PJ54织布机89C2051单片机控制系统设计.doc
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3、2051芯片作为CPU。论文主要介绍了PJ-54织布机控制系统主控电路、故障检测电路、整流电路、以及刹车电路等的设计。在主控电路中设计了电机的正反转、风机的启动、停止等控制电路;在故障检测电路中,设计了断纬、张力、计长、左右捻边、电机过热的控制电路;在刹车电路中设计了高压刹车、低压锁定的控制电路;在整流电路的设计中设计了四个整流电路,分别将交流电压9V、15V、10V、91V整流为直流电压5V、12V、12V、110V。控制电路与强电电路接口选用中间继电器。同时设计了控制系统控制程序,包括主程序和中断子程序。主程序主要用于一些实时性不高的信号的输入/输出和工作状态管理;中断程序用于处理一些实时
4、性较高的信号的处理。本文还介绍了用protel 99se绘制控制系统原理图和PCB图的方法和步骤,完成了PJ-54织布机89C2051单片机控制系统原理图和PCB图的设计。本控制系统选择89C2051作CPU与市场上一些用PLC控制的系统相比,具有稳定性高,控制能力强,价格低廉的特点。刹车电路的功率器件段选用VMOS管,大大提高了控制电路的可靠性。关键词:织布机;控制系统;硬件设计;软件设计 ABSTRACTAccording to the requirement of loom PJ-54, the author analysis the principle and process of l
5、oom 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
6、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, 110
7、V 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
8、. 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 contr
9、ol 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 录 第一章 绪论1 1.1 引言1 1.2 选题背景与意义1 1.3 研究现状2 1.4 本文的结构2第二章 织布机控制系统概述32.1 织布机简介32.2 织布机控制系统的控制对象3 2.3 织布机的控制要求3 2.3.1
10、 织布机电机的控制3 2.3.3 刹车的控制4 2.3.4 指示灯的控制5第三章 织布机控制系统电路设计63.1 控制方案的拟定6 3.2 主控电路的设计6 3.2.1 主控电路CPU的选择8 3.2.2 CPU引脚分配8 3.2.3 控制按钮电路8 3.2.4 故障检测电路9 3.2.5 电机控制信号输出电路11 3.3 强电电路的设计11 3.4 刹车电路的设计12 3.5 整流电路的设计13第四章 织布机控制系统软件设计164.1 主程序设计164.2 子程序设计24第五章 控制系统原理图及PCB图的绘制305.1 控制系统原理图绘制的方法及步骤30 5.1.1 原理图的绘制方法31 5
11、.1.2 原理图的绘制步骤325.2 织布机控制系统原理图的绘制335.3 PCB图绘制的方法及步骤34 5.3.1 PCB图的绘制方法34 5.3.2 元件的封装说明345.4 织布机控制系统PCB图的绘制34第六章 结论36致谢38参考文献39附录A:英文资料40附录B:英文资料翻译51附录C:硬件设计原理图和PCB图59附件:毕业论文光盘资料第一章 绪 论1.1 引言尽管我国是世界纺织服装生产和出口大国,是世界上最大的棉花、蚕丝、羊绒生产国,也是羊毛、羊绒、亚麻、兔毛等资源的重要生产国,毛纺织、化纤、呢绒产量已位居世界第一。但是,我国近代纺织业的工业化进程几乎比欧洲晚了一个世纪。与纺织发
12、达国家或地区相比,我国纺织业仍处于中低水平。这主要表现在原材料的开发能力、生产技术设备和后整理与世界先进水平有差距;纺织品的生产工艺与花色设计也难以赶上世界潮流。20世纪80年代以来,从原料进入车间到纺成纱,以及织成布的各个工序都在提高自动监控水平的基础上加快了纺织速度、缩短了纺织生产周期,先后诞生了许多自动生产线,纺织生产有的实现了无人车间、无人工厂、无人工序,使纺织生产也在自动化进程中加快了步伐。自动化的实现及自动监控水平的实现,不仅减少了工人的劳动强度,提高了纺织效率,还显著提高了纺织品的质量,使纺织工业走向高科技阶段,估计再经过若干年时间,使得纺织业在自动化进程中向着更加完善、更加高级
13、的水平发展,甚至会实现无人操作工厂。1.2 选题背景与意义纺织业已有数千年的发展历史,可以认为纺织业的出现和发展是与人类社会的文明发展史同步的,因为在人类历史上,纺织生产几乎是和农业同时开始的,纺织生产的出现,标志着人类脱离了“茹毛饮血”的原始状态,进入了文明社会。人类的文明史,从一开始便和纺织生产紧密地联系在一起。纺织业不是“夕阳产业”。我们可以预见将来,不管世界上有多少尖端的高新技术出现,也不管纺织业是否在个别国家或地区可能会衰退,甚至消失,但就总体而言,纺织业将继续保持作为一门“永恒的产业”或一门“不可替代的重要产业”而长期存在。纺织业是世界工业发展史上的先导产业先导产业通常是指能够较多
14、地吸收先进技术,代表产业发展方向,为保持长期增长而需要超前发展,并对其他产业的发展具有较强带动作用的产业。织布是一项古老的活动,自史前时代开始,人们就开始手工织布。随着工业技术的发展,市场急速成长,纺织由手工转变为庞大的产业,这样把织布机的发展也推向高峰。如今,市场上出现的织布机一般是通过硬件或PLC来控制的。本课题是PJ-54织布机89C2051C单片机控制系统的设计,之所以选用此课题,是由于把单片机用于织布机控制系统中,不仅稳定性可靠,控制能力强,而且性价比相对较高。1.3 研究现状目前控制织布机织布一般有硬件和PLC两种,两者的区别在于:PLC虽然稳定性高,控制能力弱,但价格昂贵;硬件的
15、稳定性相对不太高,控制能力也稍弱,但价格低廉。综合各方面的需求,我们选用硬件来控制织布机。目前市场上还很少有用单片机来控制织布机的,单片机的柔性好,控制力也相对较高,本课题采用89C2051单片机来控制PJ-54织布机,在选题上做到了创新。1.4 本文的结构本文以PJ-54织布机的研发工程项目作为应用背景,对89C2051单片机技术进行了研究。全文共分为六章,各章的主要内容如下:全文分六章,第1章为绪论,扼要介绍了织布机的背景及论文结构。第2章为织布机概述,主要介绍了织布机的种类及发展概况、PJ-54织布机的结构组成、工作原理及控制、检测要求。第3章为硬件设计部分,详细说明了硬件部分的设计情况
16、,包括设计方案的确定,主控制电路、整流控制电路及强电控制电路部分的设计分析。第4章为软件设计部分,包括主程序、子程序流程图的绘制,主程序、中断子程序、延时子程序的编写和说明等。第5章为控制系统原理图和PCB图的绘制,介绍了Protel 99SE,并简单说明了如何应用Protel绘制系统原理图及PCB板。第6章主要写了做毕业设计的心得体会。第二章 织布机控制系统概述2.1 织布机简介织布机分梭织机、喷水织机和喷气织机,由于梭织机惯性大、效率低,已基本淘汰,目前的织布机多为喷水织机和喷气织机,两者的织布原理基本相同。喷水织机是利用高压水与纬纱之间的摩擦力,拉动纬纱穿过交错排列的上下交替运动的一根根
17、经纱。经纱和纬纱交替过程中,经纱边交替上下运动边向前移动,每上下交替运动一次,高压水嘴喷出一跟纬纱。纬纱和经纱绕在各自的纱管上,自动放纱,每喷出一根纬纱,剪纱刀自动将其剪断。为使纬纱排紧,每喷一根纬纱,紧纱装置紧纱一次,使纬纱排列紧密。织成的布经吸水装置吸水后,卷到前方卷布筒上。原理图如图2.1所示。2.2 织布机控制系统的控制对象织布机控制系统的控制对象主要有织布机主电机和两个风机启动、停止;故障检测:断纬、电机过热、左右捻边、卷布筒张力过大、计长; 织布机高压刹车,低压锁定。2.3织布机的控制要求2.3.1 织布机电机的控制1.主电机织布机的主电机主要为织布机运动装置提供运动及动力。根据使
18、用要求,起动和正常运转时,有两种工作方式:Y-Y形,即Y形起动,Y形正常运转;-Y形,即形起动(起动快),Y形正常运转。起动方式可由操作者选择。2.风机电机织布机的风机电机共两只,一只驱动吹风机,另一只驱动吸水机,将吹风机吹出的水汽吸走。这两个电机要求同时起动,同时停止。调整织布机各个运动机构位置时,可正、反点动主电机。此时风机电机不需要起动。织布时,要先起动风机电机,后起动主电机,否则主电机不起动。2.3.2 刹车的控制织布机的刹车装置为电磁刹车装置,起动主电机织布时,刹车装置必须处于有效状态,即遇到故障时停车后能立即刹车,使织布机的运动机构准确地停在某一个位置,并且用较小的制动力保持织布机
19、处于静止不动的状态。当刹车装置处于无效状态时,主电机不能起动。点动调整织布机时,刹车也应处于有效状态。松开点动按钮后,能立即刹住织布机。当刹车装置处于无效状态时,可用手工盘动织布机,以调整织布机运动机构位置。图2.1 织布机原理图2.3.3 指示灯的控制织布机有四盏指示灯,分别为红、黄、蓝、绿。其中,红色为电源指示灯,接通电源后,该灯亮;黄色为织布(探纬)指示灯,正常工作时,该灯不停闪烁,断纬停车后,该灯只亮不闪烁;绿色为电机过热、捻边纱、缠纬纱断纱指示灯,故障发生后停车时,该灯亮,故障不发生时灯不亮;蓝色为计长指示灯,设定长度达到后停车时指示,长度未达到不停车不亮。2.3.4 故障检测在喷水
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