【正文】 種：軟件實(shí)現(xiàn)和硬件實(shí)現(xiàn)。本系統(tǒng)采用的方法是硬件產(chǎn)生 PWM 波形，利用 SST 89E564RD 單片機(jī)自身具有的PCA(Programmable CounterArray)功能，可以硬件實(shí)現(xiàn) 8位 PWM輸出，使得單片機(jī)軟件干預(yù)更少，更易于信號(hào)生成和處理。 PCA 為可編程計(jì)數(shù)器陣列，它提供了一個(gè) 16位定時(shí) /計(jì)數(shù)器和 5個(gè)捕捉 /比較模塊。每個(gè)捕捉，比較模塊有獨(dú)立的 I/O 口。各捕捉比較模塊可獨(dú)立工作在以下 6 種模式：邊緣觸發(fā)捕捉、軟件定時(shí)、高速輸出、頻率輸出、 8 位 PWM 脈寬調(diào)制。 單片機(jī) 驅(qū)動(dòng)芯片 L298N 直流電機(jī) PWM 驅(qū)動(dòng)電流 ~ 紗線恒力控制器 20 PCA 的脈寬調(diào)制輸出無(wú)法隨意改變其波形的頻率，對(duì)于 8位而言，其波形頻率為 PCA 時(shí)鐘頻率的 256 分頻。當(dāng) PCA 的 16位時(shí)鐘計(jì)數(shù)器低 8位 CL 與 CCAPnL相等時(shí)， CEXn 引腳為高電平，并持續(xù)到 CCAPnL 溢出時(shí) (即從 OxFF 變?yōu)?Ox00)。CL溢出時(shí)， CEXn 引腳變?yōu)榈碗娖?，并?CCAPnH 值自動(dòng)載入 CCAPnL[1]。 8位 PWM占空比（高電平持續(xù)時(shí)間與周期之比）公式： 256256 CCAPnH??? 根據(jù)上式可得： )1(256 ????C C A P n H 單片機(jī)硬件產(chǎn)生 PWM 初始化代碼如下： //PWM 輸出口 CEX4(P1， 7) //PCA 初始化 void pca_initO ｛ CMOD=0x00； //1112 F_clock； ECF=0 不允許 PCA 溢出中斷 CCAPM4=0x42； ，腧出口 CEX4 為 8位 PWM 輸出模式 CCON=0x40； //啟動(dòng) PCA 計(jì)數(shù)器 ｝ 執(zhí)行下面的代碼就可啟動(dòng)硬件產(chǎn)生 PWM： CCAP4H=pwm_value； //pwrn_value 為 8 位 PWM 的數(shù)值 //CCAPnH 值自動(dòng)載入 CCAPnL //注 **占空比與 CCAP4H 成反比關(guān)系 ** A/D 轉(zhuǎn)換程序 本系統(tǒng)中 ADC0809 與單片機(jī)接口方式為查詢方式，接口電路詳見(jiàn)第六章硬件電路設(shè)計(jì)。由接口電路圖分析可知， ADC0809 的系統(tǒng)地址為 0x4000，在軟件編寫中，應(yīng)令 A15=l； A A A10給出被選擇的模擬通道地址；執(zhí)行一條寫命令，啟動(dòng) A／ D轉(zhuǎn)換：然后循環(huán)查詢 EOC狀態(tài)。一直等到 EOC 為低電平時(shí)， A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束，讀取相應(yīng)的結(jié)果， A， D轉(zhuǎn)換程序流程圖如圖 62 所示 : （ 61） （ 62） 紗線恒力控制器 21 圖 62 ADC0809 查詢方式流程圖 開始 通道、數(shù)據(jù)區(qū)地址初始化 啟動(dòng) ADC0809 讀取并存儲(chǔ) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié) 果 結(jié)束 EOC=0 N Y 紗線恒力控制器 22 7 總結(jié)與結(jié)論 研究結(jié)論 紗線張力對(duì)于紡織產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率很關(guān)鍵，但要解決這個(gè)問(wèn)題，存在許多的難點(diǎn)，這里的因素有很多，包括：傳感器的要求過(guò)高，放線速度過(guò)快對(duì)電機(jī)要求高，更 重要的是控制器的成本高，難以大規(guī)模應(yīng)用，只能用在比較重要和精密的場(chǎng)合。 主要結(jié)論如下： （ 1)由于紗線張力受到很多因素的影響，無(wú)法建立一個(gè)精確的數(shù)學(xué)模型，因此簡(jiǎn)單的 PID 反饋控制難以達(dá)到要求，所以引入了遺傳算法來(lái)對(duì) PID 控制器的參數(shù)進(jìn)行自整定。 （ 2）通過(guò)比較多種張力測(cè)量方法，選擇了設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、精度較好的半導(dǎo)體應(yīng)變傳感器測(cè)量方法。 （ 3）通過(guò)分析了多種張力調(diào)節(jié)方案，本著紗線摩擦損耗最小的原則，選擇了錠盤張力調(diào)節(jié)裝置，即旋轉(zhuǎn)式張力調(diào)節(jié)方法；同時(shí)選擇了直流無(wú)刷電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)元件。 （ 4） 優(yōu)化了紗線張力控制器的空間布局，完成了總體結(jié)構(gòu)及外形設(shè)計(jì)。 （ 5）完成了各個(gè)功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)，原理圖繪制。 （ 6）完成了各個(gè)部分功能的軟件設(shè)計(jì)。 工作展望 由于時(shí)間和精力所限，只完成了紗線恒力控制器的硬件和軟件設(shè)計(jì)，需進(jìn)一步完善對(duì)硬件和軟件的調(diào)試、測(cè)試和實(shí)驗(yàn)工作。也無(wú)法保證系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。因此還有很多需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善的必要，例如：穩(wěn)定性、反應(yīng)靈敏度、調(diào)節(jié)方案等。參考國(guó)外的先進(jìn)紗線張力控制器可知，還可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)于環(huán)境變化做出快速反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)的自適應(yīng)，同時(shí)對(duì)機(jī)器運(yùn)行狀況進(jìn) 行實(shí)時(shí)監(jiān)控，反饋回控制中心，以實(shí)現(xiàn)監(jiān)控、檢測(cè)、控制、集中管理的智能化控制系統(tǒng)；除此之外，也可以實(shí)現(xiàn)不同的紡織設(shè)備的通信，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，根據(jù)不同的情況設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)效益的最優(yōu)化。 紗線恒力控制器 23 參考文獻(xiàn) [1]陳永剛 .嵌入式紗線張力控制系統(tǒng)研究 [D].蘇州大學(xué)， 2021 年 [2]Vivek Prasad Shankam Narayana, A Novel Method for Dynamic Yarn Tension Measurement and Control in Direct Cabling Process[D].United States:North Carolina State University,in December 2021 [3]符海輝 .基于 DSP 的紗線張力控制系統(tǒng)的研究 [D].哈爾濱理工大學(xué)， 2021 年 [4]Qin Weigang,Yang Gongyuan,Huang Qilan,portable online measurement of the yarn quality using CCD sensors[D].china tianjin:school of electrical engineering and automation tianjin polytechnic university， 2021 [5]苗玉杰，整經(jīng)機(jī)新型紗線張力控制技術(shù) [J].中國(guó)：海南椰海仿真實(shí)業(yè)有限公司，新型織造及準(zhǔn)備技術(shù)研討會(huì)， 2021 [6]謝正權(quán)，王新厚等編著 .非接觸式紗線卷繞張力動(dòng)態(tài)檢測(cè)方法的研究 [D].上海，東華大學(xué)紡織學(xué)院， 2021 年 [7]肖小濤 .基于 MEMS 傳感器紗線張力傳感器的研究 [J].北京機(jī)械工業(yè)學(xué)院，2021 年 [8]賈慧萍，高善武，在紗線工藝過(guò)程中實(shí)現(xiàn)張力控制 [J].國(guó)外紡織技術(shù)，2021,12:31～ 35 [9]Qin Yarn Evenness Detection Using CCD Image Sensor[J]. 2021 Chinese Control and Decision Conference(CCDC) [10]Jian Huang,MingYu Gao ZhiWei He, The application of PID controller with dead zone for yarn’ s constant tension control system[J]. Hangzhhou,China:hangzhou Dianzi University,2021 IEEE 8th Conference on Industrial Electrics and Applications(ICIEA) [11] Z. Mansoor, A. Salih,Mohamed Y. Hazim Selftuning PID Controller using Geic Algorithm[J]. Iraqi:Journal of Statistics Science,The Fourth Scientific Conference of the College of Computer Science amp。 Mathmatics， 2021 [12]Neenu Thomas, Dr. P. Poongodi . Position Control of DC Motor Using Geic Algorithm Based PID Controller[D]. United States,2021 [13]張敏，趙小慧，王錦 .基于遺傳算法 PID 控制器在張力控制中的應(yīng)用 [D]. 陜西西安：西安工程科技學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院， 2021 年 [14]張成俊，左小艷，張弛，吳曉光，基于 ARM 的紗線張力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].針織工業(yè)， 2021,01:1～ 3 紗線恒力控制器 24 [15]XU Hongyan, Wu Guichu， Chen on STM32F103 Implement ProfibusDP Slave with Highspeed Transmission[J]. wenzhou,china:college of physicsamp。Electronic Information Engineer,wenzhou University,2021 International Conference on Uncertainty Reasoning and Knowledge Engineering.