【文章內(nèi)容簡介】 0條引腳，其中 15 條 I/O 引腳， P1 口共 8腳，為準(zhǔn)雙向端口，P3口對外只有 7腳，也為準(zhǔn)雙向端口，并且保留全部 P3 口的第二功能。 2）引腳 XTAL1 和 XTAL2 接外部振蕩器信號，即把外部振蕩器的信號直接連到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。此主控電路中使用了 12MHz 晶振，則根據(jù)單片機 CPU的工作時序，其 4 個周期的具體值計算如下： 振蕩周期 =1/12us ； 時鐘周期 =1 /12 2 1 / 6us us?? ； 機器周期 =1 / 12 2 6 1us us? ? ?； 指令周期 =1 (1 ~ 4) 1 ~ 4us us??。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 圖 89C2051 引腳圖 3) 芯片工作電壓為 5V, 其中電源正與地線之間接入了大小為 104uF 的瓷片電容，這樣接的原因是可以抗干擾。 89C2051 主要性能如下： 1）與 MCS51 產(chǎn)品兼容。 2） 2KB 的在線可重復(fù)編程快閃存儲器，壽命可達(dá) 1000 次寫 /擦除周期。 3）寬工作電壓范圍為 — 6V。 4）全靜態(tài)工作方式： 0HZ— 24MHZ。 5）兩級程序存儲器加密。 6） 128 8 位 SRAM。 7） 15 條可編程 I/O 線。 8） 2 個 16 位定時器 /計數(shù)器。 9） 5 個中斷源。 10）可編程串行通道。 11）可直接驅(qū)動 LED。 12）有片內(nèi)精密模擬比較器。 CPU 引腳分配 根據(jù)控制要求 ,89C2051 各引腳應(yīng)用分配情況見表 控制按鈕電路 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 控制按鈕主要包括 :復(fù)位按鈕、主電機的正反轉(zhuǎn)，正反點動按鈕、風(fēng)機起動按鈕、剎車開關(guān)、停車按鈕?？刂瓢粹o電路和 CPU 之間是通過光電耦合器連接的，如圖 所示。 表 引腳應(yīng)用說明 引腳名稱 引腳應(yīng)用說明 引腳名稱 引腳應(yīng)用說明 VCC 接單片機工作電壓 +5V 控制主電機反轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)點動） GND 接地 控制主電機正轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)點動） 控制繼電器 CY 輸出電路 控制系統(tǒng)停車 控制繼電器 CΔ輸出電路 控制接近開關(guān)信號 控制繼電器 ZC 輸出電路 控制兩風(fēng)機的啟動 控制繼電器 FC 輸出電路 控制高壓剎車 控制繼電器 C 輸出電路 剎車開關(guān)信號 控制探緯指示燈 XTAL1 接振蕩器 控制主電機 YΔ啟動 XTAL2 接振蕩器 控制系統(tǒng)停止、六項自停 圖 光耦接口電路 圖中，當(dāng)開關(guān)閉合時，發(fā)光二極管通電發(fā)光，受光部分受光導(dǎo)通，光耦輸出端為低電平（與 89C2051 的連接端）；當(dāng)開關(guān)斷開，光耦輸入端電流為 0，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，輸出相當(dāng)于開門，光耦輸出端為高電平。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 光電二極管正常工作時的工作電流是十毫安左右，當(dāng)工作電壓為 12V 時，在電路中電阻值為 3K的電阻，這樣流過光電二極管的電流就是 4 毫安，因此電阻的作用就是限流保護。 故障檢測 電路 該電路是用于系統(tǒng)織布過程中，當(dāng)故障發(fā)生時，能使織布機及時停機。該電路主要檢測故障包括：織布機斷緯、電機過熱、左、右捻邊紗、纏緯紗斷紗、卷布筒張力過大，以及織布長度達(dá)到設(shè)定值時的系統(tǒng)停車。電路如圖。 （ 1）斷緯電路分析 如圖 所示，電機每轉(zhuǎn)一圈，接近開關(guān)產(chǎn)生一個脈沖信號，同時，噴嘴噴出緯紗，探緯傳感器也產(chǎn)生一個脈沖信號，探緯器接收到兩個脈沖信號，說明織布機運行正常。若探緯器只接收到接近開關(guān)信號，沒有接收到探緯傳感器信號，說明斷緯，這時探緯器立即發(fā)出停車信號，由 CPU 發(fā)出信號切斷主電機電源， 隨后探緯器發(fā)出剎車信號，再由 CPU 發(fā)出信號打開剎車剎住織布機。剎車信號有兩種產(chǎn)生方式，除了上述剎車信號產(chǎn)生方式以外，還可以由接近開關(guān)產(chǎn)生的剎車信號進(jìn)行剎車，不過是在織布機運轉(zhuǎn)的下一圈剎車。 圖 故障檢測電路 （ 2）五項自停電路分析 織布機運行時，將開關(guān) S7 閉合，當(dāng)強電電路中電機過載發(fā)熱，熱繼電器動作，使熱繼電器常開開關(guān) S1 閉合，五項自停電路導(dǎo)通，三極管基極為高電平，三極管導(dǎo)通，五項自停指示燈亮，單片機 腳為低電平，切斷主電機電源，剎住織布機。同樣 ,當(dāng)發(fā)生左、右捻邊紗、纏緯紗斷紗、卷布筒張力過 大時，相應(yīng)的保護開關(guān) S S S S5 閉合，使五相自停電路導(dǎo)通，切斷主電機電源，隨后發(fā)出剎車信號，剎住織布機。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 圖 壓水及故障檢測示意圖 （ 3）計長電路分析 當(dāng)織布長度達(dá)到設(shè)定值時，織布機計長輸入開關(guān)自動閉合，計長電路導(dǎo)通，計長指示燈亮，同時光電耦合器耦合，單片機 腳為低電平，切斷主電機電源，剎住織布機。 （ 4）手動停車電路分析 當(dāng)需要手動停車時，按下停止按鈕，停車電路導(dǎo)通，單片機 腳為低電平，切斷主電機電源，剎住織布機。 電機控制信號輸出電路 當(dāng)與光電耦合器連接 的引腳加低電平時，光電耦合器導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通，中間繼電器線圈得電，接觸器常開觸點閉合，電機運行。輸出電路如圖。 強電控制電路 如圖 所示，強電部分主要包括電氣保護元件、接觸器開關(guān)、電機等， 能夠?qū)崿F(xiàn)電氣保護，控制風(fēng)扇電機啟動，控制主電機正、反轉(zhuǎn)，星、三角啟動。 1） QF 為空氣開關(guān)，俗稱自動開關(guān)，是低壓配電系統(tǒng)和電力拖動系統(tǒng)中的重要器件。它相當(dāng)于刀開關(guān)、熔斷器、熱繼電器和欠壓繼電器的組合，集控制與多種保護于一身，具有操作安全、使用方便、工作可靠、安裝簡單、分?jǐn)嗄芰Ω叩葍?yōu)點。其中熱脫扣器起 過載保護、電磁脫扣器起短路保護、欠壓脫扣器起欠壓保護作用。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 2）開關(guān) C、 ZC、 FC、 CY、 CΔ都是接觸器的常開觸點，控制電機運轉(zhuǎn)。接觸器 C 線圈得電， C 的常開觸點閉合，風(fēng)扇電機運行。接觸器 ZC、 CY線圈得電， ZC、 CY 的常開觸點閉合，電機正轉(zhuǎn)并星形啟動運轉(zhuǎn)。接觸器 ZC、 CΔ線圈得電， ZC、 CΔ的常開觸點閉合，電機正轉(zhuǎn)并三角形啟動，當(dāng)接觸器 ZC、CY線圈得電， ZC、 CY 的常開觸點閉合，繞組實現(xiàn)星形接法，電機轉(zhuǎn)入正常運轉(zhuǎn)。該電路的轉(zhuǎn)換是由單片機控制的。 3）中間繼電器輸出接口電路分析（圖 ）： ①繼電器的控制 信號為單片機的邏輯電平，經(jīng)光電耦合和三極管放大后，繼電器線圈的輸入電壓為 12V，使輸出的驅(qū)動電壓能夠適應(yīng)繼電器線圈的要求。圖中 PNP 三極管為中間繼電器的驅(qū)動管。 ②繼電器動作時，對電源有一定的干擾，為了提高單片機系統(tǒng)的可靠性，在單片機和繼電器之間用光耦隔離，避免輸出部分電源變化對單片機電源的影響，減少對系統(tǒng)的干擾，提高系統(tǒng)可靠性。 ③圖中二極管為中間繼電器的續(xù)流二極管。中間繼電器線圈得電后，觸點閉合，接觸器 FC 線圈通電，當(dāng)驅(qū)動三極管截止時，中間繼電器的線圈斷電，中間繼電器線圈會產(chǎn)生反向電動勢，會擊穿繼電器的 驅(qū)動三極管。加入二極管后，構(gòu)成續(xù)流回路，保護了驅(qū)動三極管。 ④ ZC 為控制電機正轉(zhuǎn)接觸器的常閉觸點，為防止兩個接觸器同時得電而導(dǎo)致短路，利用兩個接觸器的常閉觸點分別串在對方的工作線圈電路中，構(gòu)成互鎖關(guān)系，保證電路安全可靠的工作。 圖 電機控制信號輸出電路 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 圖 強電控制電路 剎車電路設(shè)計 電磁鐵剎車電路如圖 所示，電路主要由與非門、比較器、三極管、光耦、 VMOS、電磁鐵線圈，續(xù)流二極管、穩(wěn)壓管、電阻電容等器件構(gòu)成。 為低壓剎車控制引腳， 為高壓剎車開關(guān)控制引腳，兩引 腳輸出的信號經(jīng)比較器比較后，控制 VMOS 驅(qū)動管導(dǎo)通和截止，打開和關(guān)閉電磁剎車。 圖中 74AC00 為雙列 14 腳與非門，為節(jié)省元件，將其中兩對作為非門使用，兩對作為與非門使用。 與電磁鐵線圈并聯(lián)的二極管起續(xù)流保護作用，電磁鐵線圈斷電時會產(chǎn)生很大的反向電動勢，會擊穿 VMOS 管，加上續(xù)流二極管，電路斷路時，線圈產(chǎn)生的反向電動勢使二極管處于正向?qū)顟B(tài)，構(gòu)成回路，大大減小了線圈兩端的反向電動勢，保護 VMOS 管。 若流過兩比較器的電平均為高電平，流過 U23C、 U23D 后，輸出高電平，光電耦合器不導(dǎo)通， VMOS 管柵極為高 電平， VMOS 管導(dǎo)通，電磁鐵線圈通電，系統(tǒng)剎車。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 織布機正常工作時， 置 0，使剎車處于有效狀態(tài)。發(fā)生故障時， 置 1，打開剎車。之后通過 89C2051 內(nèi)部定時器對 反復(fù)置 0 和 1， 使電磁鐵線圈處于通 — 斷 — 通 — 斷┅工作狀態(tài)，改變通、斷時間比，使線圈的平均電壓為 24V。如圖 所示。 圖 中間繼電器驅(qū)動接口電路 整流電路設(shè)計 如圖 所示，原理 圖控制系統(tǒng)中的直流電源有四個， +5V 單片機工作電壓， +12V探緯器工作電壓， +12V控制按鈕工作電壓， +110V 電磁鐵剎車工作電壓，分別是由 9V、 15V、 10V、 91V 交流電壓整流、濾波后獲得。 圖 電磁鐵剎車電路 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 圖 剎車電壓 圖中的整流橋由四個二極管組成，交流電壓的正、負(fù)半周，二極管兩兩導(dǎo)通，將交流電壓轉(zhuǎn)換成兩個同極性的單向脈動性直流電壓。 在整流橋的輸出端，將兩個電容并聯(lián)在一個電阻兩端，組成П型 濾波電路，濾去整流輸出電壓中的紋波，由于電容在電路中有儲能作用，并聯(lián)的電容器在電源電壓升高時，能把部分能量儲存起來，當(dāng)電源電壓降低時，就能把能量釋放出來，使負(fù)載電壓比較平滑，即電容具有平波的作用。 78LXX 是三端式集成穩(wěn)壓器，作用是使輸出的電壓不受負(fù)載變化和電網(wǎng)電壓波動的干擾的影響而保持恒定不變。 其后的電解電容也起到了減小穩(wěn)壓電源輸出端由輸入電源引入的電壓干擾。 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 圖 整流電路 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 第四章 控制軟件的設(shè)計 織布機控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要運用單片機 89C2051 各相關(guān) 管腳的 I/O 功能、輸入和輸出相關(guān)控制信號，以及定時器 0、定時器 1 和中斷 0 的中斷功能。 主程序設(shè)計 主程序的的功能有 :控制剎車開關(guān) ,控制風(fēng)機起動停止 ,控制主電機正反轉(zhuǎn) ,探緯指示燈的開關(guān) ,定時器的開關(guān)。 1. 主程序流程圖 根據(jù)織布機控制對象及要求，主程序流程圖如圖 所示。 開始初始化剎車開關(guān) ?開剎車 , 開定時器 0 , 低壓剎車風(fēng)機啟動 ?風(fēng)機標(biāo)志位清 0關(guān)剎車 , 關(guān)定時器 0啟動風(fēng)機風(fēng)機標(biāo)志位置 1中斷發(fā)生標(biāo)志位清 0風(fēng)機標(biāo)志位 1 ?正轉(zhuǎn) ?剎車開關(guān)開 ?NYYNYNYNBADYF關(guān)風(fēng)機NE完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) B正 轉(zhuǎn) 按 鈕 ?正 轉(zhuǎn) 標(biāo) 志 位 置 1關(guān) 剎 車 ， 定 時 器 0正 轉(zhuǎn) 標(biāo) 志 位 1 ?Δ Y延 時 2 0 m s 延 時 2 0 m s延 時 0 . 5 s開 探 緯 器 指 示 燈Z C 、 C Δ 動 作 Z C 、 C Δ 動 作開 I N T 0 開 I N T 0延 時 0 . 5 s開 探 緯 器 指 示 燈中 斷 發(fā) 生 ?延 時 0 . 3 s關(guān) I N T 0中 斷 發(fā) 生 ?關(guān) C Δ , 開 C Y開 I N T 0停 止 ?關(guān) 風(fēng) 機風(fēng) 機 標(biāo) 志 位 清 0CDYNΔ YYYNYYNNN完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) 停 止 、 六 項自 停 ？關(guān) I N T 0中 斷 發(fā) 生關(guān) 全 部 電 機等 待 接 近 開 關(guān) 信 號開 高 壓 剎 車開 探 緯 指 示 燈延 時 0 . 5 s開 定 時 器 0 ，低 壓 剎 車風(fēng) 機 正 轉(zhuǎn)標(biāo) 志 位 清 0NDCYNYNY 完美畢業(yè)網(wǎng) 完美畢業(yè)網(wǎng) A關(guān) 剎 車 ， 關(guān) 定 時 器 0正 點 動 ？延 時 2 0 m sZ C 、 C Y 動 作剎 車 開 關(guān)