PIC16F874在噴織機控制系統(tǒng)中的應用

1　控制器工作原理

松緊度調(diào)整控制器是一個獨立的控制部件，安裝在紡織機的機身上，其控制系統(tǒng)由檢測電路、輸出控制電路、設定顯示電路等幾部分組成。控制器原理框圖如圖1所示。

紡織機在正常運行時，調(diào)整離合器在單片機PIC16F874的控制下，處于可靠分離狀態(tài)，以保證紡織機的正常運行。當因故停機后需再次開機時，按下調(diào)整按鈕，系統(tǒng)發(fā)出調(diào)整信號使調(diào)整離合器控制電路工作，調(diào)整離合器處于嚙合狀態(tài)，此時調(diào)整電機在系統(tǒng)的控制下進行正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、正反轉(zhuǎn)和反正轉(zhuǎn)，調(diào)整緯線松緊量使其疏密合適（其松緊量由工人根據(jù)所織物的不同事先設定，并存儲在E2PROM中），調(diào)整結(jié)束后，使調(diào)整離合器由回到分離狀態(tài)，并顯示松緊調(diào)整結(jié)束信號。當啟動紡織機時調(diào)整離合器被鎖定在分離狀態(tài)。

2　硬件電路設計

根據(jù)系統(tǒng)的功能，可靠控制是前提，精度是關(guān)鍵。硬件力求結(jié)構(gòu)簡單提高可靠性，而精度通過精密變速機構(gòu)和檢測電路保證。以下將對控制系統(tǒng)的微處理器（MCU）的選擇及檢測部分、控制部分、設定與顯示部分的設計進行介紹。部分硬件電路如圖2所示。

2．1　MCU選擇

由于系統(tǒng)的調(diào)整精度要求高，能方便地設定調(diào)整量并能起掉電保護作用。美國Microchip公司的PIC16F874單片機能滿足系統(tǒng)的這些要求。PIC16F874內(nèi)含10 b A／D轉(zhuǎn)換，速度高，價格便宜，他帶有128 B的電可擦寫的E2PROM存儲器，能方便寫入調(diào)整量以備后用。16F874還有看門狗，保證系統(tǒng)程序運行的可靠性，同時同步串行模塊（SSP）為以后與工控機聯(lián)網(wǎng)奠定基礎。

2．2　檢測電路

檢測部分主要完成對調(diào)整離合器的狀態(tài)、紡織機等檢測，同時采用光電編碼器提高了檢測精度，為了保證MCU的安全，所有檢測信號都通過光耦和MCU連接。其電路如圖2所示。

2．3　調(diào)整量設定與顯示

為了提高調(diào)整精度，采取了以下措施：采用精密的齒輪減速機構(gòu)；提高PIC16F74工作頻率為20 MHz，一條指令執(zhí)行時間只有1μs，從而提高了調(diào)整精度。如圖3所示。顯示電路用于顯示設定調(diào)整量。單片機的RD0～RD6作為數(shù)碼管段選信號， RE0～RE2作為數(shù)碼管片選信號，DS1用于顯示正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、正反轉(zhuǎn)和反正轉(zhuǎn)；DS2，DS3顯示設定的調(diào)整量。具體調(diào)整量通過S1，S2，S3，S4 按鍵設定來實現(xiàn)。

2．4　控制電路

本系統(tǒng)完成的控制有主電機鎖定、離合電機、調(diào)整電機。分別由單片機I／O端口RA0，RA1，RA2和RA3輸出控制。為了保證單片機的安全，所有輸出的控制信號經(jīng)過光耦隔離、三極管放大驅(qū)動控制繼電器和場效應管，使紡織機達到快速可靠的控制，以保證調(diào)整精度。

3　軟件設計

在軟件設計中，采用模塊化結(jié)構(gòu)。整個程序由主程序及各個功能子程序、中斷服務程序組成。系統(tǒng)軟件流程圖如圖4所示，主要包括初始化調(diào)整量設定、顯示，檢測控制離合器的工作狀態(tài)，調(diào)整電機工作狀態(tài)控制。

該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，運行穩(wěn)定可靠，控制精度高，具有完善的保護功能，并為以后的技術(shù)改進留有一定的資源，成本低，經(jīng)用戶使用后反映良好。