噴水織布機(jī)89c51單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

1、<p><b>　　南京工程學(xué)院</b></p><p><b>　　自動化學(xué)院</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題目： 噴水織布機(jī)89C51單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)： 自動化（數(shù)控技術(shù)應(yīng)用） </p>&

2、lt;p>　　班 級： 學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　起迄日期： </p><p>　　設(shè)計地點： _</p><p>　　Gradua

3、tion Design (Thesis)</p><p>　　Design of 89C51 Oriented Control System for Water jet Loom</p><p><b>　　By</b></p><p><b>　　ZHAO Jia</b></p><p>　　Su

4、pervised by</p><p>　　Associate Prof. HUA Maofa</p><p>　　Department of Automation Engineering</p><p>　　Nanjing Institute of Technology</p><p>　　June, 2007</p><

5、;p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本文扼要介紹了噴水織布機(jī)的工作原理及控制要求，并詳細(xì)敘述了噴水織布機(jī)控制系統(tǒng)控制電路及控制程序的設(shè)計過程，以及繪制電路原理圖和PCB圖的方法及步驟。</p><p>　　噴水織布機(jī)的控制電路包括：主控電路、剎車電路、故障檢測電路、整流電路及強(qiáng)電電路等。其中主控電路以單片機(jī)89C51為控制核心，主要控制主

6、電機(jī)的正反轉(zhuǎn)、正反點動，兩個風(fēng)機(jī)的啟停；剎車電路控制織布機(jī)剎車裝置的剎車動作和高、低剎車電壓的轉(zhuǎn)換；故障檢測電路用以檢測斷緯、左右捻邊紗斷紗、電機(jī)過熱、卷布筒張力過大等故障；強(qiáng)電電路用于實現(xiàn)電機(jī)正反轉(zhuǎn)、三角形和星形的轉(zhuǎn)換等；整流電路為控制系統(tǒng)提供直流電源。</p><p>　　本控制系統(tǒng)的控制程序分為主程序和中斷程序。主程序主要用于一些實時性要求不高的信號的輸入/輸出和工作狀態(tài)管理。中斷程序用于處理一些實時性較高

7、的信號的處理。</p><p>　　本控制系統(tǒng)是一以單片機(jī)為控制核心的織布機(jī)控制系統(tǒng)。它比純硬件控制系統(tǒng)柔性高、更可靠，比PLC控制系統(tǒng)開發(fā)成本更低。經(jīng)進(jìn)一步的研究和開發(fā)，在噴水織布機(jī)上具有良好的應(yīng)用前景。</p><p>　　關(guān)鍵詞：噴水織布機(jī)；控制電路；硬件設(shè)計；軟件設(shè)計</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p&g

8、t;<p>　　According to the principle and control requirement of the water jet loom, the detailed design of the control system electric circuit, the control program for the water jet loom, include the electric circui

9、t diagram and PCB diagram, is introduced in this paper.</p><p>　　The control of the water jet loom is composed of main control circuit, brake circuit, malfunction examination circuit, commutate electric circ

10、uit and amplifier circuit. An 89C51 micro controller was taken as the control unit of the main control circuit to realize the clockwise/anti-clockwise rotation, step movement of the main motor and on/off of the two cooli

11、ng fans. Brake electric circuit controls the braking movement of the loom and the conversion of brake voltage. Malfunction examination ele</p><p>　　The control programs of the control system were classified

12、as main programs and interruption service programs. Main programs are mainly used for input or output of the low real-time signal and the management of the work state. The interruption service programs are used to deal w

13、ith some higher real-time signal.</p><p>　　Because of its MCS-51 control unit, the loom control system developed in this paper has a higher flexibility and reliability than that of the hardware control. At t

14、he same time, the developing cost is much more lower than that of PLC. With further work, it has good application foreground in water jet loom. </p><p>　　Key words：Water jet loom; Control electric circu

15、it; Hardware; Software</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 織布機(jī)的發(fā)展1</p><p>　　1.2 織布機(jī)的控制1</p><p>　　1.3 織布機(jī)控

16、制技術(shù)的發(fā)展2</p><p>　　1.4 本文的結(jié)構(gòu)2</p><p>　　第二章 織布機(jī)概述與設(shè)計要求3</p><p>　　2.1 織布機(jī)概述3</p><p>　　2.1.1 噴水織布機(jī)簡介3</p><p>　　2.1.2 噴水織布機(jī)噴紗原理3</p><p>　　2.2

17、檢測的內(nèi)容與要求3</p><p>　　2.3 織布機(jī)的控制要求4</p><p>　　2.3.1 電機(jī)的控制4</p><p>　　2.3.2 剎車的控制5</p><p>　　2.3.3 指示燈要求5</p><p>　　2.3.4 直流電源要求5 </p><p>　　第三章

18、織布機(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計7</p><p>　　3.1 設(shè)計方案的擬定7</p><p>　　3.2 主控電路的設(shè)計8</p><p>　　3.2.1 主控電路中單片機(jī)89C51的應(yīng)用8</p><p>　　3.2.2 主控電路中光電耦合器接口電路11</p><p>　　3.2.3 主控電路中固態(tài)繼電器接口電

19、路13</p><p>　　3.3 電磁剎車電路設(shè)計14</p><p>　　3.3.1 剎車電路中的電氣元件14</p><p>　　3.3.2 剎車電路工作原理14</p><p>　　3.4 六項自停電路設(shè)計16</p><p>　　3.5 整流電路設(shè)計18</p><p>　

20、　3.6 強(qiáng)電控制電路設(shè)計19</p><p>　　第四章 織布機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計21</p><p>　　4.1 主程序設(shè)計21</p><p>　　4.2 子程序設(shè)計30</p><p>　　第五章 原理圖與PCB圖的繪制34</p><p>　　5.1 Protel 99SE的簡介34</p&g

21、t;<p>　　5.2 如何用Protel畫原理圖34</p><p>　　5.2.1 原理圖的設(shè)計步驟34</p><p>　　5.2.2 畫原理圖35</p><p>　　5.3 織布機(jī)控制系統(tǒng)總原理圖35</p><p>　　5.4 如何用protel 畫PCB圖36</p><p>　　

22、5.4.1 自動布線法畫PCB圖36</p><p>　　5.4.2 部分元件的封裝說明（表5-1）38</p><p>　　5.5 織布機(jī)控制系統(tǒng)PCB圖39</p><p><b>　　第六章 結(jié)論40</b></p><p><b>　　致謝42</b></p><

23、;p><b>　　參考文獻(xiàn)43</b></p><p>　　附錄A：英文資料44</p><p>　　附錄B：英文資料翻譯57</p><p>　　附錄C：硬件設(shè)計原理圖與PCB圖60</p><p>　　附件： 畢業(yè)論文光盤資料</p><p><b>　　第一章 緒

24、 論</b></p><p>　　1.1 織布機(jī)的發(fā)展</p><p>　　噴水織機(jī)的研究開始于20世紀(jì)40年代，為了解決噴氣引緯的氣流急劇下降而造成的緯縮等疵點，原捷克斯洛伐克的斯瓦蒂發(fā)明了采用噴射水滴引緯的方法。50年代初，噴水引緯技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，原捷克生產(chǎn)出柯沃型噴水織機(jī)樣機(jī)，當(dāng)時只能制織人造纖維長絲織物。60年代，日本日產(chǎn)、津田駒公司相繼研制生產(chǎn)LW、ZW型噴水織機(jī)。

25、與此同時，我國天津、上海、丹東、北京等地也先后對噴水織機(jī)進(jìn)行了研究和試驗， 有在原絲織機(jī)上改型的，也有重新設(shè)計的，都取得了一定的進(jìn)展。</p><p>　　1.2 織布機(jī)的控制</p><p>　　織機(jī)是一種周期性循環(huán)工作的機(jī)器，每織一根緯紗，各部分機(jī)構(gòu)均按規(guī)定動作一次?？棛C(jī)主軸曲柄的轉(zhuǎn)角與各機(jī)構(gòu)的工作狀態(tài)相對應(yīng)，即正常工作時主軸轉(zhuǎn)到不同角度，必然發(fā)出某些規(guī)定信號或完成某些規(guī)定動作。因此，

26、織機(jī)的控制可分為如下幾個方面。</p><p><b>　　1.投入控制</b></p><p>　　分為經(jīng)、緯紗有無的控制、經(jīng)、緯紗長度的控制、經(jīng)、緯紗張力的控制、經(jīng)、緯紗順序的控制。</p><p><b>　　2.產(chǎn)出控制</b></p><p>　　分為織物長度的控制、織物寬度的控制、織物密

27、度的控制、織物組織的控制、織物質(zhì)量的控制。</p><p><b>　　3.加工過程控制</b></p><p>　　分為織機(jī)的啟動與停機(jī)、織機(jī)運行狀態(tài)的控制、潤滑狀態(tài)的控制、安全保護(hù)的控制。</p><p><b>　　4.人機(jī)交換的控制</b></p><p>　　實現(xiàn)以下功能：自動對梭口、梭口

28、中斷緯自動修復(fù)、斷經(jīng)自動修復(fù)、機(jī)器狀態(tài)的自動顯示、機(jī)器信息的轉(zhuǎn)貯、與中央計算機(jī)的雙向通訊、織機(jī)鍵盤操作。</p><p>　　設(shè)置這些控制功能的目的是使織機(jī)達(dá)到高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、低耗和方便操作。一般來講，織機(jī)控制功能越強(qiáng)，織機(jī)的性能越高，對操作人員的素質(zhì)要求也越高，織機(jī)價格亦隨之增加。</p><p>　　1.3 織布機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　我國現(xiàn)擁有織機(jī)一

29、百余萬臺，其中無梭織機(jī)約5萬臺，約占織機(jī)總數(shù)的5%，而目前世界上無梭織機(jī)擁有量已約占織機(jī)總數(shù)的15%以上。在我國所使用的無梭織機(jī)中，絕大部分是進(jìn)口機(jī)型，其中大部分織機(jī)是當(dāng)前世界上先進(jìn)水平的織機(jī)。顯然全靠進(jìn)口織機(jī)來裝備我國的紡織工業(yè)是不可能的。因此我們必須根據(jù)我國的實際情況，結(jié)合我國國情制訂合理的發(fā)展方向與措施，即多渠道加快發(fā)展無梭織機(jī)和多檔次全面發(fā)展無梭織機(jī)。</p><p>　　目前，織布機(jī)有兩種控制方式，一種

30、是硬件控制，另一種是用PLC電氣編程控制。兩者相比之下，硬件控制雖然成本較低，但是機(jī)器不易調(diào)節(jié)，變動很生硬，并且機(jī)器的使用壽命也不長。而用PLC電氣編程控制，盡管可靠性好，但是成本較高，現(xiàn)在被廣泛使用。本課題中，我采用了單片機(jī)控制織布機(jī)，這樣無需改變硬件部分而是通過改變軟件程序便能實現(xiàn)織布機(jī)所要求的不同功能，并且這樣做可靠性高，柔性好。</p><p>　　第二章 織布機(jī)檢測與控制概述</p>&

31、lt;p>　　2.1 噴水織布機(jī)概述</p><p>　　2.1.1 噴水織布機(jī)簡介</p><p>　　噴水織布機(jī)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)紗和緯紗交織過程中，經(jīng)紗邊交替上下運動邊向前移動，每上下交替運動一次，高壓水嘴噴出一根緯紗。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

32、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。</p><p>　　2.1.2 噴水織布機(jī)噴紗原理</p><p>　　噴水織布機(jī)的投緯噴嘴由帶導(dǎo)紗孔的織針和朝著噴嘴孔開口的供水孔的噴嘴主體組成；織針插在噴嘴孔中，形成與供水孔連通的環(huán)狀流路，環(huán)狀流路包括在投緯方向上的整流流路和與整流流路連通的加速流路；上游側(cè)的整流子從織針的外周面

33、朝噴嘴主體的內(nèi)周面突出且在圓周方向形成布置了多個間隔的多個整流壁，下游側(cè)的整流子從噴嘴孔的內(nèi)周面朝織針的外周面突出且在圓周方向形成布置了多個間隔的多個整流壁，加速流路的流路剖面朝著下游逐漸減小并朝著射出口開口。以此可充分地對壓力水進(jìn)行整流加速，以得到聚攏性好的高速噴射水。</p><p>　　2.2 檢測的內(nèi)容與要求</p><p>　　在噴水織布過程中，遇到故障時必須立即停車，需檢測的故

34、障有：</p><p>　　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(jī)電源，隨后發(fā)出剎車信號，剎住織布機(jī)，停止運動，以免經(jīng)紗繼續(xù)向前移動，造成布面缺緯，織出次品。</p><p>　　圖2.1 織布機(jī)原理</p

35、><p>　　2）電機(jī)過熱。當(dāng)電機(jī)工作溫度過高，電機(jī)內(nèi)部的過熱保護(hù)裝置發(fā)出信號，電機(jī)須停機(jī)，并立即剎車。</p><p>　　3）左、右捻邊紗，纏緯紗斷紗，卷布筒張力過大，需停止、剎車。</p><p>　　4）除了上述的故障發(fā)生，需停車外，當(dāng)織布機(jī)織布的長度達(dá)到設(shè)定長度時，也需要立即停車。</p><p>　　2.3 織布機(jī)的控制要求</

36、p><p>　　2.3.1 電機(jī)的控制</p><p>　　織布機(jī)共有三只電機(jī)，具體情況如下：</p><p><b>　　1.主電機(jī)</b></p><p>　　主電機(jī)主要為織布機(jī)運動裝置提供運動及動力。起動時，有兩種方式：①Y形起動，正常工作時也為Y形；②Δ-Y形起動，Δ形起動（起動快），經(jīng)延時后切換成Y形正常運轉(zhuǎn)，起動

37、方式可由操作者選擇。</p><p><b>　　2.風(fēng)機(jī)電機(jī)</b></p><p>　　風(fēng)機(jī)電機(jī)共兩只，一只吹風(fēng)，一只吸水，將吹風(fēng)機(jī)吹出的水汽吸走。</p><p>　　調(diào)整織布機(jī)各個運動機(jī)構(gòu)位置時，可正、反點動主電機(jī)。此時風(fēng)機(jī)電機(jī)不需要起動?？棽紩r，要先起動風(fēng)機(jī)電機(jī)，后起動主電機(jī)，否則主電機(jī)不起動。（另外，調(diào)整織布機(jī)器時剎車裝置要松開，否

38、則不能實現(xiàn)點動。）</p><p>　　2.3.2 剎車的控制</p><p>　　剎車裝置為電磁鐵，起動主電機(jī)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(jī)不能起動。點動調(diào)整織布機(jī)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(jī)。當(dāng)剎車裝置處于無效狀態(tài)時，可用手工盤動織布機(jī)，以調(diào)整織布機(jī)運動機(jī)構(gòu)位置。</p>&l

39、t;p>　　2.3.3 指示燈要求</p><p>　　織布機(jī)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，該燈不停地閃爍，斷緯停車后，該燈只亮不閃爍；綠燈為電機(jī)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(lán)燈為計長指示，設(shè)定長度達(dá)到后停車且指示燈亮，長度未達(dá)到不停車燈不亮。</p><p>　　2.3.4 直流

40、電源要求</p><p>　　控制系統(tǒng)所需電源有四種直流電源：單片機(jī)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2.2所示。</p><p>&

41、lt;b>　　圖2.2 剎車電壓</b></p><p>　　第三章 織布機(jī)控制系統(tǒng)電路設(shè)計</p><p>　　3.1 設(shè)計方案的擬定</p><p>　　根據(jù)畢業(yè)任務(wù)書要求，設(shè)計織布機(jī)控制系統(tǒng)，如圖3.1所示?？刂葡到y(tǒng)電路包括強(qiáng)電與弱電兩部分。弱電部分主要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(jī)、控制電機(jī)實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)、點動、風(fēng)機(jī)運轉(zhuǎn)、

42、電磁剎車、故障檢測和各項運行指示電路組成，并使用光電耦合器對控制系統(tǒng)內(nèi)部和外部的輸入、輸出信號進(jìn)行耦合,固態(tài)繼電器控制系統(tǒng)輸出口與強(qiáng)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(qiáng)電部分主要包括電氣保護(hù)元件、接觸器開關(guān)、電機(jī)等。</p><p>　　圖3.1 整體電路布局圖</p><p>　　3.2 主控電路的設(shè)計</p><p&

43、gt;　　如圖3.2所示，主控電路主要由單片機(jī)、控制主電機(jī)啟動、停止、正反點動、風(fēng)機(jī)啟動信號輸入電路，主電機(jī)正反轉(zhuǎn)、星—三角連接電路切換、風(fēng)機(jī)啟動信號輸出電路、指示燈控制信號輸出電路、電磁剎車信號輸出電路等組成，并在電路中為了抗干擾、強(qiáng)弱電耦合，使用光電耦合器件進(jìn)行光電耦合，隔離單片機(jī)系統(tǒng)的輸入、輸出部分，并在電機(jī)控制信號輸出電路當(dāng)中采用了固態(tài)繼電器與電機(jī)控制強(qiáng)電電路進(jìn)行連接。</p><p>　　圖3.2 主控

44、原理圖</p><p>　　3.2.1 主控電路中單片機(jī)89C51的應(yīng)用</p><p>　　89C51是由ATMEL公司推出的一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器的8位CMOS微控制器，使用高密度、非易失存儲技術(shù)制造，并且與80C51引腳和指令系統(tǒng)完全兼容。芯片上的FPEROM允許在線編程或采用通用的非易失存儲編程器對程序存儲器重復(fù)編程。使用89C51就不需要外擴(kuò)

45、程序存儲器，而且其I/O端口引腳足以滿足使用要求。</p><p>　　如圖3.3所示，89C51共40條引腳。以下是對引腳的說明：</p><p><b>　　電源引腳：</b></p><p>　　Vcc（40腳）：典型值＋5V。</p><p>　　Vss（20腳）：接低電平。</p><p&g

46、t;　?、诳刂埔_：  RST/Vpd、ALE/、、/Vpp組成了MSC-51 的控制總線。</p><p>　　RST/Vpd（9腳）：復(fù)位信號輸入端（高電平有效）。第二功能：加+5V備用電源，可以實現(xiàn)掉電保護(hù)RAM信息不丟失。</p><p>　　ALE/ (30腳）：地址鎖存信號輸出端。第二功能：編程脈沖輸入。</p><p>　　

47、（29腳）：外部程序存儲器讀選通信號。</p><p>　　/Vpp (31腳）：外部程序存儲器使能端。第二功能：編程電壓輸入端（+21V）。</p><p>　　圖3.3 89C51引腳圖</p><p>　　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。當(dāng)采用外部時鐘信號時，XTAL2接振蕩</

48、p><p>　　信號，XTAL1接地。原理圖中使用了12MHz晶振，則根據(jù)單片機(jī)CPU的工作時序，其4個周期的具體值計算如下：</p><p><b>　　振蕩周期=；</b></p><p><b>　　時鐘周期=；</b></p><p><b>　　機(jī)器周期=；</b><

49、;/p><p><b>　　指令周期=。</b></p><p>　　3）89C51單片機(jī)的P口特點</p><p>　　P0口：是一個8位漏極開路輸出型雙向I/O端口。作為輸出端口時，每位能以吸收電流的方式驅(qū)動8 個TTL輸入，對端口寫1時，又可作高阻抗輸入端用。</p><p>　　在訪問外部程序或數(shù)據(jù)存儲器時

50、，它是時分多路轉(zhuǎn)換的地址（低8位）/數(shù)據(jù)總線，在訪問期間將激活內(nèi)部的上拉電阻。</p><p>　　P1口：P1口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P1口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可作輸入口。P2口作輸入口使用時，因為內(nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　P

51、2口：P2口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P2口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可作輸入口。P2口作輸入口使用時，因為內(nèi)部有上拉電阻，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　在訪問外部程序存儲器時和16位外部地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX @DPTR）時，P2口送出高8位地址。在訪問8

52、位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行 MOVX @RI）時，P2口引腳上的內(nèi)容（就是專用寄存器(SFR)區(qū)中的P2寄存器的內(nèi)容），在整個訪問期間不會改變。</p><p>　　P3口：P3口是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O端口。P3口的輸出緩沖器可驅(qū)動（吸收或輸出電流方式）4個TTL輸入。對端口寫1時，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電位，這時可作輸入口。P3口作輸入口使用時，因為內(nèi)部有上拉電阻

53、，那些被外部信號拉低的引腳會輸出一個電流。</p><p>　　4）各引腳應(yīng)用說明(表3-1)。</p><p>　　3.2.2 主控電路中光電耦合接口電路</p><p>　?。?）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3.4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

54、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。</p><p>　　表3-1 引腳應(yīng)用說明</p><p>　?。?）光電耦合電路 如圖3.5所示，為光電耦合器在控制系統(tǒng)電路中的應(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

55、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(qiáng)度控制。光電耦合器起到耦合脈沖信號和隔離單片機(jī)89C51 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。</p><p>　　圖3.4 光電耦合器的結(jié)構(gòu)和符號</p><p>　　圖3.5 系統(tǒng)電路中的光耦接口電路</p&

56、gt;<p>　　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，P3.5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，P3.5為高電平。</p><p>　　圖中電阻起限流保護(hù)作用。流經(jīng)發(fā)光二極管的電流大小有限制，不能太大也不能太小，其上的電阻RI1的阻值即為直流工作電壓+12V除以發(fā)光二極管的工作電流4mA而求得。</p><p>

57、;　　3.2.3 主控電路中固態(tài)繼電器接口電路</p><p>　　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電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(dá)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

58、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(fù)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。</p><p>　　圖3.6為其在本控制系統(tǒng)中控制電機(jī)交流接觸器的應(yīng)用接口電路。&

59、lt;/p><p>　　圖3.6 繼電器型驅(qū)動接口電路</p><p>　　繼電器的輸入為單片機(jī)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(jìn)行轉(zhuǎn)換，使輸出的驅(qū)動電壓能夠適應(yīng)繼電器的要求。圖中PNP三極管為固態(tài)繼電器的驅(qū)動管。</p><p>　　當(dāng)單片機(jī)P0.3為低電平時，經(jīng)光耦耦合，加在PNP基極的電位低于發(fā)射極，三極管導(dǎo)通，固態(tài)繼電器導(dǎo)通，接觸器FC線圈得電，

60、FC常開觸點閉合，電機(jī)運行。</p><p>　　繼電器動作時，對電源有一定的干擾，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，使兩部分的電流相互獨立。不與交流電源的地線相接。這樣就避免了輸出部分電源變化對單片機(jī)電源的影響，減少了系統(tǒng)所受上述干擾，提高了系統(tǒng)的可靠性。</p><p>　　3.3 電磁剎車電路設(shè)計</p><p>　　如圖3.7所示，

61、為電磁鐵剎車電路，電路主要由反相器、比較器、三極管、光耦、VMOS管、電磁鐵線圈等器件構(gòu)成。</p><p>　　P2.1為低壓剎車控制引腳，開低壓剎車時，P2.1置1，關(guān)剎車時，將P2.1置0；P3.7為高壓剎車控制引腳，開高壓剎車時，P3.7置0，關(guān)剎車時，將P3.7置1。兩引腳發(fā)出的信號，經(jīng)比較器的比較后，輸出信號控制VMOS驅(qū)動管的導(dǎo)通與截止，以實現(xiàn)電磁剎車的打開或關(guān)閉。</p><p

62、>　　3.3.1 剎車電路中的電氣元件</p><p>　　1）反向器：圖中反向器74AC00為雙列14腳與非門，其中兩對作為與非門使用，為了節(jié)省元件，將剩余兩對作為非門使用。</p><p>　　2）二極管：圖中，與電磁鐵線圈并聯(lián)的二極管起到續(xù)流保護(hù)作用，因為電磁鐵線圈斷電時會產(chǎn)生很大的反向電動勢，從而會擊穿電磁鐵驅(qū)動VMOS管。如果加上續(xù)流二極管，電路斷路時，線圈產(chǎn)生的反向電動勢

63、使二極管處于正向?qū)顟B(tài)，構(gòu)成回路，釋放線圈中的電流，保護(hù)VMOS管。</p><p>　　3）電位器：電位器所在的RC電路中，可以通過改變RC時間常數(shù)控制比較器翻轉(zhuǎn)的速度，以此來決定剎車打開的時間。電位器可變，使得電路可調(diào)，使機(jī)器能夠準(zhǔn)確停止在某個位置。</p><p>　　3.3.2 剎車電路工作原理</p><p>　　圖3.7電磁鐵剎車電路中，P2.1和P3

64、.7控制剎車電路。剎車電路工作原理如下：</p><p>　　1)當(dāng)織布機(jī)電機(jī)正常工作時，P3.7端置低，經(jīng)過比較器后輸出(B)為高。</p><p>　　2）當(dāng)發(fā)生故障時，P2.1置高，經(jīng)比較器后輸出（C）為高，光電耦合器截止，VMOS管柵極為高，VMOS管導(dǎo)通，電磁鐵線圈通電吸合，系統(tǒng)剎車。</p><p>　　3）機(jī)器停車后，通過改變P3.7引腳的高低來實現(xiàn)電

65、磁鐵線圈的通電、斷電，降低線圈的平均電壓和電流，從而達(dá)到低壓鎖定的目的。當(dāng)P3.7置高時，經(jīng)過比較器輸出（C）低電平，光電耦合器導(dǎo)通，VMOS管柵極電壓為低，VMOS管截止，電磁鐵線圈斷電。當(dāng)P3.7置低時，經(jīng)過比較器輸出（C）高電平，光電耦合器截止，VMOS管柵極電壓為高，VMOS管導(dǎo)通，電磁鐵線圈通電。P3.7置高0.8s時，電磁鐵線圈關(guān)斷0.8s ；P3.7置低0.2s時，電磁鐵線圈開通0.2s。通過改變截至和導(dǎo)通的時間比，將11

66、0V電壓降為24V。電磁鐵導(dǎo)通情況見表3.2。</p><p>　　圖3.7 電磁鐵剎車電路</p><p>　　表3.2 電磁鐵導(dǎo)通情況</p><p>　　3.4 六項自停電路設(shè)計</p><p>　　六項自停電路是用于在系統(tǒng)織布過程中，當(dāng)故障發(fā)生時，向系統(tǒng)提供故障信號，以便系統(tǒng)發(fā)出停車信號并剎車。該電路主要檢測故障包括：織布機(jī)斷緯、電

67、機(jī)過熱、左、右捻邊紗、纏緯紗斷紗、卷布筒張力過大以及計長信號等。電路如圖3.8所示。</p><p>　　圖3.8 六項自停電路</p><p>　?。?）斷緯故障電路 如圖3.9所示?？棽紮C(jī)每轉(zhuǎn)一圈，接近開關(guān)發(fā)出一個脈沖信號，當(dāng)正常工作時，探緯傳感器同時也發(fā)出一個脈沖信號，兩個脈沖信號同時發(fā)送至探緯器。如果探緯器接收到兩個脈沖信號，說明織布機(jī)運行正常。若探緯器只接收到接近開關(guān)產(chǎn)生的信號

68、，沒有接收到探緯傳感器產(chǎn)生的信號，說明布紗已經(jīng)斷緯，此時由探緯器立即發(fā)出停車信號，由CPU切斷主電機(jī)電源，隨后再發(fā)出剎車信號，再由CPU控制剎車裝置剎住織布機(jī)，使其停止運動，以免經(jīng)紗繼續(xù)向前移動，造成布面缺緯，織出次品。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(jī)可以在電機(jī)運轉(zhuǎn)的當(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(jī)在機(jī)器運轉(zhuǎn)的下一圈剎車。</p><p>　　

69、圖3.9 壓水及斷緯故障檢測示意圖</p><p>　　（2）五項自停電路 織布機(jī)運行時，將P1.0的常開開關(guān)S10閉合，六項自停電路導(dǎo)通。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(hù)開關(guān)S3、S2、S4、S5開關(guān)閉合。單片機(jī)P3.4腳為低電平，切斷主電機(jī)電源，剎住織布機(jī)。三極管基極為高電平，三極管導(dǎo)通，探緯、五項的指示燈亮起，使五項自停電路導(dǎo)通，切斷主電機(jī)電源，隨后發(fā)出剎車信號，剎住織布機(jī)。

70、</p><p>　　（3）計長電路 當(dāng)織布長度達(dá)到設(shè)定值時，織布機(jī)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(jī)P3.4腳為低電平，切斷主電機(jī)電源，剎住織布機(jī)。</p><p>　?。?）手動停車電路 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(jī)P3.4腳為低電平，系統(tǒng)發(fā)出信號，切斷主電機(jī)電源，剎住織布機(jī)。</p><p>　

71、　3.5 整流電路設(shè)計</p><p>　　3.6 強(qiáng)電控制電路設(shè)計</p><p>　　第四章 織布機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計</p><p>　　織布機(jī)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，是以89C51單片機(jī)為控制核心，主要運用了芯片的并行I/O 口功能、定時器功能和中斷功能。</p><p><b>　　4.1 主程序設(shè)計</b><

72、;/p><p>　　1. 主程序流程圖（如圖4.1所示）</p><p>　　圖4.1 主程序流程圖</p><p>　　2.初始化程序的編寫</p><p>　　程序初始化的編寫，主要包括以下幾個部分：</p><p>　?、僭O(shè)定I/O口的初始狀態(tài)</p><p>　　②設(shè)定定時器的工作方式<

73、;/p><p><b>　　③選擇工作寄存器組</b></p><p><b>　?、荛_CPU中斷</b></p><p><b>　　⑤清有關(guān)標(biāo)志位</b></p><p><b>　　編寫程序清單如下：</b></p><p>　　

74、ORG 0000H ；</p><p>　　AJMP MAIN ；復(fù)位入口轉(zhuǎn)到主程序</p><p>　　ORG 0003H ；</p><p>　　AJMP IN0 ；INT0中斷入口地址為0003H</p><p>　　ORG 000BH

75、 ；</p><p>　　AJMP TT0 ；定時器0(T0)中斷入口地址為000BH</p><p>　　ORG 001BH ； </p><p>　　AJMP TT1 ；定時器1(T1)中斷入口地址為001BH</p><p>　　ORG 0030

76、H ； </p><p>　　MAIN: CLR P2.5 ；關(guān)探緯器指示燈 </p><p>　　CLR P3.7 ；開低壓剎車</p><p>　　MOV TMOD, #10H ；定時器0模式0，定時器1模式1</p>

77、<p>　　SETB EA ；CPU開放中斷</p><p>　　CLR IT0 ；電平觸發(fā)</p><p>　　MOV A, #00H ；所有標(biāo)志位清零</p><p>　　MOV 21H, A ；</p><p>　　其中標(biāo)志位有四個： 08H為時

78、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)。</p><p>　　確定定時器方式寄存器TMOD控制字及各控制位的值：</p><p>　　定時器方式寄存器TMOD控制字</p><p>　　T1方式字段 T0方式字段</p><p>

79、;　　即TMOD控制字為#10H</p><p>　?、谥肨Rx=1，啟動計數(shù)。</p><p>　　③置ETx=1,允許定時器/計數(shù)器中斷。</p><p>　?、苤肊A=1，CPU開中斷。</p><p>　　⑤置IT0=0，電平觸發(fā)。</p><p><b>　　3.主程序清單 </b>&

80、lt;/p><p>　　L1: SETB P2.1 ；剎車開關(guān)開？</p><p>　　JNB P2.1,L1 ； </p><p>　　MOV TL0,#18H ；開剎車，定時器0開</p><p>　　MOV TH0,#0F9H

81、 ； </p><p>　　SETB ET0 ； </p><p>　　SETB TR0 ； </p><p>　　L2: JNB P3.5,L8 ；風(fēng)機(jī)啟動？</p><p>　　JB P3.1,L

82、4 ；正轉(zhuǎn)點動？</p><p>　　CLR TR0 ；</p><p>　　CLR ET0 ；關(guān)定時器0</p><p>　　SETB P3.7 ；關(guān)剎車</p><p>　　JNB P2.1,L1 ；剎車

83、開關(guān)開？</p><p>　　LCALL T20M ； </p><p>　　CLR P0.4 ；ZC動作</p><p>　　CLR P0.6 ；CY動作</p><p>　　L3: JNB P3.1,L3 ；

84、等按鈕釋放</p><p>　　SJMP L6 ； </p><p>　　L4: JB P3.0,L7 ；反轉(zhuǎn)點動？</p><p>　　CLR TR0 ；關(guān)定時器0</p><p>　　CLR ET0

85、 ；</p><p>　　SETB P3.7 ；關(guān)剎車</p><p>　　JNB P2.1,L1 ；剎車開關(guān)開？</p><p>　　LCALL T20M ； </p><p>　　CLR P0.3 ；FC動作&

86、lt;/p><p>　　CLR P0.6 ；CY動作</p><p>　　L5: JNB P3.0,L5 ；等按鈕釋放</p><p>　　L6: SETB P0.6 ； </p><p>　　SETB P0.4

87、 ；關(guān)電機(jī)</p><p>　　SETB P0.3 ； </p><p>　　CLR P3.7 ；開高壓剎車</p><p>　　LCALL T500M ； </p><p>　　MOV TL0,#18H

88、 ； </p><p>　　MOV TH0,#0F9H ；開定時器0，低壓剎車</p><p>　　SETB ET0 ； </p><p>　　SETB TR0 ； </p><p>　　L7:

89、 JB P2.1,L2 ；剎車開關(guān)開？</p><p>　　CLR TR0 ； </p><p>　　CLR ET0 ；關(guān)剎車，關(guān)定時器0</p><p>　　SETB P3.7 ； </p>&l

90、t;p>　　LJMP L1 ； </p><p>　　L8: CLR P0.2 ；啟動風(fēng)機(jī)</p><p>　　SETB 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位置1</p><p>　　L9: CLR 0BH ；中斷發(fā)生標(biāo)

91、志位清0</p><p>　　JNB 09H,L2 ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位1？</p><p>　　JB 0AH,L10 ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位1？</p><p>　　JB P2.1,L10 ；剎車開關(guān)開？</p><p>　　LJMP L17 ；

92、 </p><p>　　L10: JNB P3.1,L11 ；正轉(zhuǎn)按鈕按下？</p><p>　　LJMP L15 ； </p><p>　　L11: SETB 0AH ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位置1</p><p>　　CLR T

93、R0 ； </p><p>　　CLR ET0 ；關(guān)剎車，關(guān)定時器0</p><p>　　SETB P3.7 ； </p><p>　　CLR P2.1 ； </p><

94、p>　　JB P1.1,L12 ；Δ-Y？P1.1為高電平時，轉(zhuǎn)Δ動作</p><p>　　LCALL T20M ；延時20ms</p><p>　　CLR P0.4 ；ZC、CΔ動作</p><p>　　CLR P0.5 ； &l

95、t;/p><p>　　LCALL T500M ；延時0.5s</p><p>　　MOV TL1,#0B0H ；探緯指示燈開</p><p>　　MOV TH1,#3CH ； </p><p>　　SETB ET1 ；開定時器1&l

96、t;/p><p>　　SETB TR1 ； </p><p>　　SETB EX0 ；開INT0</p><p>　　LJMP L13 ； </p><p>　　L12: LCALL T20M

97、 ； </p><p>　　CLR P0.4 ；ZC動作</p><p>　　CLR P0.5 ；CΔ動作 </p><p>　　LCALL T500M ；</p><p>　　MOV TL1,#0B0H

98、 ；探緯指示燈開</p><p>　　MOV TH1,#3CH ； </p><p>　　SETB ET1 ；開定時器1</p><p>　　SETB TR1 ； </p><p>　　SETB EX0

99、 ；開INT0</p><p>　　LCALL T1S ； </p><p>　　LCALL T1S ；延時3S</p><p>　　LCALL T1S ； </p><p>　　JB 0BH,L13

100、 ；中斷發(fā)生？</p><p>　　CLR EX0 ；關(guān)中斷</p><p>　　JB 0BH,L13 ；中斷發(fā)生？</p><p>　　SETB P0.5 ；關(guān)CΔ</p><p>　　CLR P0.6 ；開CY<

101、/p><p>　　SETB EX0 ；開IN0</p><p>　　L13: JB P3.4,L9 ；六項自停？;</p><p>　　CLR EX0 ；關(guān)中斷</p><p>　　JB 0BH,L9 ；中斷發(fā)生？</p

102、><p>　　SETB P0.6 ； </p><p>　　SETB P0.5 ；關(guān)全部電機(jī)</p><p>　　SETB P0.4 ； </p><p>　　SETB P0.2 ；

103、 </p><p>　　L14: JNB P3.3,L14 ；等待接近開關(guān)信號</p><p>　　CLR P3.7 ；開高壓剎車</p><p>　　SETB P3.6 ； </p><p>　　CLR TR1

104、 ； </p><p>　　CLR ET1 ；關(guān)定時器1中斷</p><p>　　CLR P2.5 ；關(guān)探緯燈 </p><p>　　LCALL T500M ； </p><p>　　MOV TL

105、0,#18H ；開定時器0，低壓剎車</p><p>　　MOV TH0,#0F9H ； </p><p>　　SETB ET0 ； </p><p>　　SETB TR0 ； </p><p&

106、gt;　　CLR 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位清0</p><p>　　CLR 0AH ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位清0</p><p>　　LJMP L9 ； </p><p>　　L15: JB 0AH,L13 ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位1？</p&

107、gt;<p>　　JB P3.4,L9 ；停止？</p><p>　　SETB P0.2 ；關(guān)風(fēng)機(jī)</p><p>　　CLR 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位清0</p><p>　　L17: SETB P0.2 ；關(guān)風(fēng)機(jī)</p>

108、<p>　　CLR 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位清0</p><p>　　CLR TR0 ；關(guān)定時器0</p><p>　　CLR ET0 ； </p><p>　　SETB P3.7 ；關(guān)剎車 &l

109、t;/p><p>　　LJMP L1 ； </p><p><b>　　4.2 子程序設(shè)計</b></p><p>　　1.INT0中斷子程序</p><p>　　INT0中斷子程序的流程如圖4.2所示，根據(jù)其流程</p><p&

110、gt;<b>　　編寫的程序為：</b></p><p>　　IN0: JB 0BH,LIN02 ；中斷發(fā)生標(biāo)志位為1，</p><p><b>　　轉(zhuǎn)LIN02 </b></p><p>　　SETB P0.6 ； </p><p>　　SE

111、TB P0.5 ；關(guān)所有電機(jī)</p><p>　　SETB P0.4 ； </p><p>　　SETB P0.2 ； </p><p>　　LIN01: JNB P3.3,LIN01 ；等待接近開關(guān)信號</p><p>　　CLR

112、 P3.7 ；開高壓剎車</p><p>　　SETB P3.6 ； 圖4.2 INT0中斷</p><p>　　CLR TR1 ；關(guān)定時器1 子程序流程圖</p><p>　　CLR ET1 ；

113、 </p><p>　　SETB P2.5 ；探緯指示燈開</p><p>　　CLR 09H ；風(fēng)機(jī)標(biāo)志位清零</p><p>　　CLR 0AH ；正轉(zhuǎn)標(biāo)志位清零</p><p>　　CLR EX0 ；關(guān)I

114、NT0</p><p>　　SETB 0BH ；INT0發(fā)生標(biāo)志位置1</p><p>　　LCALL T500M ； </p><p>　　MOV TL0,#18H ；低壓剎車</p><p>　　MOV TH0,#0F9H ； &

115、lt;/p><p>　　SETB ET0 ；允許T0中斷</p><p>　　SETB TR0 ；啟動定時器0 </p><p>　　LIN02: RET1 ；中斷返回 </p><p><b>　　2.定時器0中斷</b><