以PIC16F874单片机为控制器的纺织机控制系统设计

纺织机就是把线、丝、麻等原材料加工成丝线后织成布料的工具全称。象纺坠、纺车、锭子、踏板织布机、机械织布机、数控自动织布机等。古今纺织工艺流程和设备的发展都是因应纺织原料而设计的，因此，原料在纺织技术中具有重要的地位。古代世界各国用于纺织的纤维均为天然纤维，一般是（毛、麻、棉）三种短纤维。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。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

可调整的松紧带控制器，包括一固定板，固定板中设左、右二横栓孔，固定板的前方设一卡掣部，卡掣部包含一钩臂及一底座，钩臂与底座形成一缺口，缺口内含有一悬臂及一固定臂，该悬臂的右端与固定臂的右端藉螺栓而枢接，悬臂左端设一矩形块，矩形块中设二平行的纵栓孔，矩形块前设一连座，连座固定在矩形块的前方，连座的左端设有一对滚轮及二支导杆，上述钩臂还设有固定悬臂的卡轮。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，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，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。

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。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。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。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。

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。

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。为了以后的机械纺织业打下了很坚实的基础，让纺织的速度提高，加快生产的效率。