PIC16F874在喷织机控制系统中的应用

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正在运行的纺织机因故障、交班等其他原因需要停机后，再开机时就会出现纬线之间不均匀现象，不是2条纬线之间间隙过大，就是间隙太小，结果都会使所织布匹出现次品，虽然一次停机造成损失不太大，但由于停机是经常性的，积累起来的损失就大了。所以需要在每次重新开机前对纬线进行松紧调整，由于其精度高，手动调整很难调到最佳状态，且费时费力。本控制器基于PIC16F874单片机设计了纺织机松紧度调整控制器，成功地解决了该问题。具有精度高、运行可靠方便、性价比高等优点。
1　控制器工作原理
松紧度调整控制器是一个独立的控制部件，安装在纺织机的机身上，其控制系统由检测电路、输出控制电路、设定显示电路等几部分组成。控制器原理框图如图1所示。



纺织机在正常运行时，调整离合器在单片机PIC16F874的控制下，处于可靠分离状态，以保证纺织机的正常运行。当因故停机后需再次开机时，按下调整按钮，系统发出调整信号使调整离合器控制电路工作，调整离合器处于啮合状态，此时调整电机在系统的控制下进行正转、反转、正反转和反正转，调整纬线松紧量使其疏密合适（其松紧量由工人根据所织物的不同事先设定，并存储在E2PROM中），调整结束后，使调整离合器由回到分离状态，并显示松紧调整结束信号。当启动纺织机时调整离合器被锁定在分离状态。
2　硬件电路设计
根据系统的功能，可靠控制是前提，精度是关键。硬件力求结构简单提高可靠性，而精度通过精密变速机构和检测电路保证。以下将对控制系统的微处理器（MCU）的选择及检测部分、控制部分、设定与显示部分的设计进行介绍。部分硬件电路如图2所示。



2．1　MCU选择
由于系统的调整精度要求高，能方便地设定调整量并能起掉电保护作用。美国Microchip公司的PIC16F874单片机能满足系统的这些要求。PIC16F874内含10 b A／D转换，速度高，价格便宜，他带有128 B的电可擦写的E2PROM存储器，能方便写入调整量以备后用。16F874还有看门狗，保证系统程序运行的可靠性，同时同步串行模块（SSP）为以后与工控机联网奠定基础。
2．2　检测电路
检测部分主要完成对调整离合器的状态、纺织机等检测，同时采用光电编码器提高了检测精度，为了保证MCU的安全，所有检测信号都通过光耦和MCU连接。其电路如图2所示。
2．3　调整量设定与显示
为了提高调整精度，采取了以下措施：采用精密的齿轮减速机构；提高PIC16F74工作频率为20 MHz，一条指令执行时间只有1μs，从而提高了调整精度。如图3所示。显示电路用于显示设定调整量。单片机的RD0～RD6作为数码管段选信号， RE0～RE2作为数码管片选信号，DS1用于显示正转、反转、正反转和反正转；DS2，DS3显示设定的调整量。具体调整量通过S1，S2，S3，S4 按键设定来实现。






2．4　控制电路
本系统完成的控制有主电机锁定、离合电机、调整电机。分别由单片机I／O端口RA0，RA1，RA2和RA3输出控制。为了保证单片机的安全，所有输出的控制信号经过光耦隔离、三极管放大驱动控制继电器和场效应管，使纺织机达到快速可靠的控制，以保证调整精度。
3　软件设计
在软件设计中，采用模块化结构。整个程序由主程序及各个功能子程序、中断服务程序组成。系统软件流程图如图4所示，主要包括初始化调整量设定、显示，检测控制离合器的工作状态，调整电机工作状态控制。
该系统结构简单，运行稳定可靠，控制精度高，具有完善的保护功能，并为以后的技术改进留有一定的资源，成本低，经用户使用后反映良好。