒng)的輸入、輸出部分， 固態(tài) 繼電器控制系統(tǒng)輸出口與強電電路接口 。 1.89C2051 在織布機控制系統(tǒng)中的應(yīng)用分析 89C2051是由 ATMEL 公司推出的一種小型單片機，其主要特點為采用 Flash存儲器技術(shù)，降低了制造成本，其軟件、硬件與 MCS-51完全兼容，其程序的電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易。 （ 1） 如圖 2-1 所示 ， 89C2051共 15條 I/O引腳 ， P1口共 8腳，準(zhǔn)雙向端口，P3口 共 7腳，準(zhǔn)雙向端口，并且保留全部 P3 口的第二功能。 在織布機控制系統(tǒng)電路圖中， 2051 的 P1 口、 P3 口只作為雙向 I/O 口使用， 不使用 P3 口的第二功能。 （ 2） 外接晶體引腳 XTAL1和 XTAL2接外部振蕩器 信號，即把外部振蕩器的信號直接連到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端 。 原理圖中使用了 12MHz 晶振 ， 則根據(jù)單片機 CPU 的工作時序 ， 其 4 個周期的具體值計算如下： 第 6 頁 振蕩周期 =1/12us ； 時鐘周期 =1 / 1 2 2 1 / 6u s u s ； 機器周期 =1 / 1 2 2 6 1u s u s ； 指令周期 =1 (1 4 ) 1 4u s u s。 （ 3）單片機工作電壓 +5V， 由交流電壓經(jīng)變壓、整流、濾波 得 到。 （ 4）各引腳應(yīng)用說明 (表 2-1) 表 2-1 引腳應(yīng)用說明 引腳號 引腳說明 引腳號 引腳說明 VCC 接單片機工作電壓 +5V P3.0 控制主電機反轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)點動） GND 接地 P3.1 控制主電機正轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)點動） 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 控制接近開關(guān)信號 P1.2 控制 繼電器 ZC 輸出電路 P3.4 控制兩風(fēng)機的啟動 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 剎車開關(guān) 信號 P1.5 控制探緯指示燈 XTAL1 接 振蕩器 P1.6 控制主電機 Y-啟動 XTAL2 接 振蕩器 P1.7 控制系統(tǒng)停止、六相自停 2.光電耦合器驅(qū)動接口 （ 1）光電耦合器的結(jié)構(gòu)及特點 光電耦合器由發(fā)光源和受光器兩部分組成，并封閉在同一不透明的管殼內(nèi)由絕緣的透明樹脂隔開，如圖 2-2 所示。發(fā)光源引出的管腳為輸入端，受光器引出的管腳為輸出端。 光耦合器的封裝形式有管形，雙列直插式和光導(dǎo)纖維連接等形式。光電耦合器的發(fā)光源 常用砷化鎵紅外發(fā)光二極管，受光器常用光電三極管、光敏晶體管和光敏集成電路等。 （ 2）設(shè)計原理圖中的光耦 （ 如圖 2-3 所示 ） ，為光電耦合器在 控制系統(tǒng) 第 7 頁 圖 2-2 光電耦合器的結(jié)構(gòu)和符號 原 理圖中的應(yīng)用方式。 圖中光耦為晶體管輸出型光電耦合器。光電晶體管以光取代基極電流，作為晶體管的輸入，當(dāng)光電耦合器的發(fā)光二極管發(fā)光時，光電晶體管受光的影響在 cb 和 ce 間會有電流流過，電流受光照強度控制。光電耦合器起到耦合脈沖信號和隔離單片機 89c2051 系統(tǒng)與控制開關(guān)、輸出部分的作用，使兩部分的電流相互獨立。 由于光電耦合器是電 流型輸出，不受輸出端工作電壓的影響，因此可以用于不同電平的轉(zhuǎn)換。 圖 2-3 原理圖中的光耦接口電路 圖中，當(dāng)開 關(guān) 閉合 時 ，發(fā)光二極管通電發(fā)光， 受光部分受光導(dǎo)通， P3.4低電 平 有效 ；當(dāng)開關(guān)斷開，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 開門， P3.4 為高電平。 圖中電阻起限流保護作用： 將直流電壓 +12v 加到發(fā)光二極管正 極，讓其具有導(dǎo)通發(fā)光的條件，這是從直流電壓供給電路方面考慮的 ； 發(fā)光二極管在導(dǎo)通下如果正向偏置電壓稍稍增大一點，其正向電流就會增大許多，而導(dǎo)致燒壞器件，限流保護電阻的目的就是要限制 正向電壓的第 8 頁 增大量； 當(dāng)直流工作電壓 +12V 增大時，流過電阻 R 和發(fā)光二極管 VD 的電流也同時增大，在 R 上的壓降增大，直流工作電壓的大部分增大量都降在了 R 上，因為電流增大 R 上的壓降也增大， VD 上的正向電壓增大量大大降低，有效的限制了 VD 的正向電流，達到保護 VD 的目的。 4.固態(tài) 繼電器型 輸出 接口 固態(tài)繼電器是一種全部由固態(tài)電子元件組成的無觸點開關(guān)元件，他利用電子元器件的點，磁和光特性來完成輸入與輸出的可靠隔離，利用大功率三極管，功率場效應(yīng)管，單項可控硅和雙向可控硅等器件的開關(guān)特性，來達到無觸點，無火花地接通和斷開 被控電路。 固態(tài)繼電器有三部分組成 :輸入電路，隔離 (耦合 )和輸出電路。按輸入電壓的不同類別，輸入電路可分為直流輸入電路，交流輸入電路和交直流輸入電路三種。有些輸入控制電路還具有與TTL/CMOS 兼容，正負邏輯控制和反相等功能。固態(tài)繼電器的輸入與輸出電路的隔離和耦合方式有光電耦合和變壓器耦合兩種。固態(tài)繼電器的輸出電路也可分為直流輸出電路，交流輸出電路和交直流輸出電路等形式。交流輸出時，通常使用兩個可控硅或一個雙向可控硅，直流輸出時可使用雙極性器件或功率場效應(yīng)管。 （ 1）繼電器型 輸出 接口電路分析（圖 2-4） ： 繼電器 的輸入為單片機的邏輯電平， 信號 經(jīng)光電耦合器耦合后，經(jīng)驅(qū)動三極管 進行轉(zhuǎn)換，使輸出的驅(qū)動電壓能夠適應(yīng)繼電器線圈的要求。圖中 PNP三極管為 固態(tài) 繼電器的驅(qū)動管，與其連接的電阻 R23 為三極管基極提供直流工作電壓。 繼電器動作時，對電源有一定的干擾，為了提高單片機系統(tǒng)的可靠性，在單片機和繼電器之間用光耦隔離，使兩部分的電流相互獨立。輸出部分的地線接機殼或大地，單片機電源地線浮空，不與交流電源的地線相接。避免輸出部分電源變化對單片機電源的影響，減少系統(tǒng)所受上午干擾，提高系統(tǒng)可靠性。 第 9 頁 圖 2-4 繼電器型驅(qū)動接口 電路 圖中二極管用于保護 固態(tài) 繼電器驅(qū)動管。 固態(tài)繼電器輸入端接收信號后，輸出端產(chǎn)生輸出信號，接觸器 FC 線圈通電，當(dāng) 斷電時 ，接觸器線圈 會產(chǎn)生電 壓很大的反向電動勢，會擊穿繼電器的驅(qū)動三極管。加入二極管后，線圈 產(chǎn)生的感應(yīng)電流由二極管流過，不會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，保護了驅(qū)動三極管。 ZC 為 接觸器 ZC 的常閉觸點， 為防止兩個接觸器同時得電而導(dǎo)致短路，利用兩個 接觸 器的常閉觸點 分別串在對方的工作線圈電路中，構(gòu)成相互制約關(guān)系，保證電路安全可靠的工作， 起電氣互鎖的作用。 當(dāng) 單片機 P1.3 為低電平，光耦耦合，加在 PNP 基極的 電 平為“ 0”，三極管導(dǎo)通， 固態(tài) 繼電器導(dǎo)通 ， 接觸器 FC 線圈得電， FC 常開觸點閉合，電機反轉(zhuǎn)運行，同時 FC 常開觸點斷開，保證正轉(zhuǎn)電路處于 斷 路狀態(tài)。 5.電磁剎車電路 分析 如圖 2-5 所示，為電磁鐵剎車電路， 電路主要由 74AC00、比較器、三極管、光耦、 VMOS、電磁鐵線圈，續(xù)流二極管、穩(wěn)壓管、電阻電容器件構(gòu)成。 P3.7 為低壓剎車控制引腳， P3.5 為高壓剎車開關(guān)控制引腳，兩引腳發(fā)出的電平，經(jīng)放大比較后，為 VMOS 驅(qū)動管提供基極電壓，驅(qū)動電磁鐵線圈，使系統(tǒng)剎車。 （ 1）其中 74AC00 為雙列 14 腳與非門，為節(jié)省元件， 將其中兩對作為非門使用，兩對作為與非門使用。 第 10 頁 圖 2-5 電磁鐵剎車電路 （ 2）與電磁鐵線圈并聯(lián)的二極管起續(xù)流保護作用，電磁鐵線圈斷電 時 會產(chǎn)生很大的反向電動勢，會擊穿電磁鐵驅(qū)動 VMOS 管，加上續(xù)流二極管，電路斷路 時，線圈產(chǎn)生的反向電動勢使二極管處于正 向 導(dǎo)通狀態(tài)，構(gòu)成回路，大大減小了線圈兩端的反向電動勢，保護 VMOS 管 。 表 2-2 電磁鐵導(dǎo)通情況 （ 3） 開 低壓 剎車時， P3.7 置 1，關(guān)剎車時，將 P3.7 置 0。 （ 4）開高壓剎車時， P3.5 置 0，關(guān)剎車時，將 P3.7 置 1。 （ 5）若流過兩比較器的電平均為高電平，流過 U23C、 U23D 后，輸出高電平，光電 耦合器不導(dǎo)通， VMOS 管基極為高電平， VMOS 管導(dǎo)通，電磁鐵線圈通電，系統(tǒng)剎車。其余導(dǎo)通情況見表 2-2。 6.停止、六項自停電路分析 該電路是用于系統(tǒng)織布過程中，故障發(fā)生時，停止主電機運轉(zhuǎn)，使織布機剎車的控制電路。該電路主要檢測故 障包括：織布 機 斷緯、電機過熱、左、右捻邊紗、纏緯紗斷紗、卷布筒張力過大，以及織布長度達到設(shè)定值時的系統(tǒng)停車。電路如圖 2-6 所示。 （ 1）斷緯電路分析 如圖 2-7 所示，電機每轉(zhuǎn)一圈，接近開關(guān)產(chǎn)生一個脈沖信號，同時，噴嘴噴出緯紗，探緯傳感器也產(chǎn)生一個脈沖信號，探緯器接收到兩個脈沖信號，說明織布機運行正常。若探緯器只接收到接近開關(guān)信號，沒有接收到探緯傳感器信號，說明斷緯，這時探緯器立即發(fā)出停車信號，剎車開關(guān) A B Z 剎車 開（分） 1 1 1 開 關(guān)（合） 1 0 0 關(guān) 開 0 1 0 關(guān) 關(guān) 0 0 0 關(guān) 第 11 頁 切斷主電機電源，隨后發(fā)出剎車信號，剎住織布機。其中剎車信號有兩 種 產(chǎn)生方式：一是由探緯器產(chǎn)生的剎車信號（ J24 端），則 織布機在電機運轉(zhuǎn)當(dāng)圈剎車；二是由接近開關(guān)產(chǎn)生的剎車信號（ PS 端），則織布機在電機運轉(zhuǎn)的下一圈剎車。 圖 2-6 停止、六項自停電路 （ 2）五項自停電路分析 織布機運行時，將開關(guān) S7 閉合，當(dāng)強電電路中電機過載發(fā)熱，熱繼電器動作，使熱繼電器常開開關(guān) S1 閉合，五項自停電路導(dǎo)通，三極管基極為高電平，三極管導(dǎo)通，自停指示燈亮，單片機 P1.7 腳為低電平，切斷主電機電源，剎住織布機。當(dāng)發(fā)生左、右捻邊紗、纏緯紗斷紗、卷布筒張力過大時，相應(yīng)的保護開關(guān) S3、 S2、 S4、 S5 開關(guān)閉合，使五相自停電路導(dǎo)通，切斷主電機電源，隨后發(fā) 出剎車信號，剎住織布機。 （ 3）計長電路分析 當(dāng)織布長度達到設(shè)定值時，織布機計長輸入開關(guān)自動閉合，計長電路導(dǎo)通，計長指示燈亮，同時光電耦合器耦合，單片機 P1.7腳為低電平，切斷主電機電源，剎住織布機。 （ 4）手動停車電路分析 當(dāng)需要手動停車時，按下停止按鈕，停車電路導(dǎo)通，單片機 P1.7 腳為低電平，切斷主電機電源，剎住織布機。 2.3 整流電路設(shè)計 如圖 2-8 所示，原理圖控制系統(tǒng)中的直流電源有四個， +5V 單片機工作電壓， +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，四個電壓是由 交流 380V 電壓整流而來。整流電路的作用就是將交流電變換成直流電，完成這一任務(wù)主要是靠二極管的單向?qū)ㄗ饔谩?第 12 頁 圖 2-7 壓水及故障檢測示意圖 （ 1）由四個二極管組成的二極管整流橋，對經(jīng)過整流變壓器變壓的 交流電整流，在交流電壓的正、負半周，二極管兩兩導(dǎo)通，將交流電壓 轉(zhuǎn)換成兩個同極性的單向脈動性直流電壓。 （ 2）將兩個電容并聯(lián)在一個電阻兩端，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能作用，并聯(lián)的電容器在電源 電壓升高時，能把部分能量儲存起來，當(dāng)電源電壓降低時，就能把能量釋放出來，使負 載電壓比較平滑，即電容具有平波的作用。 （ 3） 78LXX 是三端式集成穩(wěn)壓器，作用是使輸出的電壓不受負載變化和電網(wǎng)電壓波動的干擾的影響而保持恒定不變。 （ 4）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低壓干擾。 2.4 強電控制電路 如圖 2-9 所示，強電部分主要包括電氣保護元件、 接觸器開關(guān) 、電機等， 能夠?qū)崿F(xiàn)電氣保護，控制風(fēng)扇電機啟動，控制主電機正、反轉(zhuǎn)，星、三角啟第 13 頁 動，為直流電源提供交流電壓。 圖 2-8 整流電路 （ 1） QF 為低壓斷路器，俗稱自動開關(guān)，是低壓配電系統(tǒng)和電力拖動系統(tǒng)中的重 要器件 。它相當(dāng)于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器的組合，集控制與多種保護于一身，具有操作安全、使用方便、工作可靠、安裝簡單、分斷能力高等優(yōu)點。其中熱脫扣器起過載保護、電磁脫扣器起短路保護、欠壓脫扣器起欠壓保護作用。 （ 2） FR 為熱繼電器，是利用電流熱效應(yīng)原理來切斷電路的保護器件。用來對連續(xù)運行的電動機實現(xiàn)過載和斷相保護，以防電動機過熱而燒毀。 （ 3） 開關(guān) C、 ZC、 FC、 CY、 C 都是 接觸 器的常開觸點，控制電機運轉(zhuǎn)。 接觸 器 C 線圈得電， C 的常開觸點閉合，風(fēng)扇電機運行。 接觸 器 ZC、 CY線圈得電， ZC、 CY 的常開觸 點閉合，電機正轉(zhuǎn)并星形啟動運轉(zhuǎn)。 接觸 器 ZC、C線圈得電， ZC、 C的常開觸點閉合，電機正轉(zhuǎn)并三角形啟動，當(dāng) 接觸 器ZC、 CY 線圈得電， ZC、 CY 的常開觸點閉合，繞組實現(xiàn)星形接法，電機轉(zhuǎn)入正第 14 頁 常運轉(zhuǎn)。該電路的轉(zhuǎn)換是由單片機控制的。 圖 2-9 強電控制電路 第 15 頁 第 三 章 軟件部分的設(shè)計 織布機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，是以 89C2051 單片機為控制核心， 主要 運用了 芯片的并行 I/O 口功能、定時器 /計數(shù)器功能和中斷功能。 3.1 主 程序設(shè)計 1. 主程序流程圖 （如圖 3-1所示） 圖 3-1 主程序流程圖 第 16 頁 （圖 3-1 續(xù)） 第 17 頁 （圖 3-1 續(xù)） 第 18 頁 2.初始化程序的編寫 程序初始化的編寫，主要包括以下幾個部分： 設(shè)定 I/O 口的初始狀態(tài) 設(shè)定定時器的工作方式 選擇工作寄存器組 開 CPU 中斷 清有關(guān)標(biāo)志位 編寫 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 ；定時器 0 中斷入口地址為 000BH ORG 001BH AJMP TT1 ；定時器 1 中斷入口地址為 001BH ORG 0030H MAIN: CLR P1.5 ；關(guān)探緯器 CLR P3.5 ；開剎車 MOV TMOD, #10H ；定時器 0 模式 0，定時器 1 模式 1 SETB EA ；開中斷 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： 08H 為時間常數(shù)標(biāo)志位， 09H 為風(fēng)機標(biāo)志位， 0AH為電機正轉(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 第 19 頁 L1: SETB P3.7 ； 剎車開關(guān)開？ JNB P3.7,L1 MOV TL0,#18H ； 開剎車，開定時器 0，低壓剎車 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 SETB TR0 L2: JNB P3.4,L8 ； 風(fēng)機啟動？ JB P3.1,L4 ； 正電動？ CLR TR0; CLR ET0 ； 關(guān)定時器 0 SETB P3.5 ； 關(guān)剎車 JNB P3.7,L1 ； 剎車開關(guān)開？ LCALL T20M CLR P1.2 ； ZC動作 CLR P1.0 ； CY動作 L3: JNB P3.1,L3 ； 等按鈕釋放 SJMP L6 L4: JB P3.0,L7 ； 反點動？ CLR TR0 ； 關(guān)定時器 0 CLR ET0; SETB P3.5 ； 關(guān)剎車 JNB P3.7,L1 ； 剎車開關(guān)開？ LCALL T20M CLR P1.3 ； FC動作 CLR P1.0 ； CY動作 L5: JNB P3.0,L5 ； 等按鈕釋放 L6: SETB P1.0 SETB P1.2 ； 關(guān)電機 第 20 頁 SETB P1.3 CLR P3.5 ； 開高壓剎車 LCALL T500M MOV TL0,#18H MOV TH0,#0F9H ； 開定時器 0，低壓剎車 SETB ET0 SETB TR0 L7: JB P3.7,L2 ； 剎車開關(guān)開？ CLR TR0 CLR ET0 ； 關(guān)剎車，關(guān)定時器 0 SETB P3.5 LJMP L1 L8: CLR P1.4 ； 啟動風(fēng)機 SETB 09H ； 風(fēng)機標(biāo)志位置 1 L9: CLR 0BH ； 中斷標(biāo)志發(fā)生位清 0 JNB 09H,L2 ； 風(fēng)機標(biāo)志位 1？ JB 0AH,L10 ； 正轉(zhuǎn)標(biāo)志位 1？ JB P3.7,L10 ； 剎車開關(guān)開？ LJMP L17 L10: JNB P3.1,L11 ； 正轉(zhuǎn)按鈕按下？ LJMP L15 L11: SETB 0AH ； 正轉(zhuǎn)標(biāo)志位置 1 CLR TR0 CLR ET0 ； 關(guān)剎車，關(guān)定時器 0 SETB P3.5 CLR P3.7 JB P1.6,L12 ； -Y？ p1.6為高電平時，轉(zhuǎn)動作 LCALL T20M ； 延時 20ms 第 21 頁 CLR P1.2 ； ZC、 C動作 CLR P1.1 LCALL T500M ； 延時 0.5m MOV TL1,#0B0H ； 開探緯燈 MOV TH1,#3CH SETB ET1 ； 開定時器 1 SETB TR1 SETB EX0 ； 開 IN0 LJMP L13 L12: LCALL T20M CLR P1.2 ； ZC、 C動作 CLR P1.1 LCALL T500M; MOV TL1,#0B0H ； 開探緯燈 MOV TH1,#3CH SETB ET1 ； 開定時器 1 SETB TR1 SETB EX0 ； 開 IN0 LCALL T1S LCALL T1S ； 延時 3S LCALL T1S JB 0BH,L13 ； 中斷發(fā)生？ CLR EX0 ； 關(guān)中斷 JB 0BH,L13 ； 中斷發(fā)生？ SETB P1.1 ； 關(guān) C CLR P1.0 ； 開 CY SETB EX0 ； 開 IN0 L13: JB P1.7,L9 ； 停止、六項自停？ ; 第 22 頁 CLR EX0 ； 關(guān)中斷 JB 0BH,L9 ； 中斷發(fā)生？ SETB P1.0 SETB P1.1 ； 關(guān)全部電機 SETB P1.2 SETB P1.4 L14: JNB P3.3,L14 ； 等待接近開關(guān)信號 CLR P3.5 ； 開高壓剎車 SETB P3.7 CLR TR1 CLR ET1 ； 關(guān)定時器 1中斷，關(guān)探緯燈 CLR P1.5 LCALL T500M MOV TL0,#18H ； 開定時器 0，低壓剎車 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 SETB TR0 CLR 09H ； 風(fēng)機標(biāo)志位清 0 CLR 0AH ； 正轉(zhuǎn)標(biāo)志位清 0 LJMP 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 CLR 09H ； 風(fēng)機標(biāo)志位清 0 L17: SETB P1.4 ； 關(guān)風(fēng)機 CLR 09H ； 風(fēng)機標(biāo)志位清 0 CLR TR0 ； 關(guān)定時器 0 CLR ET0 第 23 頁 SETB P3.5 ； 關(guān)剎車 LJMP L1 3.2 子 程序設(shè)計 1.INT0中斷子程序流程圖（如圖 3-2所示）及程序 清單 IN0: JB 0BH,LIN02 ； 中斷發(fā)生標(biāo)志 發(fā)生位為 1，轉(zhuǎn) LIN02 SETB P1.0 SETB P1.1 ； 關(guān)全部電機 SETB P1.2 SETB P1.4 LIN01: JNB P3.3,LIN01 ； 等待接近開關(guān)信號 CLR P3.5 ； 開高壓剎車 SETB P3.7 CLR TR1 ； 關(guān)定時器 1 CLR ET1 SETB P1.5 ； 開探緯燈 CLR 09H ； 風(fēng)機標(biāo)志位清 0 CLR 0AH ； 正轉(zhuǎn)標(biāo)志位清 0 CLR EX0 ； 關(guān) IN0 SETB 0BH ； IN0發(fā)生標(biāo)志位置 1 LCALL T500M MOV TL0,#18H ； 低壓剎車 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 ； 開定時器 0 SETB TR0 LIN02: RET1 ； 中斷返回 2.定時器 0（ T0）中斷子程序流程圖 3-2 INT0中斷子程序流程圖 （如圖 3-3所示） 及程序 清單 TT0: JNB 08H,LL0 ； 時間常數(shù)標(biāo)志位為 0，轉(zhuǎn) LL0 第 24 頁 SETB P3.5 ； 關(guān)剎車 MOV TL0.#00H ； 關(guān) 0.8ms MOV TH0,#0E7H CLR 08H ； 時間常數(shù)標(biāo)志位清 0 RETI ； 中斷返回 LL0: CLR P3.5 ； 開剎車 MOV TL0,#18H ； 開 0.2ms MOV TH0,#0F9H SETB 08H RETI 定時器 0中斷主要控制電磁鐵 的 剎車電壓。系統(tǒng)每個機器周期的剎車時間為 1ms,剎車時，加在電磁鐵上的電壓為 110V，系統(tǒng)停車后，加在電磁鐵上的平均電壓僅為 24V。這種轉(zhuǎn)換就 是利用了定時器 0 的中斷功能，當(dāng)系統(tǒng)開剎車后，定時器 0中斷程序啟動，系統(tǒng)定時 0.2ms時間剎車，剎車電壓為 110V，系統(tǒng)停車后，定時器設(shè)定 0.8ms的時間關(guān)剎車，使加在電磁鐵上的電壓降壓，通過定時器 0的中斷控制，使電磁鐵線圈處于通 斷 通 斷的工作狀態(tài)，使加在電磁鐵上的平均電壓為 24V。 設(shè)定定時器定時時間為 0.2ms和 0.8ms，由單片機主頻為 12MHZ 時， 最大的定時時間為 ： 方式 0 13m a x 2 1 8 . 1 9 2T u s m s 圖 3-3 T0中斷子程序流程圖 方式 1 16m a x 2 1 6 5 . 5 3 6T u s m s 方式 2 和方式 3 8m a x 2 1 0 . 2 5 6T u s m s 判定，可選擇定時器 0工作在方式 0下，第 25 頁 由公式 1312 ( 2 )o scTaf 計算的定時器初值分別為： 定時 0.2ms的初值計算： 132 0 . 2 / 1 7 9 9 2 0 9 1 8T C m s u s F H 即 TH0應(yīng)裝 #0F9H;TL0 應(yīng)裝 #18H。 定時 0.8ms 的 初值計算： 132 0 . 8 / 1 7 3 9 2 0 7 0 0T C m s u s E H 即 TH0應(yīng)裝 #0E7H;TL0 應(yīng)裝 #00H。 3.定時器 1 中斷子程序流程圖（如圖 3-4所示）及程序清單 圖 3-4 T1中斷子程序流程圖 第 26 頁 TT1: JNB 0CH,LL1 SETB P1.5 ； 開探緯指示燈 MOV TL1,#0B0H ； 置 50ms時間常數(shù) MOV TH1,#3CH CLR 0CH RETI LL1: JNB 0DH,LL2 SETB P1.5 MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH CLR 0DH RETI LL2: JNB 0EH,LL3 CLR P1.5 MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH CLR 0EH RETI LL3: CLR P1.5 MOV TL1,#0B0H MOV TH1,#3CH SETB 0CH SETB 0DH SETB 0EH RETI 定時器 1中斷主要控制探緯燈（織布指示燈）的閃爍，織布機正常工作時，探緯燈要不停的閃爍。設(shè)定定時器定時亮燈 50ms 后，再關(guān)燈 50ms,如此反復(fù)閃爍。根第 27 頁 據(jù)工作方式下的最大定時時間值判定，選用工作方式 1， 由公式1612 ( 2 )o scTaf 計算定時器初值為： 162 5 0 / 1 1 5 5 3 6 3 0T C m s u s C B H ， 即 TH1應(yīng)裝 #3CH； TL1應(yīng)裝 #0B0H。 4. 確定 定時器 方式寄存器 TMOD 控制字及各控制位的值 ： 定時器 方式寄存器 TMOD 控制字 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 0 0 0 0 T1 方式字段 T0 方式字段 即 TMOD控制字 為 #10H 置 TRx=1，啟動計數(shù)。 置 ETx=1,允許定時器 /計數(shù)器中斷。 置 EA=1， CPU 開中斷。 置 IT0=0， 0INT 電平觸發(fā)。 5.延時子程序的調(diào)用 軟件設(shè)計中使用的延時程序為多重循環(huán)的子程序，所謂多重循環(huán)，就是在循環(huán)程序中還嵌套有其它循環(huán)程序。 以 20 ms 延時程序為例進行說明，單片機主頻為 12MHz，一個機器周期為 1us,執(zhí)行一條 DJNZ Rn， rel 指令的時間為 2us,延時 20ms 的子程序如下： T20M: MOV R1, #27H ； 20ms 延時子程序 TM1: MOV R0, #OFFH TM2: DJNZ R0, TM2 ； 2us*255=510us DJNZ R1, TM1 ； 510us*39=19890us RET 其延時時間計算方法如下： 27H=39D， 0FFH=255D 2 2 5 5 3 9 1 9 . 8 9u s m s 第 28 頁 第 四 章 Protel 99SE 的應(yīng)用 4.1 Protel 99SE 的簡介 Protel 99SE（運行畫面如圖 4-1）是澳大利亞 Protel Technology 公司推出的一 個全 32 位的電路板設(shè)計軟件。該軟件功能強大，人機界面友好，使用該軟件設(shè)計者可以容易的設(shè)計電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計電路板圖、畫元件封裝圖和仿真，是業(yè)內(nèi)人事首選的電路板設(shè)計工具。 圖 4-1 Protel 99SE 運行畫面 4.2 如何用 protel 畫原理圖 4.2.1 原理圖的設(shè)計步驟 （ 1） 設(shè)計原理圖的設(shè)計環(huán)境。包括圖紙大小、捕捉柵格、電氣柵格、模板設(shè)置等。 （ 2） 放置元件。將電氣和電子元件放置到圖紙上。 （ 3） 原理圖布線。將放置在原理圖上的元件用導(dǎo)線連接起來，連接應(yīng)符合電氣規(guī)格。 （ 4） 編輯與調(diào)整 。編輯元件屬性，包括元件名、參數(shù)、封裝圖等。調(diào) 整元件和導(dǎo)線的位置等。 （ 5） 檢查原理圖。使用 Protel 99SE 的電氣規(guī)則檢查功能檢查原理 圖的連接是否合理與正確，給出檢查報告。有錯誤進行改正。 第 29 頁 （ 6） 生成網(wǎng)絡(luò)表。原理圖網(wǎng)絡(luò)表就是元件名、封裝、參數(shù)及元件之間的連接表，通過網(wǎng)絡(luò)表確認各元件之間的連接關(guān)系。 （ 7） 打印輸出。 4.2.2 畫原理圖 （ 1） 啟動 Protel 99SE。點擊圖標(biāo) 進入 Protel 99SE 設(shè)計環(huán)境。 （ 2） 建立數(shù)據(jù)庫文件。選擇 File/New Design 菜單，選擇保存文件路徑，輸入數(shù)據(jù)庫文件名、選擇儲存方式，點 OK 后，進入圖 4-2 窗口。 圖 4-2 建立數(shù)據(jù)庫后的窗口 （ 3） 建立原理圖文件。選擇 File/New 菜單，在圖 4-3 窗口中選擇Schematic Document(原理圖文件 )，然后點 OK。雙擊新建的 文件，進入原理圖設(shè)計窗口，如圖 4-4 所示。 （ 4） 設(shè)置元件庫 畫圖前應(yīng)在元件庫管理器中放置一些元件庫，進入元件庫管理器，單擊 Add/Remove 按鈕，在圖 4-5 的窗口中選擇 Design Explorer/Library/Sch 路徑，選擇常用的元件庫文件。單擊 OK,元 件庫將在元件庫管理器窗口中顯示。 一般常用元件在 miscellaneous Device. ddb 庫中。 TTL 與 COMS 數(shù)字集成電路在 TI Databooks 庫或 NSC Databooks 庫中找。運算放大器和穩(wěn)壓電源電路在 NSC analog.ddb 中找。在實際畫圖過程中，若元件是元件庫中沒有的，在圖 4-3 窗口中選擇 Schematic Library Document 圖標(biāo)，建立 Schlib1自己繪制元件。 第 30 頁 圖 4-3 建立文件窗口 圖 4-4 原理圖設(shè)計窗口 （ 5） 其余按 4.2.1 步驟進行繪 圖。 4.3 織布機控制系統(tǒng)總原理圖 織布機控制系統(tǒng)的總原理圖主要 由強電部分、主控制電路部分、整流電路部