毕业设计（论文）-高速喷水织布机单片机控制系统设计.doc

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南京工程学院

自动化学院

本科毕业设计（论文）

题目：

高速喷水织布机单片机控制系统设计

专业：

自动化（数控技术）

班级：

学号：

学生姓名：

指导教师：

起迄日期：

设计地点：

GraduationDesign（Thesis）

DesignofSinglechipControlSystemForthe

High-speedWaterJetLoom

By

QianAijing

Supervisedby

AssociateRrof.HUAMaofa

SchoolofAutomation

NanjingInstituteofTechnology

June,2008

摘要

本文主要介绍了高速喷水织布机的工作原理及设计要求，叙述了喷水织布机控制系统的设计过程，包括硬件电路和软件编程，以及用ProtelDXP软件绘制电路原理图和PCB图的方法及步骤。

喷水织布机的硬件控制电路包括：

主控电路、故障检测电路、电磁刹车电路、整流电路及强电电路等。

其中主控电路利用89C51单片机来控制主电机的正反转、点动以及风机的启动；故障检测电路主要控制断纬、左右捻边纱断纱、电机过热、卷布筒张力过大等五项故障自停以及计长停车；电磁刹车电路控制织布机刹车装置和高、低刹车电压的转换；整流电路将交流电转换为直流电；强电电路控制电机的正反转、两个风机的启动以及星/三角启动的转换。

软件控制程序包括主程序，以及中断子程序和延时子程序。

本设计采用单片机来控制织布机系统，单片机编程对故障检测精确度高，可随时停机排除故障，这样可以提高织物品质，并且单片机控制灵活性大，操作人性化，可靠性高，价格低廉，维修方便。

可广泛投入市场使用。

关键词：

高速喷水织布机；单片机控制；硬件设计；软件设计

ABSTRACT

Thispaperpresentstheworkprincipleandthedesignofthehigh-speedwaterjetloomandthedesignprocessofthecontrolsystem,includingthedardwareandthesoftware,andhowtoprotractthecircuitprinciplefigandPCB.

Thehardwarecontrolcircuitofthewaterjetloominclude:

themaincontrolcircuit,themalfunctioncheckcircuit,theelectromagnetismbrakecircuit,thecommutecircuit,andthestrongelectricitycircuit.Themaincontrolcircuitimposethe89C51singlechiptocontrolthepositiveandnegativereversalofthedirectelectromotor,wihtpointreversal,andthestartandstopoftwofans.Themalfunctioncheckcircuitisusedtoexaminethebreakofthelatitude,leftandrightsidetotwistthebreakyarn,thehightemperatureoftheelectricalengineering,thepowerfulstrainofthesaritubeandsoon.Theelectromagnetismbrakecircuitcontrolsthebrakingmovementoftheloom’sbrakeinstallationandtheconversionofthehighandlowbrakevoltage.ThecommutecircuitwouldconversionACtoDC.Thestrongelectricitycircuitcontrolthepositiveandnegativereversalofthedirectelectromotorandtheconversionofthestartupmode,whichcanchooseYor△.

Thesoftwarecontrolclassifymainprogram,intermitsubprogramandtime-lapsesubprogram.

Thisdesignadoptthesinglechiptocontrolthehigh-speedwaterjetloom,whichhasastrongagilitycharanter,ahumanoperation,ahighdependability.It'ssocheapandhasaconvenientmaintain.Soitcanbedivedintoagoragreatly.

Keywords：

high-speedwaterjetloom;singlechipcontrol;hardwaredesign;softwaredesign

目录

第一章绪论 1

1.1织布机的发展 1

1.2织布机的控制 1

1.3织布机控制技术的发展 2

1.4本文的结构 3

第二章织布机概述与设计要求 4

2.1织布机概述 4

2.1.1喷水织布机简介 4

2.1.2喷水织布机喷纱原理 4

2.2检测的内容与要求 4

2.3织布机的控制要求 4

2.3.1电机的控制 4

2.3.2刹车的控制 6

2.3.3指示灯要求 6

2.3.4直流电源要求 6

第三章织布机控制系统电路设计 8

3.1设计方案的拟定 8

3.2主控电路的设计 8

3.2.1主控电路中单片机89C51的应用 8

3.2.2主控电路中光电耦合器接口电路 12

3.2.3主控电路中固态继电器接口电路 12

3.3六项自停电路设计 14

3.4电磁刹车电路设计 14

3.4.1刹车电路中的电气元件 14

3.4.2刹车电路工作原理 15

3.5强电控制电路设计 17

3.6整流电路设计 18

第四章织布机控制系统软件设计 20

4.1主程序设计 20

4.2子程序设计 28

第五章原理图与PCB图的绘制 34

5.1ProtelDXP的简介 34

5.2如何用Protel画原理图 34

5.2.1原理图的设计步骤 34

5.2.2画原理图 35

5.3织布机控制系统总原理图 36

5.4如何用protel画PCB图 36

5.4.1自动布线法画PCB图 37

5.4.2部分元件的封装说明 38

5.5织布机控制系统PCB图 39

第六章结论 40

致谢 42

参考文献 43

附录A：

英文资料 44

附录B：

英文资料翻译 57

附录C：

硬件设计原理图与PCB图 63

附件：

毕业论文光盘资料

第一章绪论

1.1织布机的发展

喷水织机（如图1.1所示）是20世纪50年代出现的一种新型无梭织机，它由捷克斯洛伐克人V.Svaty发明，1955年在布鲁塞尔国际纺织机械展览会上展出了世界上最早的一台喷水织机样机。

1959年捷克斯洛伐克生产的喷水织机，扣幅只有1050mm一种，最高车速仅有400r/min。

我国从本世纪70年代开始研制喷水织机。

1980年，上图1.1喷水织布机

海第十五丝织厂在全国首家引进日本津田驹ZW型喷水丝织机52台，因其具有车速高、质量优、看台多、故障少、电子化显示生产情况等特点，立即在国内纺织界引起哄动，在丝绸行业刮起了一股喷水织机引进风，至1992年，全国丝织厂共引进日本日产LW型喷水织机2190台，日本津田驹ZW型喷水织机1842台，意大利JH-1000型喷水织机120台，捷克H175U型喷水织机20台，喷水织机成为丝织行业引进最多的无梭织机机种。

同时，我国国产喷水织机销势也渐好，外资、民营均有，有引进技术的，也有仿制改进的，喷水织机在全国遍地开花。

随着人民生活的提高，仿真丝、化纤纺丝、仿麻，仿皮的高档服饰面料需求量大幅上升。

纤织物的需求快速增长，这不但为喷水织机提供了快速发展的空间，而且因为纤维原料和织物品种的不断更新，人们对织造技术效率不断提出新的要求，促使喷水织机及喷水织造技术逐步提高。

经过十多年的发展，喷水织造的技术水平出现了新面貌。

常规大批量投产的织机速度已由最初的400r/min提高到1000r/min以上。

1.2织布机的控制

为了保证织机高速、高效的生产各种高质擞的产品，降低劳动强度，提高劳动生产率，除具备先进的机械设计与精密的机加工技术之外，完备的织机电控系统也是其中一个重要方面。

进入80年代后期之后，随着微型计算机技术应用的进一步发展，各种无梭织机的电控系统更加成熟与完善，以至当前任何一台先进的织机都体现了机电一体化的完美结合。

新型织机的电控系统具备了下列主要功能:

1）织机工作状态的调整、监控及生产管理功能，如织机参数的设置、工艺参数的设定、织机工作状态监测、生产数据转移、织机信息显示等操作台式中央计算机的键盘功能。

2）提高织机的产品质量及品种适应性的功能，如电子多臂、电子提花、电子选色、电子卷取、电子送经、自动找梭口及防开车档、引纬张力程控、纬纱定长及时间控制、开车补偿、自动修纬、自动修经等。

3）方便织机的操作与维修功能和织机的安全保护劝能等。

织机的电气控制系统是织机全部电控系统的强电部分，是织机电子控制系统的执行系统，有时织机机械控制系统的动力来源于控制设备，它由主电路及其控制电路组成。

织机的电子控制系统是全部织机电控系统的弱电部分，也是其核心部分，织机各种功能的完备与否，与该机电控制技术的先进程度密切相关。

1.3织布机控制技术的发展

织机控制技术发展到今天，经历了纯人工控制、纯机械控制、机电（或机电液）控制、机电一体化、单台计算机的集中控制、多台微机的分级和分层控制等几个阶段。

无梭织机的控制最主要的特征体现在新型引纬方面，且其他方面也采用了许多新技术，所以又称为新型织机。

随着电子控制技术和计算机控制技术的发展，织机控制技术进入了新的迅速发展的阶段，为研制低价格、高性能的织机控制提供了可能性，为不断提高织物质量创造了条件。

计算机控制技术在织机中的应用日