畢業(yè)設計（論文）-PJ-54織布機89C2051單片機控制系統(tǒng)設計.doc

本科畢業(yè)設計（論文）題目： PJ-54織布機89C2051單片機控制系統(tǒng)設計摘 要本文作者根據(jù)PJ-54織布機的設計要求，分析了PJ-54織布機的工作原理和過程，選用89C2051芯片作為CPU。論文主要介紹了PJ-54織布機控制系統(tǒng)主控電路、故障檢測電路、整流電路、以及剎車電路等的設計。在主控電路中設計了電機的正反轉(zhuǎn)、風機的啟動、停止等控制電路；在故障檢測電路中，設計了斷緯、張力、計長、左右捻邊、電機過熱的控制電路；在剎車電路中設計了高壓剎車、低壓鎖定的控制電路；在整流電路的設計中設計了四個整流電路，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強電電路接口選用中間繼電器。同時設計了控制系統(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時性不高的信號的輸入/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的信號的處理。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89C2051單片機控制系統(tǒng)原理圖和PCB圖的設計。本控制系統(tǒng)選擇89C2051作CPU與市場上一些用PLC控制的系統(tǒng)相比，具有穩(wěn)定性高，控制能力強，價格低廉的特點。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；控制系統(tǒng)；硬件設計；軟件設計 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 織布機控制系統(tǒng)概述32.1 織布機簡介32.2 織布機控制系統(tǒng)的控制對象3 2.3 織布機的控制要求3 2.3.1 織布機電機的控制3 2.3.3 剎車的控制4 2.3.4 指示燈的控制5第三章 織布機控制系統(tǒng)電路設計63.1 控制方案的擬定6 3.2 主控電路的設計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 故障檢測電路9 3.2.5 電機控制信號輸出電路11 3.3 強電電路的設計11 3.4 剎車電路的設計12 3.5 整流電路的設計13第四章 織布機控制系統(tǒng)軟件設計164.1 主程序設計164.2 子程序設計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 元件的封裝說明345.4 織布機控制系統(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：硬件設計原理圖和PCB圖59附件：畢業(yè)論文光盤資料第一章 緒 論1.1 引言盡管我國是世界紡織服裝生產(chǎn)和出口大國，是世界上最大的棉花、蠶絲、羊絨生產(chǎn)國，也是羊毛、羊絨、亞麻、兔毛等資源的重要生產(chǎn)國，毛紡織、化纖、呢絨產(chǎn)量已位居世界第一。但是，我國近代紡織業(yè)的工業(yè)化進程幾乎比歐洲晚了一個世紀。與紡織發(fā)達國家或地區(qū)相比，我國紡織業(yè)仍處于中低水平。這主要表現(xiàn)在原材料的開發(fā)能力、生產(chǎn)技術(shù)設備和后整理與世界先進水平有差距；紡織品的生產(chǎn)工藝與花色設計也難以趕上世界潮流。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)上加快了紡織速度、縮短了紡織生產(chǎn)周期，先后誕生了許多自動生產(chǎn)線，紡織生產(chǎn)有的實現(xiàn)了無人車間、無人工廠、無人工序，使紡織生產(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)，不僅減少了工人的勞動強度，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，估計再經(jīng)過若干年時間，使得紡織業(yè)在自動化進程中向著更加完善、更加高級的水平發(fā)展，甚至會實現(xiàn)無人操作工廠。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，可以認為紡織業(yè)的出現(xiàn)和發(fā)展是與人類社會的文明發(fā)展史同步的，因為在人類歷史上，紡織生產(chǎn)幾乎是和農(nóng)業(yè)同時開始的，紡織生產(chǎn)的出現(xiàn)，標志著人類脫離了“茹毛飲血”的原始狀態(tài)，進入了文明社會。人類的文明史，從一開始便和紡織生產(chǎn)緊密地聯(lián)系在一起。紡織業(yè)不是“夕陽產(chǎn)業(yè)”。我們可以預見將來，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)是否在個別國家或地區(qū)可能會衰退，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)”而長期存在。紡織業(yè)是世界工業(yè)發(fā)展史上的先導產(chǎn)業(yè)先導產(chǎn)業(yè)通常是指能夠較多地吸收先進技術(shù)，代表產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，為保持長期增長而需要超前發(fā)展，并對其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有較強帶動作用的產(chǎn)業(yè)?？棽际且豁椆爬系幕顒?，自史前時代開始，人們就開始手工織布。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，市場急速成長，紡織由手工轉(zhuǎn)變?yōu)辇嫶蟮漠a(chǎn)業(yè)，這樣把織布機的發(fā)展也推向高峰。如今，市場上出現(xiàn)的織布機一般是通過硬件或PLC來控制的。本課題是PJ-54織布機89C2051C單片機控制系統(tǒng)的設計，之所以選用此課題，是由于把單片機用于織布機控制系統(tǒng)中，不僅穩(wěn)定性可靠，控制能力強，而且性價比相對較高。1.3 研究現(xiàn)狀目前控制織布機織布一般有硬件和PLC兩種，兩者的區(qū)別在于：PLC雖然穩(wěn)定性高，控制能力弱，但價格昂貴；硬件的穩(wěn)定性相對不太高，控制能力也稍弱，但價格低廉。綜合各方面的需求，我們選用硬件來控制織布機。目前市場上還很少有用單片機來控制織布機的，單片機的柔性好，控制力也相對較高，本課題采用89C2051單片機來控制PJ-54織布機，在選題上做到了創(chuàng)新。1.4 本文的結(jié)構(gòu)本文以PJ-54織布機的研發(fā)工程項目作為應用背景，對89C2051單片機技術(shù)進行了研究。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，扼要介紹了織布機的背景及論文結(jié)構(gòu)。第2章為織布機概述，主要介紹了織布機的種類及發(fā)展概況、PJ-54織布機的結(jié)構(gòu)組成、工作原理及控制、檢測要求。第3章為硬件設計部分，詳細說明了硬件部分的設計情況，包括設計方案的確定，主控制電路、整流控制電路及強電控制電路部分的設計分析。第4章為軟件設計部分，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5章為控制系統(tǒng)原理圖和PCB圖的繪制，介紹了Protel 99SE，并簡單說明了如何應用Protel繪制系統(tǒng)原理圖及PCB板。第6章主要寫了做畢業(yè)設計的心得體會。第二章 織布機控制系統(tǒng)概述2.1 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?？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 織布機控制系統(tǒng)的控制對象織布機控制系統(tǒng)的控制對象主要有織布機主電機和兩個風機啟動、停止;故障檢測:斷緯、電機過熱、左右捻邊、卷布筒張力過大、計長； 織布機高壓剎車,低壓鎖定。2.3織布機的控制要求2.3.1 織布機電機的控制1.主電機織布機的主電機主要為織布機運動裝置提供運動及動力。根據(jù)使用要求，起動和正常運轉(zhuǎn)時，有兩種工作方式：Y-Y形，即Y形起動，Y形正常運轉(zhuǎn)；-Y形，即形起動（起動快），Y形正常運轉(zhuǎn)。起動方式可由操作者選擇。2.風機電機織布機的風機電機共兩只，一只驅(qū)動吹風機，另一只驅(qū)動吸水機，將吹風機吹出的水汽吸走。這兩個電機要求同時起動，同時停止。調(diào)整織布機各個運動機構(gòu)位置時，可正、反點動主電機。此時風機電機不需要起動。織布時，要先起動風機電機，后起動主電機，否則主電機不起動。2.3.2 剎車的控制織布機的剎車裝置為電磁剎車裝置，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，使織布機的運動機構(gòu)準確地停在某一個位置，并且用較小的制動力保持織布機處于靜止不動的狀態(tài)。當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，剎車也應處于有效狀態(tài)。松開點動按鈕后，能立即剎住織布機。當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。圖2.1 織布機原理圖2.3.3 指示燈的控制織布機有四盞指示燈，分別為紅、黃、藍、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，該燈不停閃爍，斷緯停車后，該燈只亮不閃爍；綠色為電機過熱、捻邊紗、纏緯紗斷紗指示燈，故障發(fā)生后停車時，該燈亮，故障不發(fā)生時燈不亮；藍色為計長指示燈，設定長度達到后停車時指示，長度未達到不停車不亮。2.3.4 故障檢測在噴水織布過程中，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，待重新開機后，緯紗不連續(xù)，織出次品，影響織布質(zhì)量。2）電機過熱。當電機溫度過高，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。除了上述的故障發(fā)生，需停車外，當織布機長度達到設定長度時，也需要立即停車。第三章 織布機控制系統(tǒng)電路設計3.1 控制方案的擬定根據(jù)控制系統(tǒng)的控制對象及要求，控制電路分為主控電路、電機控制電路、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正反轉(zhuǎn)的起動和停止、風機的起動和停止、故障檢測和剎車等控制信號，選用單片機作為CPU；電機控制電路的作用是控制電機正反轉(zhuǎn)、-Y連接形式的切換以及兩個風機的起動停止；剎車電路的作用是在電機電源切斷后，及時制動織布機運動；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。控制方案如圖3.1所示。電 機控 制電 路光 電耦 合故 障檢 測電 路光 電耦 合光 電耦 合電 機強 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 主控電路設計 主控電路主要由單片機、電機起動停止控制按紐、故障檢測及電機控制信號輸出等電路組成。3.2.1 主控電路CPU的選擇由于89C2051價格低廉，其指令系統(tǒng)與其他MCS-51系列單片機完全兼容，且程序具有電可擦寫特性，使得開發(fā)與試驗比較容易,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、定時器/計數(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，為準雙向端口，P3口對外只有7腳，也為準雙向端口，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，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。此主控電路中使用了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：振蕩周期=；時鐘周期=；機器周期=；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的在線可重復編程快閃存儲器，壽命可達1000次寫/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）兩級程序存儲器加密。6）1288位SRAM。7）15條可編程I/O線。8）2個16位定時器/計數(shù)器。9）5個中斷源。10）可編程串行通道。11）可直接驅(qū)動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各引腳應用分配情況見表控制按鈕電路控制按鈕主要包括:復位按鈕、主電機的正反轉(zhuǎn)，正反點動按鈕、風機起動按鈕、剎車開關(guān)、停車按鈕。控制按鈕電路和CPU之間是通過光電耦合器連接的，如圖3.3所示。表3.1 引腳應用說明引腳名稱引腳應用說明引腳名稱引腳應用說明VCC接單片機工作電壓+5VP3.0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、六項自停圖3.3 光耦接口電路圖中，當開關(guān)閉合時，發(fā)光二極管通電發(fā)光，受光部分受光導通，光耦輸出端為低電平（與89C2051的連接端）；當開關(guān)斷開，光耦輸入端電流為0，發(fā)光二極管不導通，輸出相當于開門，光耦輸出端為高電平。光電二極管正常工作時的工作電流是十毫安左右，當工作電壓為12V時，在電路中電阻值為3K的電阻，這樣流過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。3.2.4故障檢測電路該電路是用于系統(tǒng)織布過程中，當故障發(fā)生時，能使織布機及時停機。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定值時的系統(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，由CPU發(fā)出信號切斷主電機電源，隨后探緯器發(fā)出剎車信號，再由CPU發(fā)出信號打開剎車剎住織布機。剎車信號有兩種產(chǎn)生方式，除了上述剎車信號產(chǎn)生方式以外，還可以由接近開關(guān)產(chǎn)生的剎車信號進行剎車，不過是在織布機運轉(zhuǎn)的下一圈剎車。圖3.4 故障檢測電路（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，五項自停電路導通，三極管基極為高電平，三極管導通，五項自停指示燈亮，單片機P1.7腳為低電平，切斷主電機電源，剎住織布機。同樣,當發(fā)生左、右捻邊紗、纏緯紗斷紗、卷布筒張力過大時，相應的保護開關(guān)S3、S2、S4、S5閉合，使五相自停電路導通，切斷主電機電源，隨后發(fā)出剎車信號，剎住織布機。圖3.5 壓水及故障檢測示意圖（3）計長電路分析 當織布長度達到設定值時，織布機計長輸入開關(guān)自動閉合，計長電路導通，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 當需要手動停車時，按下停止按鈕，停車電路導通，單片機P1.7腳為低電平，切斷主電機電源，剎住織布機。3.2.5 電機控制信號輸出電路 當與光電耦合器連接的引腳加低電平時，光電耦合器導通，三極管導通，中間繼電器線圈得電，接觸器常開觸點閉合，電機運行。輸出電路如圖3.6所示。3.3 強電控制電路如圖3.7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，控制風扇電機啟動，控制主電機正、反轉(zhuǎn)，星、三角啟動。1）QF為空氣開關(guān)，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）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)入正常運轉(zhuǎn)。該電路的轉(zhuǎn)換是由單片機控制的。3）中間繼電器輸出接口電路分析（圖3.8）：繼電器的控制信號為單片機的邏輯電平，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)動電壓能夠適應繼電器線圈的要求。圖中PNP三極管為中間繼電器的驅(qū)動管。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，避免輸出部分電源變化對單片機電源的影響，減少對系統(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，觸點閉合，接觸器FC線圈通電，當驅(qū)動三極管截止時，中間繼電器的線圈斷電，中間繼電器線圈會產(chǎn)生反向電動勢，會擊穿繼電器的驅(qū)動三極管。加入二極管后，構(gòu)成續(xù)流回路，保護了驅(qū)動三極管。ZC為控制電機正轉(zhuǎn)接觸器的常閉觸點，為防止兩個接觸器同時得電而導致短路，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)成互鎖關(guān)系，保證電路安全可靠的工作。圖3.6 電機控制信號輸出電路圖3.7 強電控制電路3.4 剎車電路設計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為高壓剎車開關(guān)控制引腳，兩引腳輸出的信號經(jīng)比較器比較后，控制VMOS驅(qū)動管導通和截止，打開和關(guān)閉電磁剎車。圖中74AC00為雙列14腳與非門，為節(jié)省元件，將其中兩對作為非門使用，兩對作為與非門使用。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?qū)顟B(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。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，光電耦合器不導通，VMOS管柵極為高電平，VMOS管導通，電磁鐵線圈通電，系統(tǒng)剎車。 織布機正常工作時，P3.5置0，使剎車處于有效狀態(tài)。發(fā)生故障時，P3.7置1，打開剎車。之后通過89C2051內(nèi)部定時器對P3.5反復置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)動接口電路3.5整流電路設計如圖3.11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，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二極管組成，交流電壓的正、負半周，二極管兩兩導通，將交流電壓轉(zhuǎn)換成兩個同極性的單向脈動性直流電壓。在整流橋的輸出端，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。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。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 控制軟件的設計織布機控制系統(tǒng)的軟件設計，主要運用單片機89C2051各相關(guān)管腳的I/O 功能、輸入和輸出相關(guān)控制信號，以及定時器0、定時器1和中斷0的中斷功能。4.1 主程序設計主程序的的功能有:控制剎車開關(guān),控制風機起動停止,控制主電機正反轉(zhuǎn),探緯指示燈的開關(guān),定時器的開關(guān)。1. 主程序流程圖根據(jù)織布機控制對象及要求，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1）程序初始化的編寫，主要包括以下幾個部分：設定I/O口的初始狀態(tài)設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)標志位2）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D7D6D5D4D3D2D1D000010000 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，電平觸發(fā)。3）初始化程序清單如下：ORG 0000H AJMP MAIN ；復位入口轉(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 ；清全部標志位 MOV 21H, A 其中標志位有四個： 08H為時間常數(shù)標志位，09H為風機標志位，0AH為電機正轉(zhuǎn)標志位，0BH為中斷發(fā)生標志位，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 ；風機啟動？ JB P3.1,L4 ；正點動？ 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 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 ；啟動風機 SETB 09H ；風機標志位置1L9: CLR 0BH ；中斷標志發(fā)生位清0 JNB 09H,L2 ；風機標志位1？ JB 0AH,L10 ；正轉(zhuǎn)標志位1？ JB P3.7,L10 ；剎車開關(guān)開？ LJMP L17 ；剎車開關(guān)未開跳轉(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)標志位置1 CLR TR0 ；關(guān)剎車，關(guān)定時器0 CLR ET0 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，調(diào)用延時子程序T20M CLR P1.2 ；ZC、C動作 CLR P1.1 LCALL T500M ；延時0.5s，調(diào)用延時子程序T500M MOV TL1,#0B0H ；開探緯燈 MOV TH1,#3CH SETB ET1 ；開定時器1 SETB TR1 SETB EX0 ；開INT0 LJMP L13 L12: LCALL T20M ；調(diào)用延時子程序T20M CLR P1.2 ；ZC、C動作 CLR P1.1 LCALL T500M ；調(diào)用延時子程序T500M MOV TL1,#0B0H ；開探緯燈 MOV TH1,#3CH SETB ET1 ；開定時器1 SETB TR1 SETB EX0 ；開INT0 LCALL T1S LCALL T1S ；延時3S，調(diào)用3次延時子程序T1S LCALL T1S JB 0BH,L13 ；中斷發(fā)生？ SETB P1.1 ；關(guān)C CLR P1.0 ；開CY SETB EX0 ；開INT0L13: JB P1.7,L9 ；停止、六項自停？; 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 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 ；延時0.5S MOV TL0,#18H ；開定時器0，低壓剎車 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 SETB TR0 CLR 09H ；風機標志位清0 CLR 0AH ；正轉(zhuǎn)標志位清0 LJMP L9 ；跳轉(zhuǎn)到L9 L15: JB 0AH,L13 ；正轉(zhuǎn)標志位1？ JB P1.7,L9 ；停止？ SETB P1.4 ；關(guān)風機 CLR 09H ；風機標志位清0L17: SETB P1.4 ；關(guān)風機 CLR 09H ；風機標志位清0 CLR TR0 ；關(guān)定時器0 CLR ET0 SETB P3.5 ；關(guān)剎車 LJMP L1 ；跳轉(zhuǎn)到L14.2 子程序設計1.INT0中斷子程序當探緯器發(fā)出停車信號時，進入中斷子程序，關(guān)掉全部電機并等待剎車信號進行剎車。圖4.2是INT0中斷子程序流程圖，其程序