片梭电子多臂机控制系统软件设计.pdf

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1、纺织学报第二十一二卷第六期 ：! 堕：I ! ! ! 片梭电子多臂机控制系统软件设计 李伟 ( 浙江工程学院信息电子分院杭州3 1 0 0 3 3 ) 摘要：介绍了片棱式电子多臂机微机控制系统的结构，阐述软件编程要点和实现方法。所研制的微机控制系统功能完善、性能 稳定、可靠性高。 关键词：电子多臂机片棱织机控制系统软件设计 中围法分类号：T s l 0 33 3 72文献标识码：A 片梭式电子多臂机是一种新型电子花纹控制装 置，它控制灵活、操作方便，不仅是现代织机必不可 少的控制部件，也是对传统织机进行技改的有效手 段。电子多臂机由微机系统控制，它根据其内存中 存放的织物的提综信息定时、定向、

2、按序输出控制 字，通过电磁铁驱动多臂机的动作，实现机构的提综 运动，以完成对织物的花纹控制。在由电子多臂机 控制的片梭织机上开发新产品或调换生产品种，只 需通过键盘输入该产品的提综信息( 即花纹数据) 或 用键盘选择品种即可。 l 微机系统的基本功能 微机控制系统的工作过程是：电子多臂机在织 机主轴的驱动下，通过安装其内部的二个接近传感 器提供系统输人信号s 1 ( 电磁铁吸放定时控制信号 即提综) 和S 2 ( 片梭织机正反转方向信号) ，微机根 据S 1 控制多臂机电磁铁的吸放，通过S 1 、s 2 的相位 判别确定织机转向，依此循环输出内存中的织物花 纹数据到系统接口，驱动电磁铁，通过多

3、臂机把提综 信息转换成机械提综运动。多臂机的提框数为2 0 片，接口输出能驱动2 0 路电磁铁。 根据片梭织机的生产工艺要求和新品开发需 要，该微机控制系统应具备以下功能：1 ) 控制功能。 这是微机系统的基本功能。它是根据内存中织物花 纹数据信息，在输入信号s 1 、s 2 驱动下，定时地连 续输出提综控制信息数据，通过多臂机控制织机提 综运动，实现对织物花纹的控制。2 ) 编程功能。这 是新产品开发对系统的要求，该功能用来现场输入、 编辑、修改花纹数据文件并送入内存中存储。3 ) 单 步调试。调试设备和花纹时使用该功能。4 ) 文件传 输功能。虽然微机控制系统身已具有编程功能，但 考虑到生

4、产现场噪音大、环境繁杂，编程效率低，系 统配置了通用的编程器，它可以单独编程，然后通过 文件传输功能复制到微机系统，也可以把系统的花 纹数据文件复制到编程器。5 ) 掉电保护功能。微机 系统在运行或编辑情况下断电，然后重新上电启动， 系统能从掉电处继续运行，保证织物花纹连续、不失 纬重纬或从断点处继续编辑文件。6 ) 电磁铁在线自 检功能。为防止因电磁铁故障引起的织物次品。整 个微机控制系统的结构框图见图1 。 掉电保护R 枷 ；H l H i 通信井口 电源监视 输出监视 貅 圈1 系统结构框图 A T 8 9 C 5 2 作为系统控制核心，进行信息处理和 外设接口管理。选用专用的键盘显示接

5、口芯片 8 2 7 9 作为人机对话的接口管理键盘和显示器，输出 接口芯片采用8 2 5 5 A 并行接口，花纹数据文件存储 器是A r l 2 8 C 2 5 6E E P R O M ，它既有R M 在连机操 作中可读可改写的特性，又有非易失性存储器的掉 电后能保存数据的优点。掉电保护电路由掉电保护 R A M 和电源监视电路协同完成。配置的双向并行 通信接口可与编程器进行数据文件的复制。系统设 置显示器8 位，前3 位( 状态特征显示器) 显示状态、 当前花纹号或当前纬数，后5 位( 数据显示器) 显示 1 纬花纹数据。花纹数据以十六进制方式输入和显 示，以纬为单位，一纬五位十六进制数。

6、系统设置启 动键，停止键，功能选择，花样选择，显示长度，显示 切换，下一步，上一步，删除，插入，块定义，数字键， 暂停键等。 本文系浙江省教委项目( 1 9 9 9 0 3 0 8 ) 资助。 电磁铁 U 阳光电隔骄动 篾 键盘显接口 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 【58】486 ! ! ! ! 生! ! 旦 2 软件设计 软件设汁分编程要点和程序设计介绍如下。 2 1 编程要点 211 花纹数据结构的确定 花纹数据足系统控 制花纹的提综信息，也

7、是花纹编辑传输的对象，它的 结构影响着程序结构，是首先必须确定的。根据片 梭织机对织物组织数据信息的要求，多臂机提框数 2 0 片，需2 0 位数字信号，花纹组织以纬为单位，一 纬需三个字节，一个花纹组纵文件最大允许纬数为 9 9 9 纬，存储空间为3 K ，实际长度视花纹不同而各 异。系统的花纹数据文件存储容量为1 0 个，在空间 I ：连续存放。另外，为满足控制需求，各花纹组织文 件的最后两个单元设置两个控制字：一是花纹有效 标志，表示该空间是否存有花纹；二是花纹实际长 度，作为控制花纹循环的依据。整个花纹存储器设 置一个当前花纹文件号单元和二字节的芯片有效标 志，以便在断电后能记忆当前操

8、作的花纹号和判别 是否筲对整个花纹存储空间进行初始化( 对各花纹 数据文件的控制字设置成无效和长度为零) 。 21 2 指针设置花纹数据结构设定后，就可决定 具体数据的寻址方法，系统用三个指针来定位被操 作数据位置：一是花纹数据文件号指针，它可确定某 个花纹文件的起始位置；二是纬数指针，用以确定当 前纬数据在本花纹空间中的偏移首地址；三是动态 数据指针指向被操作字节数据的地址。 2 1 3 系统结构的分解和公用子程序的提炼从控 制系统的基本功能出发，将系统自顶向下分解成独立 的功能程序，再把各程序完成特定任务时的过程逐一 描写，根据各过程的描写，提炼出带共性的过程编成 子程序。这一步对优化程序

9、结构，简化程序是很重要 的。例如，分析系统的控制、编辑、通信等模块，可知 这些模块都有当前纬数指针与纬数的最小值或最大 值或实际纬数值的比较过程，以判别是大于、小于还 是等于或大于等于、小于等于等情况，据此可提炼一 指针比较子程序，人口为两比较数的地址，出口一字 节的值( 根据比较的结果有五种可能的值) 。 2 1 4 片内数据R A M 的分配8 9 c 5 2c P u 片内 R A M 相对较多，系统又安排了多个中断程序，合理 规划利用片内R A M 资源对提高程序的可靠性是很 莺要的，具体安排如下：1 ) 系统全局性专用数据区： 用来存放系统状态、键值、各花纹指针、编辑缓冲区、 通信缓

10、冲区、缓冲区指针、显示缓冲区、堆栈医、系统 参数区等。2 ) 共用数据区：主要是各子程序在数据 计算、转换时所用，为了便于数据保护，把o o H 一1 F H 的区域定义公用数据区，它对应4 个上作寄存器区， 可根据调用它的程序的性质( 前台、后台、中断) ，切 换到相应的工作区。3 ) 模块专用数据区：有些子程 序的结果对系统来说是临时的，但在模块内要使用 多次，所以设置一些专用单元存放，以避免数据冲 突。如编辑中的块操作，需多次用到临时指针来完 成整个块操作过程。 215 软件主要抗干扰措施1 ) 输入信号处理：系 统以中断方式来接收电磁铁的释放信号，它可提高 响应的实时性，但受十扰后容易

11、误动作，故在以上中 断程序的人口对信号的输入引脚电平多次采样，结 果一致时才确认有效。2 ) 花纹动态地址指针的恢 复：系统程序受到干扰后，最终都将体现在动态数据 指针的改变，程序中采取的办法是，首先是对花纹数 据进行读写时，判别该指针是否超出本花纹的存储 空间，超出则进行指针恢复，恢复的方法是根据花纹 结构，用花纹号和纬数指针计算动态指针。花纹号 可以从E E P I t O M 中获得，纬数指针以B ( 、D 码存放， 并有一个备份，如该指针有非B c D 码出现，可取备 份。3 ) E E P R O M 的数据保护：r 2 8 c 2 5 6 在硬件电 路上设置了数据保护功能但经试验发

12、现如果在上 电或关电时有强烈的干扰则有可能出现数据被改写 的情况，结合软件数据保护功能后，可靠性大大提 高。 断电保护：当系统收到掉电信号后，中断服务程序完 成断点数据保护，并使单片机进入掉电工作方式。 2 2 程序设计 软件用模块化设计，主要模块包括监控程序、控 制程序、编辑程序、通信程序、功能选择程序、花纹品 种选择程序、显示程序、启动程序、停止程序等。 2 2 1 监控程序该程序执行对系统资源的自检， 单片机自身状态的设定，各接口芯片的初始化编程， 系统状态和工作参数的设定等，根据按键控制程序 的执行流向。用状态转移法设计，整体地来考虑应 用系统，可确定系统的状态有：待运行态、暂停态、运

13、 行态、待密码设置态、密码设置态、待编辑态、编辑 态、待调试态、调试态、待传输态、传输态。然后，对 其按顺序进行编码，对状态的转移条件进行分析，确 定每一状态下各有效键符的子集合，根据各有效键 符应执行的功能模块和转移后的次态，得到有效元 素，每个元素有键码、次态、子程序号组成，用有效元 素替代子集合中的键符，按状态顺序集合各子集，子 程序的地址在地址表中按子程序号顺序存放，每个 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 堕堡兰塑箜三三堂篁奎塑 ：兰! !

14、：I i ! ! 子集的最后放一个空元素O F F H ，用以过滤无效键。 把各子集的首地址按状态顺序组成一地址表，这样 系统得到三张表：各子集首地址农、所有有效元素 表、各子程序地址表，监控程序的任务是在按键的驱 动下，按序查找各表，在键有效的情况下，把现态作 为多人F 1 子程序的入口，元素的次态作为现态，之后 转入子程序，监控程序的程序流程图如图2 所示。 田2 监控程序梳程剖 2 2 2 提综程序执行电磁铁的吸合功能。系统 把定时计数器1 的扩充为中断源，由输入信号s 1 下降沿驱动，首先检测电磁铁，发现故障停机并显 示，否则，检查花纹动态地址指针范围，如果指针超 范围，进行指针恢复处

15、理，接着是辨别织机方向，根 据当前指针输出一纬数据( 提综信息) ，使相应的电 磁铁吸合，并修改指针。提综的时间由s 1 负脉冲宽 度确定，系统把定时计数器T 1 扩充为另一中断 源，由S 1 的上升沿反相后驱动，使电磁铁释放( 即综 框下降) 。 2 2 3 编辑程序该程序集新、老花纹数据文件的 输入、编辑、修改、存储、上下浏览等操作于一体，可 现场输入、编辑、存储新花纹数据文件；对已有的老 文件可编辑、修改、删除、上下浏览、存储；编辑功能 非常完善，有纬的修改、插入、复制、删除、移动，有块 的插入、复制、删除、移动，当需要修改文件中确定的 内容时，可按纬数快速定位并显示，无需f 下按纬翻

16、滚。能显示被编辑文件号和当前纬数。 22 4 通信程序根据规定的并行通信协议及花 纹数据文件格式，与独立的编程器进行文件传输，双 方地位平等，既能发送，又能接收，可方便地在0 i 同 的片梭织机之间进行品种的复制。 225 功能选择微机系统有控制、密码设置、编 辑、通信、调试的基本功能，该程序由相应的按键驱 动，可实现系统功能的选择。为了解决系统各功能的 人受使用权限问题，程序对编辑、通信、调试功能的使 用设置r 密码，即在选样了相应的功能后，必须输入 密码才能进入相应的状态，否则，返同原来状态。 2 2 6 花纹样品种选择用来选择当前操作的花 纹品种。该程序用来确定当前操作文件的指针，并 保

17、存记忆。 22 7 显示程序系统各状态显示；花纹品种号显 示；五位十六进制动态花纹数据( 2 0 片提综信息， O 不提升，l 提升) 显示；动态纬数显示；人机对话 信息显示。 2 2 8 启动程序该程序由启动键驱动，由于采用 了一键多义的设计，所以它是一个多人口的子程序， 所有系统功能的启动都有该程序实现，根据所选功 能，程序可执行的操作有：片梭织机开机，即启动控 制功能；开始花纹数据文件编辑，即可通过键盘输入 或修改数据；启动文件的传输；开始单步程序执行， 按一次单步键，单步执行一纬数据， 2 2 9 停止模块该程序是一个多人口的子程序， 它根据当前所处状态和执行的功能，完成停止时相 应的

18、数据处理过程，统一退到上电复位状态( 待运行 态) 。在完成文件编辑后，执行该程序，则自动完成 文件存储。 2 2 1 0 掉电保护程序该程序由掉电脉冲经单片 机I N T D 引脚以中断方式驱动。在开机运行或编辑 状态，如发生突然掉电，执行本程序，完成系统运行 的断点保护，待上电启动后，继续从断点处运行。 3 结语 本系统功能完善、结构合理、可靠性高、使用方 便，实际运行结果表明，系统的各种性能很好地满足 了片梭织机的生产工艺要求，达到预期的设计目标 符合产品化的条件。 参考文献 1 周航慈单片机应用程序设计技术北京：北京航空航天大学出版 杜1 9 9 l ：8 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark