高速喷水织布机单片机控制系统设计【原理图+毕业论文】

高速喷水织布机单片机控制系统设计

51页 14000字数+论文说明书+任务书+开题报告+电路图【详情如下】

主控 整流.PCBDOC

主控 整流.SchDoc

任务书（89C51）.doc

原理图（A3）.doc

总原理图.SchDoc

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高速喷水织布机单片机控制系统设计开题报告.doc

高速喷水织布机单片机控制系统设计论文.doc

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Protel DXP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

    This paper presents the work principle and the design of the high-speed water jet loom and the design process of the control system,including the dardware and the software,and how to protract the circuit principle fig and PCB.

    The hardware control circuit of the water jet loom include:the main control circuit,the malfunction check circuit,the electromagnetism brake circuit,the commute circuit,and the strong electricity circuit.The main control circuit impose the 89C51 singlechip to control the positive and negative reversal of the direct electromotor,wiht point reversal,and the start  and stop of two fans. The malfunction check circuit is used to examine the break of the latitude, left and right side to twist the break yarn, the high temperature of the electrical engineering, the powerful strain of the sari tube and so on. The electromagnetism brake circuit controls the braking movement of the loom’s brake installation and the conversion of the high and low brake voltage.The commute circuit would conversion AC to DC.The strong electricity circuit control the positive and negative reversal of the direct electromotor and the conversion of the startup mode ,which can choose Y or △.

     The software control classify main program ,intermit subprogram and time-lapse subprogram.

     This design adopt the singlechip to control the high-speed water jet loom,which has a strong agility charanter,a human operation,a high dependability.It's so cheap and has a  convenient maintain.So it can be dived into agora greatly.

Keywords：high-speed water jet loom; singlechip control; hardware design; software design

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

   5.1 Protel DXP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

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.S vaty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。

1.4 本文的结构

 本文围绕高速喷水织布机控制系统的设计，根据设计任务和要求，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 DXP绘制原理图和PCB图。全文分六章，各章内容如下：

第一章为绪论，主要介绍织布机的发展及其控制技术；

第二章为织布机概述与设计要求，主要介绍了织布机工作原理与检测要求，以及对织布机的控制要求进行阐述；

第三章为控制系统硬件电路设计部分，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、整流电路及强电控制电路部分的设计与分析；

第四章为控制系统软件设计部分，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；

第五章为Protel DXP的应用，介绍了Protel DXP，以及如何应用Protel DXP绘制系统原理图及PCB图；

第六章主要是结论，对论文的总结以及做毕业设计的感想。第二章  织布机概述与设计要求

2.1 喷水织布机概述

2.1.1 喷水织布机简介

    织布机分梭织机、喷水织机和喷气织机，由于梭织惯性大、效率低，基本已淘汰，目前织布机多为喷水织机和喷气织机，两者工作原理基本相同。

2.1.2 喷水织布机喷纱原理

    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好的上下交替运动的一根根经纱，交织过程中，经纱边交替上下运动边向前移动，每上下交替运动一次，高压水喷出一根纬纱，经纱和纬纱绕在各自纱台上，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。如图2.1所示。

2.2 检测的内容与要求

在织布过程中，遇到故障必须立即停车，需检测到故障有：

    1）断纬。如图2.2所示。在正常工作中，每喷水一次，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，以免经纱继续向前移动，造成排除故障重新开机后纬纱不连续，出现次品。

    2）电机过热。当电机工作温度过高，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，需停止、刹车。

除了上述故障发生的需要停车外，当织布长度达到设定长度的也要立即停车。

第六章 结  论

6.1论文总结

    1.主要工作及结论

1)了解了喷水织布机的工作原理和要求，按照任务书设计出单片机控制系统。

2)利用89C51单片机进行设计，对其各引脚功能了解加深。

3)根据电路要求设计主控电路、整流电路以及强电电路等。实现了电机的正反转、正反点动、星/三角启动的转换、风机的启停、指示灯的控制、故障的检测等功能。

4)结合硬件电路设计了控制系统的主程序、中断子程序和延时子程序等。

5)使用Protel DXP软件绘制了电路原理图和PCB图。

6)对相关的英文资料进行翻译。

采用单片机来控制织布机系统，使其更有效率地高速运转。单片机编程对故障检测精确度大，可随时停机排除故障，这样可以提高织物品质，并且灵活性大，操作具有人性化，可靠性高，价格低廉。

 2.存在的问题

对此设计要应用到实际中，还不现实，首先无法验证和调试；其次，对于PCB板要能做出实体还需修改。

6.2感想

通过这三个多月的毕业设计，使我收益破深。毕业设计是对自己大学四年的学习进行的一次综合应用，能增自己的动手能力，使其不只是停留于对理论知识的认识，把所学的知识运用到实践中，可以锻炼其思维能力以及自学能力，使得理论知识更加深刻。

我的课题是高速喷水织布机单片机控制系统设计，要求有硬件跟软件。接触了很多前所未见的知识，但确实是一次知识的综合，很多已经忘记的知识需要重新拾起。硬件部分用到电力电子技术、模电、电气控制、Protel等方面的知识，软件方面主要是单片机编程，主程序、中断子程序、延时子程序的编写。 其实这是一次再学习的过程，很多知识得到巩固。

从收集资料到最终完成设计和论文，遇到不少问题，知道问老师问同学，解决之后如获至宝。三个多月说短也不短，这就需要很大的耐心、细心，同时锻炼了自己的意志。在绘制PCB板的过程中，很可能因为一个细节导致PCB图出不来。虽然不够完善，但学到了很多。做任何事都不能浮躁，要踏踏实实的。

这次毕业设计对以后的人生是一次很好的锻炼，相信自己可以同样通过自身的努力达成自己的梦想。

致谢

本设计高速喷水织布机单片机控制系统设计工作是在我的导师华茂发副教授的精心指导和悉心关怀下完成的，在我的学业和设计工作中无不倾注着导师辛勤的汗水和心血。华老师对我不厌其烦的讲解和教诲换来了我对知识的掌握，老师严谨的治学态度、渊博的知识和无私的奉献精神使我深受启迪。他不仅教会我丰富的专业知识，同时也教会我独立学习。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。在设计过程中，黄飞、刘颖等同学给予了很大的帮助，在这里我要向他们表示深深的感谢。

 在多年的学习生活中，还得到了许多学院领导、系领导和老师的热情关心和帮助，在此深表谢意。

在日常学习和生活中，舍友和同窗都给予了我很大帮助，十分感谢。

我还要感谢我的父母和亲人，他们在我的学业中给了我莫大的鼓励、关爱和支持。

最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！

衷心地感谢在百忙之中评阅我的论文和参加答辩的各位老师！   

参 考 文 献

1．彭为．单片机典型系统设计实例精讲　．北京电子工业出版社，2006.5

2. 郁汉琪.电气控制与可编程序控制器应用技术.南京：东南大学出版社，2006.3

3．李朝青.单片机原理与接口技术.北京：北京航空航天出版社，1999.3

4．王兆安等.电力电子技术（第四版）.西安：西安交通大学出版社，2005.7

5. 邵群涛.电气制图与电子线路CAD. 北京：机械工业出版社，2005.8

6.  赵德安等.单片机原理与应用.北京：机械工业出版社，2004.9

7. ATMEL.8-bit Microcontroller with 2K Bytes Flash-AT89C2051, 0368D-B,1997

8. 康华光.电子技术基础模拟部分（第四版）.北京：高等教育出版社，1998

9. 胡汉才.单片机原理及其接口技术.北京：清华大学出版社，1996

10.余永权.单片机应用系统的功率接口技术.北京：北京航空航天大学出版社，1992.9