PJ-54织布机控制系统设计

第 1 页 前 言 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纱速度、缩短了纺纱生产周期，并逐步实现了许多自动生产线，纺纱生产有的实现了无人车间、无人工厂、无人工序，织造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，不仅减少了用工，提高机器运转效率，而且显著提高了半制品及成品质量，使棉纺织工业走向高科技阶段，估计再经过若干年时间，不论纺纱及织造工厂都将在自动化进程中向着更加完善、更加高级的水平发展，甚至会实现无人纺纱及织造工厂。 本篇 论文围绕喷水织布机控制系统的设计， 根据设计要求， 介绍了织布机的发展概况，喷水织布机的工作原理， 控制系统原理图的设计，软件流程图的绘制与程序的编写，并介绍了如何使用 Protel 99SE 绘制原理图、出 PCB图。 全文分五章，第 1章为织布机概述，主要介绍了 织布机的种类及发展概况、喷水织布机的结构组成、工作原理及控制、检测要求。第 2章为硬件设计部分，详细说明了硬件部分的设计情况，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 3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 4章为 Protel 99SE的 应用 ，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 5章主要写了做毕业设计的心得体会。 第 2 页 第 一 章 织布机概述 1.1 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 1-1所示。 1.2 检测的内容及要求 在喷水织布过程中，遇到故障必须立即停车，需检测的故障有： （ 1） 断纬。在正常工作中，每喷一次水 ，由接近开关产生一信号，同时探纬传感器也相应产生一信号，两信号同时送到探纬器。若探纬器只收到接近开关信号，没有收到探纬传感器 信号，说明已经断纬，此时，探纬器立即发出停车信号，切断主电机电源，随后发出刹车信号，刹住织布机，停止运动，以免经纱继续向前走，造成织布故障，重新开机后，纬纱不连续，织出次品。 （ 2） 电机过热。当电机温度过高，电机内部的过热保护装置发出信号，电机须停机，并立即刹车。 （ 3） 左、右捻边纱，缠纬纱断纱，卷布筒张力过大，需停车、刹车。 （ 4） 除了上述的故障发生，需停车外，当织布机长度达到设定长度时，也需要立即停车。 1.3 织布机的 控制 要求 1.3.1 织布机的三只电机 1.主电 机 主电机主要为织布机运动装置提供运动 及动力。起动时，有两种方式： Y形第 3 页 起动，正常工作时也为 Y形； -Y形起动，形起动（起动快），经延时后切换成 Y形正常运转，起动方式可由操作者选择。 2.风机 电机 风机电机共两只，一只吹风，一只吸水，将吹风机吹出的水汽吸走。 图 1-1 织布机原理 1.3.2 电机的控制 调整织布机各个运动机构位置时， 可正、反点动主电机。此时风扇电机不需要起动。织布时，要先起动风扇 电机，后起动主电机，否则主电机不起动。 第 4 页 1.3.3 刹车的控制 刹车装置为电磁铁，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。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。 1.3.4 指示灯 织布机有四盏指示灯。红色为电源指示灯，接通电源后，该灯亮；黄灯为织布（探纬）指示，正常工作时，该灯不停闪烁，断纬停车后，该灯只亮不闪烁；绿灯为电机过热、捻边纱、缠纬纱断纱指示，故障发生后停车时，该灯亮，故障不发生灯不亮；蓝灯为计长指示，设定长度达到后停车时指示，长度未达到不停车不亮。 1.3.5 直流电源 控制系统所需直流电源有四种：单片机工作电压 5V，探纬器工作电压 12V，控制按钮工作电压 12V，刹车装置直流电压 110V。上述四种直流电压经变压、整流后获得。刹车时加在电磁铁上的电压为 110V，停车后，降为 24V，这 是通过控制系统软件，使电磁铁线圈处于通 断 通 断工作状态， 改变通、 断 时间比，使线圈的平均电压为 24V。如图 1-2所示。 图 1-2 刹车电压 第 5 页 第 二 章 硬件部分设计 硬件 的 设计主要包括两部分内容：电路原理图部分和 PCB 板图部分 。 2.1 设计方案 根据毕业任务书，要求设 计织布机控制系统。 电路图包括强电与弱电两部分内容。弱电部分的直流电压由工业用电 380V 交流 电压经整流 滤波获得，包含主控电路与整流电路的设计 。 主控电路主要 由 单片机、控制电机实现正反转、点动、风机运转、电磁刹车、故障检测和各项运行指示电路 组成，并使用光电耦合器耦合脉冲信号、隔离单片机系统的输入、输出部分 ,固态继电器控制系统输出口与强电电路接口 。整流电路主要 由 整流变压器、二极管整流桥 、滤波器和集成稳压器等环节组成。 强电部分主要包括电气保护元件、接触器开关 、电机等。 2.2 主控电路的设计 主控电路主要由单片机、控 制电机实现正反转、正反点动、风机运转、电磁刹车、故障检测和各项运行指示电路组成，并使用光电耦合器耦合脉冲信号、隔离单片机系统的输入、输出部分， 固态 继电器控制系统输出口与强电电路接口 。 1.89C2051 在织布机控制系统中的应用分析 89C2051是由 ATMEL 公司推出的一种小型单片机，其主要特点为采用 Flash存储器技术，降低了制造成本，其软件、硬件与 MCS-51完全兼容，其程序的电可擦写特性，使得开发与试验比较容易。 （ 1） 如图 2-1 所示 ， 89C2051共 15条 I/O引脚 ， P1口共 8脚，准双向端口，P3口 共 7脚，准双向端口，并且保留全部 P3 口的第二功能。 在织布机控制系统电路图中， 2051 的 P1 口、 P3 口只作为双向 I/O 口使用， 不使用 P3 口的第二功能。 （ 2） 外接晶体引脚 XTAL1和 XTAL2接外部振荡器 信号，即把外部振荡器的信号直接连到内部时钟发生器的输入端 。 原理图中使用了 12MHz 晶振 ， 则根据单片机 CPU 的工作时序 ， 其 4 个周期的具体值计算如下： 第 6 页 振荡周期 =1/12us ； 时钟周期 =1 / 1 2 2 1 / 6u s u s ； 机器周期 =1 / 1 2 2 6 1u s u s ； 指令周期 =1 (1 4 ) 1 4u s u s。 （ 3）单片机工作电压 +5V， 由交流电压经变压、整流、滤波 得 到。 （ 4）各引脚应用说明 (表 2-1) 表 2-1 引脚应用说明 引脚号 引脚说明 引脚号 引脚说明 VCC 接单片机工作电压 +5V P3.0 控制主电机反转（反转点动） GND 接地 P3.1 控制主电机正转（正转点动） P1.0 控制继电器 CY 输出 电路 P3.2 控制系统停车 P1.1 控制 继电器 C 输出电路 P3.3 控制接近开关信号 P1.2 控制 继电器 ZC 输出电路 P3.4 控制两风机的启动 P1.3 控制 继电器 FC 输出电路 P3.5 控制高压刹车 P1.4 控制 继电器 C 输出电路 P3.7 刹车开关 信号 P1.5 控制探纬指示灯 XTAL1 接 振荡器 P1.6 控制主电机 Y-启动 XTAL2 接 振荡器 P1.7 控制系统停止、六相自停 2.光电耦合器驱动接口 （ 1）光电耦合器的结构及特点 光电耦合器由发光源和受光器两部分组成，并封闭在同一不透明的管壳内由绝缘的透明树脂隔开，如图 2-2 所示。发光源引出的管脚为输入端，受光器引出的管脚为输出端。 光耦合器的封装形式有管形，双列直插式和光导纤维连接等形式。光电耦合器的发光源 常用砷化镓红外发光二极管，受光器常用光电三极管、光敏晶体管和光敏集成电路等。 （ 2）设计原理图中的光耦 （ 如图 2-3 所示 ） ，为光电耦合器在 控制系统 第 7 页 图 2-2 光电耦合器的结构和符号 原 理图中的应用方式。 图中光耦为晶体管输出型光电耦合器。光电晶体管以光取代基极电流，作为晶体管的输入，当光电耦合器的发光二极管发光时，光电晶体管受光的影响在 cb 和 ce 间会有电流流过，电流受光照强度控制。光电耦合器起到耦合脉冲信号和隔离单片机 89c2051 系统与控制开关、输出部分的作用，使两部分的电流相互独立。 由于光电耦合器是电 流型输出，不受输出端工作电压的影响，因此可以用于不同电平的转换。 图 2-3 原理图中的光耦接口电路 图中，当开 关 闭合 时 ，发光二极管通电发光， 受光部分受光导通， P3.4低电 平 有效 ；当开关断开，光耦输入端电流为 0，发光二极管不导通，输出相当 于 开门， P3.4 为高电平。 图中电阻起限流保护作用： 将直流电压 +12v 加到发光二极管正 极，让其具有导通发光的条件，这是从直流电压供给电路方面考虑的 ； 发光二极管在导通下如果正向偏置电压稍稍增大一点，其正向电流就会增大许多，而导致烧坏器件，限流保护电阻的目的就是要限制 正向电压的第 8 页 增大量； 当直流工作电压 +12V 增大时，流过电阻 R 和发光二极管 VD 的电流也同时增大，在 R 上的压降增大，直流工作电压的大部分增大量都降在了 R 上，因为电流增大 R 上的压降也增大， VD 上的正向电压增大量大大降低，有效的限制了 VD 的正向电流，达到保护 VD 的目的。 4.固态 继电器型 输出 接口 固态继电器是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开 被控电路。 固态继电器有三部分组成 :输入电路，隔离 (耦合 )和输出电路。按输入电压的不同类别，输入电路可分为直流输入电路，交流输入电路和交直流输入电路三种。有些输入控制电路还具有与TTL/CMOS 兼容，正负逻辑控制和反相等功能。固态继电器的输入与输出电路的隔离和耦合方式有光电耦合和变压器耦合两种。固态继电器的输出电路也可分为直流输出电路，交流输出电路和交直流输出电路等形式。交流输出时，通常使用两个可控硅或一个双向可控硅，直流输出时可使用双极性器件或功率场效应管。 （ 1）继电器型 输出 接口电路分析（图 2-4） ： 继电器 的输入为单片机的逻辑电平， 信号 经光电耦合器耦合后，经驱动三极管 进行转换，使输出的驱动电压能够适应继电器线圈的要求。图中 PNP三极管为 固态 继电器的驱动管，与其连接的电阻 R23 为三极管基极提供直流工作电压。 继电器动作时，对电源有一定的干扰，为了提高单片机系统的可靠性，在单片机和继电器之间用光耦隔离，使两部分的电流相互独立。输出部分的地线接机壳或大地，单片机电源地线浮空，不与交流电源的地线相接。避免输出部分电源变化对单片机电源的影响，减少系统所受上午干扰，提高系统可靠性。 第 9 页 图 2-4 继电器型驱动接口 电路 图中二极管用于保护 固态 继电器驱动管。 固态继电器输入端接收信号后，输出端产生输出信号，接触器 FC 线圈通电，当 断电时 ，接触器线圈 会产生电 压很大的反向电动势，会击穿继电器的驱动三极管。加入二极管后，线圈 产生的感应电流由二极管流过，不会产生很高的感应电压，保护了驱动三极管。 ZC 为 接触器 ZC 的常闭触点， 为防止两个接触器同时得电而导致短路，利用两个 接触 器的常闭触点 分别串在对方的工作线圈电路中，构成相互制约关系，保证电路安全可靠的工作， 起电气互锁的作用。 当 单片机 P1.3 为低电平，光耦耦合，加在 PNP 基极的 电 平为“ 0”，三极管导通， 固态 继电器导通 ， 接触器 FC 线圈得电， FC 常开触点闭合，电机反转运行，同时 FC 常开触点断开，保证正转电路处于 断 路状态。 5.电磁刹车电路 分析 如图 2-5 所示，为电磁铁刹车电路， 电路主要由 74AC00、比较器、三极管、光耦、 VMOS、电磁铁线圈，续流二极管、稳压管、电阻电容器件构成。 P3.7 为低压刹车控制引脚， P3.5 为高压刹车开关控制引脚，两引脚发出的电平，经放大比较后，为 VMOS 驱动管提供基极电压，驱动电磁铁线圈，使系统刹车。 （ 1）其中 74AC00 为双列 14 脚与非门，为节省元件， 将其中两对作为非门使用，两对作为与非门使用。 第 10 页 图 2-5 电磁铁刹车电路 （ 2）与电磁铁线圈并联的二极管起续流保护作用，电磁铁线圈断电 时 会产生很大的反向电动势，会击穿电磁铁驱动 VMOS 管，加上续流二极管，电路断路 时，线圈产生的反向电动势使二极管处于正 向 导通状态，构成回路，大大减小了线圈两端的反向电动势，保护 VMOS 管 。 表 2-2 电磁铁导通情况 （ 3） 开 低压 刹车时， P3.7 置 1，关刹车时，将 P3.7 置 0。 （ 4）开高压刹车时， P3.5 置 0，关刹车时，将 P3.7 置 1。 （ 5）若流过两比较器的电平均为高电平，流过 U23C、 U23D 后，输出高电平，光电 耦合器不导通， VMOS 管基极为高电平， VMOS 管导通，电磁铁线圈通电，系统刹车。其余导通情况见表 2-2。 6.停止、六项自停电路分析 该电路是用于系统织布过程中，故障发生时，停止主电机运转，使织布机刹车的控制电路。该电路主要检测故 障包括：织布 机 断纬、电机过热、左、右捻边纱、缠纬纱断纱、卷布筒张力过大，以及织布长度达到设定值时的系统停车。电路如图 2-6 所示。 （ 1）断纬电路分析 如图 2-7 所示，电机每转一圈，接近开关产生一个脉冲信号，同时，喷嘴喷出纬纱，探纬传感器也产生一个脉冲信号，探纬器接收到两个脉冲信号，说明织布机运行正常。若探纬器只接收到接近开关信号，没有接收到探纬传感器信号，说明断纬，这时探纬器立即发出停车信号，刹车开关 A B Z 刹车 开（分） 1 1 1 开 关（合） 1 0 0 关 开 0 1 0 关 关 0 0 0 关 第 11 页 切断主电机电源，随后发出刹车信号，刹住织布机。其中刹车信号有两 种 产生方式：一是由探纬器产生的刹车信号（ J24 端），则 织布机在电机运转当圈刹车；二是由接近开关产生的刹车信号（ PS 端），则织布机在电机运转的下一圈刹车。 图 2-6 停止、六项自停电路 （ 2）五项自停电路分析 织布机运行时，将开关 S7 闭合，当强电电路中电机过载发热，热继电器动作，使热继电器常开开关 S1 闭合，五项自停电路导通，三极管基极为高电平，三极管导通，自停指示灯亮，单片机 P1.7 脚为低电平，切断主电机电源，刹住织布机。当发生左、右捻边纱、缠纬纱断纱、卷布筒张力过大时，相应的保护开关 S3、 S2、 S4、 S5 开关闭合，使五相自停电路导通，切断主电机电源，随后发 出刹车信号，刹住织布机。 （ 3）计长电路分析 当织布长度达到设定值时，织布机计长输入开关自动闭合，计长电路导通，计长指示灯亮，同时光电耦合器耦合，单片机 P1.7脚为低电平，切断主电机电源，刹住织布机。 （ 4）手动停车电路分析 当需要手动停车时，按下停止按钮，停车电路导通，单片机 P1.7 脚为低电平，切断主电机电源，刹住织布机。 2.3 整流电路设计 如图 2-8 所示，原理图控制系统中的直流电源有四个， +5V 单片机工作电压， +12V 探纬器工作电压， +12V 控制按钮工作电压， +110V 电磁铁刹车工作电压，四个电压是由 交流 380V 电压整流而来。整流电路的作用就是将交流电变换成直流电，完成这一任务主要是靠二极管的单向导通作用。 第 12 页 图 2-7 压水及故障检测示意图 （ 1）由四个二极管组成的二极管整流桥，对经过整流变压器变压的 交流电整流，在交流电压的正、负半周，二极管两两导通，将交流电压 转换成两个同极性的单向脉动性直流电压。 （ 2）将两个电容并联在一个电阻两端，组成型滤波电路，滤去整流输出 电压中的纹波，由于电容在电路中有储能作用，并联的电容器在电源 电压升高时，能把部分能量储存起来，当电源电压降低时，就能把能量释放出来，使负 载电压比较平滑，即电容具有平波的作用。 （ 3） 78LXX 是三端式集成稳压器，作用是使输出的电压不受负载变化和电网电压波动的干扰的影响而保持恒定不变。 （ 4）其后的电解电容也起到了减小稳压电源输出端由输入电源引入的低压干扰。 2.4 强电控制电路 如图 2-9 所示，强电部分主要包括电气保护元件、 接触器开关 、电机等， 能够实现电气保护，控制风扇电机启动，控制主电机正、反转，星、三角启第 13 页 动，为直流电源提供交流电压。 图 2-8 整流电路 （ 1） QF 为低压断路器，俗称自动开关，是低压配电系统和电力拖动系统中的重 要器件 。它相当于刀开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合，集控制与多种保护于一身，具有操作安全、使用方便、工作可靠、安装简单、分断能力高等优点。其中热脱扣器起过载保护、电磁脱扣器起短路保护、欠压脱扣器起欠压保护作用。 （ 2） FR 为热继电器，是利用电流热效应原理来切断电路的保护器件。用来对连续运行的电动机实现过载和断相保护，以防电动机过热而烧毁。 （ 3） 开关 C、 ZC、 FC、 CY、 C 都是 接触 器的常开触点，控制电机运转。 接触 器 C 线圈得电， C 的常开触点闭合，风扇电机运行。 接触 器 ZC、 CY线圈得电， ZC、 CY 的常开触 点闭合，电机正转并星形启动运转。 接触 器 ZC、C线圈得电， ZC、 C的常开触点闭合，电机正转并三角形启动，当 接触 器ZC、 CY 线圈得电， ZC、 CY 的常开触点闭合，绕组实现星形接法，电机转入正第 14 页 常运转。该电路的转换是由单片机控制的。 图 2-9 强电控制电路 第 15 页 第 三 章 软件部分的设计 织布机控制系统的软件设计，是以 89C2051 单片机为控制核心， 主要 运用了 芯片的并行 I/O 口功能、定时器 /计数器功能和中断功能。 3.1 主 程序设计 1. 主程序流程图 （如图 3-1所示） 图 3-1 主程序流程图 第 16 页 （图 3-1 续） 第 17 页 （图 3-1 续） 第 18 页 2.初始化程序的编写 程序初始化的编写，主要包括以下几个部分： 设定 I/O 口的初始状态 设定定时器的工作方式 选择工作寄存器组 开 CPU 中断 清有关标志位 编写 程序 清单 如下： ORG 0000H AJMP MAIN ； 复位入口转入主程序 ORG 0003H AJMP IN0 ； IN0 中断入口地址为 0003H ORG 000BH AJMP TT0 ；定时器 0 中断入口地址为 000BH ORG 001BH AJMP TT1 ；定时器 1 中断入口地址为 001BH ORG 0030H MAIN: CLR P1.5 ；关探纬器 CLR P3.5 ；开刹车 MOV TMOD, #10H ；定时器 0 模式 0，定时器 1 模式 1 SETB EA ；开中断 CLR IT0 ；电平触发 MOV A, #00H ；清全部标志位 MOV 21H, A 其中标志位有四个： 08H 为时间常数标志位， 09H 为风机标志位， 0AH为电机正转标志位， 0BH 为中断发生标志位，分别存放在以 21H 为地址的单元格内。 3.主程序清单 第 19 页 L1: SETB P3.7 ； 刹车开关开？ JNB P3.7,L1 MOV TL0,#18H ； 开刹车，开定时器 0，低压刹车 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 SETB TR0 L2: JNB P3.4,L8 ； 风机启动？ JB P3.1,L4 ； 正电动？ CLR TR0; CLR ET0 ； 关定时器 0 SETB P3.5 ； 关刹车 JNB P3.7,L1 ； 刹车开关开？ LCALL T20M CLR P1.2 ； ZC动作 CLR P1.0 ； CY动作 L3: JNB P3.1,L3 ； 等按钮释放 SJMP L6 L4: JB P3.0,L7 ； 反点动？ CLR TR0 ； 关定时器 0 CLR ET0; SETB P3.5 ； 关刹车 JNB P3.7,L1 ； 刹车开关开？ LCALL T20M CLR P1.3 ； FC动作 CLR P1.0 ； CY动作 L5: JNB P3.0,L5 ； 等按钮释放 L6: SETB P1.0 SETB P1.2 ； 关电机 第 20 页 SETB P1.3 CLR P3.5 ； 开高压刹车 LCALL T500M MOV TL0,#18H MOV TH0,#0F9H ； 开定时器 0，低压刹车 SETB ET0 SETB TR0 L7: JB P3.7,L2 ； 刹车开关开？ CLR TR0 CLR ET0 ； 关刹车，关定时器 0 SETB P3.5 LJMP L1 L8: CLR P1.4 ； 启动风机 SETB 09H ； 风机标志位置 1 L9: CLR 0BH ； 中断标志发生位清 0 JNB 09H,L2 ； 风机标志位 1？ JB 0AH,L10 ； 正转标志位 1？ JB P3.7,L10 ； 刹车开关开？ LJMP L17 L10: JNB P3.1,L11 ； 正转按钮按下？ LJMP L15 L11: SETB 0AH ； 正转标志位置 1 CLR TR0 CLR ET0 ； 关刹车，关定时器 0 SETB P3.5 CLR P3.7 JB P1.6,L12 ； -Y？ p1.6为高电平时，转动作 LCALL T20M ； 延时 20ms 第 21 页 CLR P1.2 ； ZC、 C动作 CLR P1.1 LCALL T500M ； 延时 0.5m MOV TL1,#0B0H ； 开探纬灯 MOV TH1,#3CH SETB ET1 ； 开定时器 1 SETB TR1 SETB EX0 ； 开 IN0 LJMP L13 L12: LCALL T20M CLR P1.2 ； ZC、 C动作 CLR P1.1 LCALL T500M; MOV TL1,#0B0H ； 开探纬灯 MOV TH1,#3CH SETB ET1 ； 开定时器 1 SETB TR1 SETB EX0 ； 开 IN0 LCALL T1S LCALL T1S ； 延时 3S LCALL T1S JB 0BH,L13 ； 中断发生？ CLR EX0 ； 关中断 JB 0BH,L13 ； 中断发生？ SETB P1.1 ； 关 C CLR P1.0 ； 开 CY SETB EX0 ； 开 IN0 L13: JB P1.7,L9 ； 停止、六项自停？ ; 第 22 页 CLR EX0 ； 关中断 JB 0BH,L9 ； 中断发生？ SETB P1.0 SETB P1.1 ； 关全部电机 SETB P1.2 SETB P1.4 L14: JNB P3.3,L14 ； 等待接近开关信号 CLR P3.5 ； 开高压刹车 SETB P3.7 CLR TR1 CLR ET1 ； 关定时器 1中断，关探纬灯 CLR P1.5 LCALL T500M MOV TL0,#18H ； 开定时器 0，低压刹车 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 SETB TR0 CLR 09H ； 风机标志位清 0 CLR 0AH ； 正转标志位清 0 LJMP L9 L15: JB 0AH,L13 ； 正转标志位 1？ JB P1.7,L9 ； 停止？ SETB P1.4 ； 关风机 CLR 09H ； 风机标志位清 0 L17: SETB P1.4 ； 关风机 CLR 09H ； 风机标志位清 0 CLR TR0 ； 关定时器 0 CLR ET0 第 23 页 SETB P3.5 ； 关刹车 LJMP L1 3.2 子 程序设计 1.INT0中断子程序流程图（如图 3-2所示）及程序 清单 IN0: JB 0BH,LIN02 ； 中断发生标志 发生位为 1，转 LIN02 SETB P1.0 SETB P1.1 ； 关全部电机 SETB P1.2 SETB P1.4 LIN01: JNB P3.3,LIN01 ； 等待接近开关信号 CLR P3.5 ； 开高压刹车 SETB P3.7 CLR TR1 ； 关定时器 1 CLR ET1 SETB P1.5 ； 开探纬灯 CLR 09H ； 风机标志位清 0 CLR 0AH ； 正转标志位清 0 CLR EX0 ； 关 IN0 SETB 0BH ； IN0发生标志位置 1 LCALL T500M MOV TL0,#18H ； 低压刹车 MOV TH0,#0F9H SETB ET0 ； 开定时器 0 SETB TR0 LIN02: RET1 ； 中断返回 2.定时器 0（ T0）中断子程序流程图 3-2 INT0中断子程序流程图 （如图 3-3所示） 及程序 清单 TT0: JNB 08H,LL0 ； 时间常数标志位为 0，转 LL0 第 24 页 SETB P3.5 ； 关刹车 MOV TL0.#00H ； 关 0.8ms MOV TH0,#0E7H CLR 08H ； 时间常数标志位清 0 RETI ； 中断返回 LL0: CLR P3.5 ； 开刹车 MOV TL0,#18H ； 开 0.2ms MOV TH0,#0F9H SETB 08H RETI 定时器 0中断主要控制电磁铁 的 刹车电压。系统每个机器周期的刹车时间为 1ms,刹车时，加在电磁铁上的电压为 110V，系统停车后，加在电磁铁上的平均电压仅为 24V。这种转换就 是利用了定时器 0 的中断功能，当系统开刹车后，定时器 0中断程序启动，系统定时 0.2ms时间刹车，刹车电压为 110V，系统停车后，定时器设定 0.8ms的时间关刹车，使加在电磁铁上的电压降压，通过定时器 0的中断控制，使电磁铁线圈处于通 断 通 断的工作状态，使加在电磁铁上的平均电压为 24V。 设定定时器定时时间为 0.2ms和 0.8ms，由单片机主频为 12MHZ 时， 最大的定时时间为 ： 方式 0 13m a x 2 1 8 . 1 9 2T u s m s 图 3-3 T0中断子程序流程图 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，可选择定时器 0工作在方式 0下，第 25 页 由公式 1312 ( 2 )o scTaf 计算的定时器初值分别为： 定时 0.2ms的初值计算： 132 0 . 2 / 1 7 9 9 2 0 9 1 8T C m s u s F H 即 TH0应装 #0F9H;TL0 应装 #18H。 定时 0.8ms 的 初值计算： 132 0 . 8 / 1 7 3 9 2 0 7 0 0T C m s u s E H 即 TH0应装 #0E7H;TL0 应装 #00H。 3.定时器 1 中断子程序流程图（如图 3-4所示）及程序清单 图 3-4 T1中断子程序流程图 第 26 页 TT1: JNB 0CH,LL1 SETB P1.5 ； 开探纬指示灯 MOV TL1,#0B0H ； 置 50ms时间常数 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 定时器 1中断主要控制探纬灯（织布指示灯）的闪烁，织布机正常工作时，探纬灯要不停的闪烁。设定定时器定时亮灯 50ms 后，再关灯 50ms,如此反复闪烁。根第 27 页 据工作方式下的最大定时时间值判定，选用工作方式 1， 由公式1612 ( 2 )o scTaf 计算定时器初值为： 162 5 0 / 1 1 5 5 3 6 3 0T C m s u s C B H ， 即 TH1应装 #3CH； TL1应装 #0B0H。 4. 确定 定时器 方式寄存器 TMOD 控制字及各控制位的值 ： 定时器 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 为 #10H 置 TRx=1，启动计数。 置 ETx=1,允许定时器 /计数器中断。 置 EA=1， CPU 开中断。 置 IT0=0， 0INT 电平触发。 5.延时子程序的调用 软件设计中使用的延时程序为多重循环的子程序，所谓多重循环，就是在循环程序中还嵌套有其它循环程序。 以 20 ms 延时程序为例进行说明，单片机主频为 12MHz，一个机器周期为 1us,执行一条 DJNZ Rn， rel 指令的时间为 2us,延时 20ms 的子程序如下： T20M: MOV R1, #27H ； 20ms 延时子程序 TM1: MOV R0, #OFFH TM2: DJNZ R0, TM2 ； 2us*255=510us DJNZ R1, TM1 ； 510us*39=19890us RET 其延时时间计算方法如下： 27H=39D， 0FFH=255D 2 2 5 5 3 9 1 9 . 8 9u s m s 第 28 页 第 四 章 Protel 99SE 的应用 4.1 Protel 99SE 的简介 Protel 99SE（运行画面如图 4-1）是澳大利亚 Protel Technology 公司推出的一 个全 32 位的电路板设计软件。该软件功能强大，人机界面友好，使用该软件设计者可以容易的设计电路原理图、画元件图、设计电路板图、画元件封装图和仿真，是业内人事首选的电路板设计工具。 图 4-1 Protel 99SE 运行画面 4.2 如何用 protel 画原理图 4.2.1 原理图的设计步骤 （ 1） 设计原理图的设计环境。包括图纸大小、捕捉栅格、电气栅格、模板设置等。 （ 2） 放置元件。将电气和电子元件放置到图纸上。 （ 3） 原理图布线。将放置在原理图上的元件用导线连接起来，连接应符合电气规格。 （ 4） 编辑与调整 。编辑元件属性，包括元件名、参数、封装图等。调 整元件和导线的位置等。 （ 5） 检查原理图。使用 Protel 99SE 的电气规则检查功能检查原理 图的连接是否合理与正确，给出检查报告。有错误进行改正。 第 29 页 （ 6） 生成网络表。原理图网络表就是元件名、封装、参数及元件之间的连接表，通过网络表确认各元件之间的连接关系。 （ 7） 打印输出。 4.2.2 画原理图 （ 1） 启动 Protel 99SE。点击图标 进入 Protel 99SE 设计环境。 （ 2） 建立数据库文件。选择 File/New Design 菜单，选择保存文件路径，输入数据库文件名、选择储存方式，点 OK 后，进入图 4-2 窗口。 图 4-2 建立数据库后的窗口 （ 3） 建立原理图文件。选择 File/New 菜单，在图 4-3 窗口中选择Schematic Document(原理图文件 )，然后点 OK。双击新建的 文件，进入原理图设计窗口，如图 4-4 所示。 （ 4） 设置元件库 画图前应在元件库管理器中放置一些元件库，进入元件库管理器，单击 Add/Remove 按钮，在图 4-5 的窗口中选择 Design Explorer/Library/Sch 路径，选择常用的元件库文件。单击 OK,元 件库将在元件库管理器窗口中显示。 一般常用元件在 miscellaneous Device. ddb 库中。 TTL 与 COMS 数字集成电路在 TI Databooks 库或 NSC Databooks 库中找。运算放大器和稳压电源电路在 NSC analog.ddb 中找。在实际画图过程中，若元件是元件库中没有的，在图 4-3 窗口中选择 Schematic Library Document 图标，建立 Schlib1自己绘制元件。 第 30 页 图 4-3 建立文件窗口 图 4-4 原理图设计窗口 （ 5） 其余按 4.2.1 步骤进行绘 图。 4.3 织布机控制系统总原理图 织布机控制系统的总原理图主要 由强电部分、主控制电路部分、整流电路部