一种基于单片机的新型电子提花机控制器（可编辑）

一种基于单片机的新型电子提花机控制器（可编辑） 浙江大学 硕士学位论文 一种基于单片机的新型电子提花机控制器 姓名:孙雷 申请学位级别:硕士 专业:控制理论与控制工程 指导教师:孙优贤;卢建刚 20070515一种基于单片机的新型电子提花机控制器 摘要 电子提花机揉合了现代电子技术,配合凸轮式的提针结构实现了高速无纹版 提花,由于其结构简单、速度高、质量好,在国内外已得到广泛应用。当前, 以英国、法国、德国公司所研制的电子提花机最具代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 性, 但其昂贵的价格让国内多数企业望而生畏。国产提花机一般多使用单片机进 行 控制,也有采用嵌入式 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 或直接机现场控制方案,但是它们在功能和稳定 性上无法与国外同类产品相比,同时,磁盘形式的花样输入时间过长,以及电 子 盘由于反复的拷贝删除操作产生的碎片和垃圾文件都让用户难以接受。 为解决当前国产提花机存在的上述问题,本文提出了一种新型基于一 单片机的电子提花机控制器,包括硬件电路和单片机软件。该新型控制器可 以 用盘代替软盘方便快捷地输入花样数据,同时解决了花样纬数受限制的问题。 此外,控制器实现了意外停机保护的功能,文件管理系统经过反复拷贝删除也 不会产生碎片或垃圾文件。运行结果证明了本控制器的有效性。 该控制器以单片机为核?,外围扩展部分包括控制的信号数据、 时钟、锁存、使能和接收同步信号等。人机接口部分包括液晶显示、键盘、 输入接口等。控制器使用串口与机通讯,并可根据需要,实现提花机联网控 制。花样存储采用电子盘,数据不易丢失且容易扩展,并通过编写新的 文件管理系统使得电子盘不会产生碎片和垃圾文件。通过软件技术实现了从花 样信息的提取、存储、传输、校验、输出等一系列功能,而且提花方式可以任 意组合,可与针、针、针的各种型号有梭、无梭织机楣配套,从 而降低了生产成本,提高了工作效率,大大提高了纺织提花控制系统的数字化 水平。 本文第一章主要概述了提花机技术的概况;开发方案的选择及模块组成在第 二章做了介绍;第三到五章为本文的重点。分别介绍了本控制器的硬件 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 、 软件设计和抗干扰设计;最后两章分别是运行结果与分析、 总结 初级经济法重点总结下载党员个人总结TXt高中句型全总结.doc高中句型全总结.doc理论力学知识点总结pdf 与展望。 关键词: 电子提花机;控制器;单片机;文件管理一种基于单片机的新型电子提花机控制罂 . . , , . , ,......。 一 .. . 纽 ./ .. ., . .. 私眨 . 。 , 、、 . ; ; ,,;. 托 : ; ?:: ;.一种基于单片机的新型电子提花机控制器 第一章绪论 提花机是一种制造提花织物的机电一体化设备。提花织物是利用各种颜色的 经纱和纬纱的编织形成具有图案的织物,提花织物的图案主要由经纱的提升 和 不提升的不同组合而获得.提花机通过各种颜色的经纱的沉浮和梭子的动作 实 现提花织造.‘ .提花织造技术的发展概况 提花织造技术有着极为悠久的历史,作为纺织行业中的一个古老行业,广泛 应用于商标、领带、毛巾、地毯等产品的制造,制作精美,深受人们喜爱.最 初的提花织物都是用人工的方式通过手提脚踏来实现的,工作非常辛苦,又耗 费时间,所以价格相当昂贵。计算机的出现及计算机控制技术应用于工业领域, 大大提高了工业产品的生产效率和质量,纺织提花行业也不例外。到目前为止, 提花机的发展主要经历了机械提花机和电子提花机两个阶段。‘羽 ..机械提花机 机械提花机的织造工艺如下:首先在织纹工作室,设计人员根据需要的 图案设计并转换成纹版文件,纹版文件中保存一些纹版参数和大量的提综数据, 数据‘’和‘’分别代表经纱的提升和不提升。然后由冲孔机一般由单片 机或者计算机控制读取纹版文件数据,启动冲孔程序冲出所需纹版。冲孔纹 版上面的“有孔”和“无孔”分别代表纹版文件中数据‘’和‘’。最后由机 械提花机根据纹版对应位置有无孔,确定经纱的提升和不提升,织出相应图案 的提花织物。图卜所示为机械式提花机。图卜所示为纺织车间一角里堆积 的纹版.一种基于单片机的新型电子提花机控制器 图机械式提花机在工作 图卜纺织车间一角里堆积的纹版 实际上,冲孔纹版只是作为信息载体,在从图案设计到提花织造的整个过程 中并不是必需的一个环节,而且这个环节非常耗时。系统复杂,纹版消耗量 大, 成本高,速度慢,花型受限,可维护性差,可靠性低等都是机械提花机的致命 缺点。我们可以不采用纹版来控制提花机进行织造,而是将计算机与提花机 直 接联接起来,不仅降低成本而且提高工作效率。这也就是电子提花机的由来。 ..电子提花机 电子提花机的设计一般由两种途径,一种是在原有机械提花笼头的基础上, 配置控制器;一种是由提花机生产厂家直接配套生产.它的工艺如下:首先由 纹织工作人员设计出纹版文件,然后通过可移动存储介质把文件送到电子 提花机。提花机读取织版文件,判断提综数据是‘’还是。’,从而确定经纱 一种基于单片机的新型电子提花机控制嚣 的提升和不提升,织出相应提花织物.电子提花机取消了纹版的制作过程,从 而大大降低了新产品的开发成本和时间,提高了生产效率.目前,国际上一些 知名的大公司像英国、瑞士、德国公司都能够生产高性能 的电子提花机.图卜是正在工作的一台进口电子提花机龙头的图片. 图.某进口电子提花机在工作 .我国电子提花技术发展现状 我国是纺织大国,纺织产品是我国经济发展的支柱产业,随着我国世贸组织 的加入,众多提花织物生产厂家急需更新大量的提花设备以适应市场的需求。 少数规模较大、资金雄厚厂家可以选择购买国外的设备,技术先进质量好,但 是价格昂贵,像和的产品一般售价都在每台万美元以上,这 对于一般的中小企业由于资金短缺难以承受。另外,我国目前存在大量的机械 提花机,通过对机械提花机的改造,把它升级成高性能的电子提花机,价格低 廉,对于普通的用户也能承受。目前,我国在研究电子提花技术的路线有两种: 电子笼头和电子花版。其中电子花版是属于问接提花式的,是基于传统的机械 提花原理改造而成,而电子笼头是完全直接式的。网 ..电子花版技术 电子花版是传统机械提花机的一种自动控制装置,因为其外形酷似枕头,现 场又多称为电子花枕头.电子花版利用传统机械提花笼头基于横针、树针的提 花机构,由花型信息控制电子花版纹针孔的开闭决定是否推动横针横移,并控 制竖针是否有提刀提起。呻一种基于单片机的新型电子提花机控制器 电子花版的任务是在每一根横针的外端部配置一个电子选针器,用于控制该 横针在织造过程的动作。一台机械式提花机其横针数量为数百根到数千根之多, 横针的直径为,两个相邻横针之间的『自距为到。日本公司的 选针器采用平面布局。由于受机械提花机提花笼头中横针花枕头尺寸的限制, 要求平面式电子纹版的选针机构体积很小,对选针器的机械加工要求很高.同 时,由于电子纹版的电磁选针机构空间捧列密度大。散热困难,对机械材料和 精加工要求高,我国纺织工业的现状不能满足此要求. 从我国工业现状出发,采用垂直式电子纹版.单个垂直式电子选针器结构如 图所示.为螺旋线,位机械提花笼头的横针,位活动铁芯,可以 沿着线圈壁做上下运动.当线圈中通过电流,产生一个感应磁场,铁芯被磁化 往上运动,到一定位置保持平衡,如图所示,横针往左运动,推进电 子花版装置,形成“有孔”;当线圈中电流断开,铁芯受重力作用落下,如图 所示,横针往左运动时被活动铁芯顶住,形成“无孔”。垂直式电子选针 器优点在于可以用机械空间错位技术,按阶梯状捧列电子选针器,这种排雷方 式有效地解决了上述平面式电子纹版对材料与精加工要求较高的问题。铁端 头的横针芯 《垂直式电子纹版无孔状态 垂直式电子纹版有孔状态 图垂直式电子选针器结构图 电子花版技术是对机械提花机的一种升级和改造。其优点在于安装简单?? 只要将原来的纹版部分换成电子花枕头即可;成本低廉??目前市场价格可以 控制到五千元左右。但是正是由于这种简单的升级,机械提花机原有的缺点, 如系统复杂,速度慢,花型受限,可维护性差,可靠性低等都不能得以解决。 电子花版技术只是针对制作纹版太繁琐这一缺点的权宜之计.图是现场工一种基于单片机的新型电子提花机控制器 作的电子花枕头,电源部分是直接利用了旧电脑的电源盒,上面的小电路板是 和下面操作台进行数据通信用的. 图现场工作的电子花枕头 ..电子笼头技术 电子笼头完全放弃了传统的由提花花版控制的机械提花装置,从整体上安捧 电器控制、电磁选针机构、穿吊及提综装置.其特点是能适应高速提花织机的 要求,花型不受限制,可维护性和可靠性都有大幅提高。当然,对选针机构以 及提综运动装置的材料要求高,加工技术难度大. 电子提花机通过提花装置的控制接口传送提花数据,经信号驱动放大以后, 有选择的驱动电磁阀线圈使相应的电磁铁产生吸力或不产生吸力。其工作原理 如图卜所示。两个提刀在提综机构的带动下,做相反方向的上下周期运动.田 当一提刀带动选片钩上升到电磁阀的作用范围内时:若电磁阀有吸力,则吸 住 选钩片,使其挂在挂钩上,这时另一提刀上升就会带动滑轮往上运动,综丝提 升,从而形成梭口高度;而若电磁阀没有吸力,则选片钩在回综弹簧的作用下 随着提刀一起下降,综丝不提升.电磁阀的吸和不吸,是由控制系统发出的数 据决定的.电磁阀吸,则经沙提升;电磁阀不吸,则经沙布提升。这种选针方 式很简单,电子化程度高,大大减少机械活动部件,动作可靠敏捷,磨损少, 维修方便,更换电磁困不必拆卸通丝嗍.图为本文所述的电子提花机安装在 现场的织机上.图卜为本文所述电子提花机龙头外观。图为本文所述电 子提花机龙头的内部构造“””.一种基于单片机的新型电子提花机控制器” ” ”‘ 。 二, 气 ? 崧『奎 茸?, , , ‘椰 .电蠢霸。上皮媾,.拇糖,.下斑蕾,矗.舅定纂。?。挂 孰,凸台.蝽熊.望缝妙,乱蝉性期搿瓤?童.右片冉。 蔗.右刀片,轻移开口魔. 图 电磁阀的工作原理 图卜 本文所述的提花机安装在织机上 ..一种基于单片机的新型电子提花机控制嚣 图 本文所述电子提花机龙头外观 图 本文所述电子提花机龙头的内部构造 我们的电子提花机控制器是基于电子笼头技术来设计的。选针器是提花机控 制系统的执行机构,也是设计的关键。一种基于单片机的新型电子提花机控 制器 第二章开发方案的选择和模块组成 电子提花机包括机械装置和电气控制装置两部分。本文的工作主要是电气控 制装置的开发,即提花机控制器的设计,控制器现场也多称控制电脑。 .开发方案选择 开发方案选择是电子提花机设计的第一步。一般来说,不同的寻求就会有不 同的选择,各方案也有各自的优缺点.目前比较流行的有三种方案:单片机方 案,方案和嵌入式微处理器方案。我们有必要分析一下不同的开发方案并 根据实际需要作出选择。 单片机方案 采用系列的位单片机构成控制器,设计相对简单、成本低,缺点是 受点片机功能的局限性,功能不够丰富。其相对于其他两种方案得缺点主要 表 现在两方面:网络传输功能薄弱??可以提供接口进行一些命令和运行 合产品指标等参数的传递,但是对于花样文件这些大量的数据传输,接口 的速度很显然不能满足要求;与有操作系统的方案相比,界面没有那么漂亮 “”。 方案 的出现使得开发难度大大降低,用户利用提供的基本功能模块, 只需设计简单的外围电路,即可以实现控制要求,更多的时间和精力可用于 可 靠性方面的设计。 是一种体积紧凑、功能低、在软件和硬件上与标准总线完全兼容的 总线控制机,采用独特的重叠结构,作为工业级产品,具有低功耗和高可靠性 等特点,特别适合嵌入式等应用场合。采用工业控制机作为硬件平台, 嵌入式为软件平台,这种控制器特点是功能强大、可靠性好、并可以提 供以太网功能。相对于其他两种方案,成本高是其唯一缺点。目前市场上 方案占据一定份额,但是不多,主要也就是成本的原因。 嵌入式微处理器方案: 目前一种比较流行的方法,将嵌入式处理器分为类““: 嵌入式微处理器 ; 嵌入式微控制器 ,?; 嵌入式处理器;一种基于单片机的新型电子提花机控制器 ; 嵌入式片上系统 嵌入式微处理器即单片机,它将,存储器和其他外设封装在同一片集成 电路中,广泛应用于工业控制场合,其主要有缺点如上文所言.嵌入式专 门用于对离散时间信号进行极快的处理计算,广泛用于数字滤波、谱分析、 图 像处理的分析等领域.嵌入式微处理器包括、、系列, 广泛应用于工业控制,消费电子,无线通信领域等,功能强大.采用该类处理 器一般需要在上面移植操作系统,在嵌入式操作系统平台上进行软件开发,因 此软件容易移植和升级。它的主要优点是功能强大,成本相对也比较低,且代 码的可移植性好还能够提供强大的网络功能,但对于本产品开发而言,致命的 缺点就是开发周期长“. 表是几种方案的比较: 表几种开发方案的比较 本产品目标市场是江浙一带的中小企业。通过大量的调查和实地考察,我们 发现这一市场有如下基本特点:一般规模不大,每家企业拥有的提花织机从几 台带上百台部等;对于到货时间和成本都有严格要求;都需要在提花的速度和 错误率等基本技术指标上达到和国际同等水平;绝大多数企业不会用到网络控 制这一功能,尤其是网络传输文件这一功能,个别企业希望可以有网络监控功 能,即通过网络监控现场提花机的生产状况;都需要简单易用的操作界面?? 因为现场操作人员大多数只有初中文化水平. 基于以上的调查和实地考察,我们可以得出的结论是:单片机方案可以解决 现场客户的功能需求问题,并且成本低,开发周期短。我们决定采用这种方 案。 下面将重点介绍基于单片机的电子提花机控制器的设计。 .功能模块组成 虽然电子提花机能够采用不同的控制方案,但是其功能模块却是大同小异。 这里,我们把电子提花机控制器的功能模块分为以下几个部分,如图.一种基 于单片机的新型电子提花机控制器 所示。 图一电子提花机功能模块 ..嵌入式模块 嵌入式模块包括、程序存储器、数据存储器等基本电路,作为整个 控制器的核心,运行控制台程序,协调并控制其他各个模块的正常工作。其 中, 根据不同的要求,采用不同的开发方案,具体表现在选用不同的。作为嵌入 式控制场合,可选用的微处理器非常之多。目前广泛应用的如:单片机系列、 系列、位微处理器脚等。 本文采用位系列的单片机,由台湾公司生产,非 常适合用于工业控制场合。 ..人机界面模块 在工业控制领域,经常需要工作人员根据不同的状态采用相应的措施。因此, 人机界面是必不可少的,它可以显示不同的工作状态,如故障报警等,还可以 输入参数等。目前我们设计的提花机,显示部分有指示灯和液晶显示两部分组 成。指示灯用发光二极管来显示工作状态,如电源、选针器、风扇、故障状态 等等。液晶显示采用点阵的单色模块,用来表示提花机的工作状 态和工艺参数,如:滑行名称、织机车速、织造数、梭数等等。键盘为薄膜式, 采用薄膜开关,包括个数字键和个功能键。图?是本文设计的提一种基于单片机的新型电子提花机控制器 花机的人机界面操作图. 圈人机操作界面 ..可移动花型模块 花型模块用来传递前端工作室设计的花型文件,提花机根据花型文件信 息来控制选针器,决定电磁阀是吸还是不吸。目前应用的方案有多种,可用 设备,存储卡传输,也可以通过网络传输。不同的提花机开发方案采用不同 的传输方式.就单片机方案而言,以前多采用磁盘作为存储传递介质。为提高 传输速度,本文所述的控制器采用传输花样文件。 ..同步信号检测模块 电子提花机的动作是按一定的工艺流程来执行的,需要机械和电器的配合来 完成.同步信号检测模块通过传感器检测织机状态,发出控制信号。从综丝提 升原理来看,电磁阀在一个工作周期内并不需要一直通电,只要在花样信号几 经传输完毕后通电即可。由于防止车间空气尘埃较多,传感器采用非接触的 霍 尔传感器。如图所示,在提刀运动一个来回的过程中,总体上可以分成两 个阶段:第一个阶段如图中所示,即/周期,是用来传送数据的;第二个 阶段如图中和所示,即/周期,这段时间里电磁阀根据花样信号决定是 否通电.这其中又分成两个阶段:阶段,/周期,加电压使得电磁阀 能够把钢片吸过来;阶段,/周期,只加电压使得电磁阀能够保持钢片一种基 于单片机的新型电子提花机控制器 被吸附的状态。这样处理的原因主要是考虑到节约能源,同时也是为了减少 龙 头发热.下图所示为传感器实物图,原理图见图?的右图。 图传感器检测装置图 图 传感器实物图 ..选针驱动控制模块 选针驱动模块式提花机功能的实现部分,它包括数据差分串行传送、信号驱 动放大、选针执行机构等几部分,如图?所示。 蹦微处 信号差 信号鹱 选针执 理器端 分串行 动放人 行机构 口 传送 图?选针驱动控制模块 ..统计管理模块 统计管理模块包括用于显示和保存提花机当前生产状况,方便生产管理,也 便于日后查询,包括当前提花机的开停状态、当前织造花纹、当前转速、纬 数、 产量等数据。 ..网络控制模块一种基于单片机的新型电子提花机控制器 现在高性能的提花机往往带有网络功能,通过网络可以实现对提花机的远程 监控。例如,我们可以通过提花机实现滑行文件传输,实现监控每台提花机的 生产运行状态。 对于大型的纺织工厂拥有几十台甚至上百台提花机,管理起来不方便。如果 能够实现网络功能,就可以在一台终端电脑上对现场的提花机电脑进行控 制, 并且可以获得生产现场所有的生产信息.同时,还可以利用网络功能检测每 一 台提花机的状态.图是电子提花机的联网示意图“”. 图电子提花机联网示意图一种基于单片机的新型电子提花机控制器 第三章控制器的硬件设计 .控制器的总体设计 本文提出的电子提花机的基本设计思想是:通过电子盘以下简称盘 以下简称电子 接口把格式的花样读入控制器或者控制器上的 盘,通过单片机及扩展接口实现对提花机龙头的控制‘矧.下面以一个周期即 织机工作一梭为例,简要介绍电子提花的工作原理和过程,如图所示。 兰三....粕??..?? ??“? 转 生三?“?‘?.. 一 成 挺 生三....??.? 毒 德 惹 竺二..耐??? ?疵?? 罱? 机 竣 分 龙 ;壬??,?? ?一 雷 信 头 号 ?轴一 一需 图? 电子提花的工作原理和过程 电子提花机将前端电脑设计的花样通过可移动电子存储介质送到提花机上, 利用单片机向龙头送出路信号,即时钟、数据、数据锁存 和输出使能。出于检验传输是否正确的需要,利用重复传送数据的方法 将送出的数据再读出来,然后与送出的数据对比,以便确认送出数据的 正确性。在此过程中,为了确保传输的可靠性,将所需传输的信号均转换成差 分信号进行传输。当确认送出数据无误或者龙头给出可以输出的信号 后,单片机送出选色并输出使能信号,从而使龙头和织机配合完成一个 运行周期。当系统确认龙头和织机处于正常状态后,即进入下一梭的运行周 期。 .控制电路关键元器件的选择 ..微处理芯片的选择 本控制器采用华邦公司的‘删作为其微处理器,实现与 机的通信,处理外部信息,显示机器状态,为提花组件提供提花数据等功能。 是位的支持在线编程的高性能、低功耗微处理器芯片。该控制器芯 片指令系统与标准完全兼容。该微控制芯片包括的主 和的辅 ,我们可以通过保存在的辅 上的装载程 装载到的主 序 将用户程序一种基于单片机的新型电子提花机控制器 ?上.其它资源包括。字节可供使用的片上删包括字节 的辅助棚可软件选择以及的数据存储地址空间;个位双向/口以 及支持位操作的/口;个位的可编程多功能端口;个位定时器/ 计数器;个串行端口;个有两级中断能力的中断源.为了便于编程和调试, 该控制芯片里的 支持电读写.一旦代码确定下来,用户也可以通 过加密以确保代码的安全.该控制芯片内置有两个用于节能的电源管理模式, 空闲模式 和关闭模式 ,两种方式都可以通过 软件控制。空闲模式下,是关闭处理器芯片时钟,但是允许外围设备正常运行。 关闭模式下,晶体振荡器关闭以求最低能耗。外部时钟可以在任何时间和任何 状态下关闭而不影响处理器运转.此外,该芯片全静态设计的位微处理 控制器工作主频可达,速度上完全可满足需要. 就本控制器而言,具有以下优点: ?足够的程序和数据存储地址空间 内置有的程序存储空间,支持多达的数据寸纯地址空间。 由于提花机设计功能比较复杂,代码量很多,一般单片机的程序存储空间都不 能胜任。目前产品成形后的代码量已经达到了字节以上合 字节. ?具有高速输入输出的部件 高速输入输出也称为捕捉输入/定时输出,其功能是捕捉外部定时事件一般 指外部输入电平跳变的发生时间,精确的定时输出控制信号,它在实时控制 中非常有用。 ..存储芯片的选择 内部的 作为程序存储器,扩展的作为数据 存储器。花样文件及其文件头的存储器采用的是华邦公司的芯片. 啪是一款页写模式,容量为的闪存设备。它能够在标 准电源下在线擦写。的统一的结构单元使得可以以极低的能耗进行 快速擦写.选择该芯片主要基于其如下特征:单一擦写操作/快速页写模式 ??字节/页;.典型页写周期为;支持数据写保护功能;快速片擦除操一种基于 单片机的新型电子提花机控制器 作时间为典型可擦写次数为到;典型读时间为到:数据 保存时间一般可以到年之久;支持软件和硬件的数据保护。其功耗也非常低: 工作电流约为;待机电流约为。 .主控制电路板的设计 分析以往电子提花机控制器得其运行不稳定的主要原因就是接触器点火干 扰,线路的驱动能力不足等等。据此设计新型控制器,硬件控制电路板简图如 图所示.用来存储花样和文件头的 ~是利用扩展的. 通过控制外部花样存储电子盘的读写方向,同时也是提高数据端口 驱动能力的要求。通过对键盘、液晶、盘接口以及两片进行片选。 的作用主要是提高驱动能力。两个芯片用于扩展颜色卡、扩展地址 、龙头保护接、状态指示和数据检验接口脚删. 图?控制电路板简图一种基于单片机的新型电子提花机控制器 ..差分信号转换和信号传输 为使信号传输更可靠,信号采用差分形式传输。差分信号输入输出转换采用 ‘和.这两款芯片是路转换器件,可满足实际要求. 由于数据的传送为串行方式,所以采用位串行移位寄存器把串行数 据变成并行数据,还有级连功能,把数据一直送到最后一个移位寄存器, 然后给出一个信号就可以把所有的数据释放出来,释放出来的数据再经过达 林 顿管放大,就可以分别驱动龙头的电磁铁部件以实现提经功能.参考如下图 所示的信号转换和传输电路示意图. 图? 信号转换和传输电路示意图 ..盘接口 为了解决花样传输过慢以及纬数受限的闯题,人机接口部分的花样输入一改 传统的软件借口方式,本控制器采用的是盘接口。控制芯片采用的是嘲。 是一个总线的通用接口芯片,支持主机方式和设备方式。一种基于单片机的 新型电子提花机控制器 在本地端,具有位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出,可以 方便地挂接到单片机的系统总线上.在主机方式下,还提供了串行通 讯方式,通过串行输入、串行输出和中断输出与单片机相连接。的主 机方式支持各种常用的全速设备,外部单片机可以通过按照相应的 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 与设备通讯.还内置了处理海量存储设备的专用通 讯协议的固件,外部单片机可以直接以扇区为基本单位读写常用的存储器. 其特点如下: .,外围元器件只需要一个晶体和两个电容. ?全速主机接口 ?全速设备接 .,完全兼容芯片,支持动态切换主机与设备 方式. ?主机端点输入和输出缓冲区各字节。 ?支持设备的控制传输、批量传输、中断传输. ?自动检测设备的连接和断开,提供连接和断开时问的中断请求。 ?内置控制传输的协议处理器,简化常用的控制传输。 ?内置固件处理海量存储设备的专用通讯协议。支持传输协议和 、或者等效命令集的存储器。 ?并行接口包含位数据总线,线控制:读选通、写选通、片选输入、中断 输出. ?串行接口包含串行输入、串行输出、中断输出,支持通讯波特率动态调整。 ?支持电源电压和.电源电压. ?采用封装。 由于支持动态插拔,盘内部都有电源退耦电容。当盘刚插上时,由于 电容两端电压不能突变,所以导致主机端的电源电压突降,这个电压突降过 程可能只有几十微秒甚至几百纳秒,但是一旦被或监控电路检测到,就 会被当作电源上电或者电源下电,从而有可能导致和单片机被复位.为解 决这个问题,同时采用了两项措施:在盘与插座之间加入延长线,这样, 当盘通过延长线插入时,由于延长线本身具有寄生电阻以及寄生电感,从 而减少了对主电源的影响;在盘口的电源端并联较大的储能电容,在盘刚插 入时提供足够的瞬时电能,减少对电源电压的影响。在实际应用中,采用了 的钽电解电容。需特别指出的是,虽然普通电解电容的容量更大,但其寄生电 ..一种基于单片机的新型电子提花机控制器 感较大,不能提供足够的瞬时电能,只能慢慢提供,所以效果较差.接口电 路如下图所示. 严 图? 接电路 ..液晶显示 液晶显示模块 采用动态扫描驱动方式,核心控制芯片是 啪删.其主要特点是:有较强功能的/缓冲器;指令功能丰富;位数 据并行发送;图形和文本方式混合显示.先用作者用编写字符发生器以 生成所需字符,汉字字符采用 的点阵结构,数字、英文及其它符号采用 ×的电子结构。编写显示子程序,引用字符的首地址即可显示字符。利用液 晶显示的有花样的名称、经、纬、提花方式、织机车速、生产量、当前产量、 当前纬号、织机状态、出错情况,以及当前花样的黑白图样。 ..串口通信 为实现与机的通信,采用的电平转换芯片采用公司生产的低功耗、 单电源双发送/接收器。该芯片适用于各种和./.的通信 接口.芯片内部有一个电源电压变换器,可以把输入的电源变换成输 出电平所需的电压信号。利用此通讯端口,可通过机对提花机进行实时监 控,并可与工厂的局域网连接,以实现电子提花机群控制系统的网络化.电路 图如下图。一种基于单片机的新型电子提花机控制器 图? 串口通讯电路图 ..矩阵键盘 矩阵键盘作者是通过两片、一片和一片构建的。 其中,两片用于片选、状态控制等信号的输入;因适合于驱动高容低阻 的电路,且有一路时钟脉冲信号输入端,用于扫描键盘时的向矩阵键盘纵向 线输出信号的芯片;而贝用于将键盘矩阵此时的横向线状态输入到中, 从而可根据纵横向线的状态确定键值。连接图如下图?,接口电路图如下图 。 ?一 薯囊 、一 \一 \一 、一 、 \ 口\ 、. \ 、一 ,、 ‘、 \ .\ \ 。 、一 \ \ \ 】\ \\皇莆 \生 \?一 .、. \ \ \ 【.、. \篓撞 \多找 \堂麓 、羔目 、一 \ 、. \ \ 、 图 矩阵式键盘键值连接图一种基于单片机的新型电子提花机控制器 。. 醑。。 。卜皿 孵 时 艚 释 聍 珊 . 。‰。.?曩。.“ 爱 曩 毁 裂 %“。。.。“ 鞫鞫 尝鐾:睡~.。匡,旷 澍崮 ?刮??暑 聪 谨 特 群 孽罄茹 。.。 。幡。 。 。 图? 接盘接口电路图 .. 电路 为进一步提高控制器的可靠性,利用给单片机安装了“看门狗” .电路图如下图?. 图. 硬件看门狗电路 此外,在硬件上作者还给装了电池,以便在意外断电时继续给供电,一种基于 单片机的新型电子提花机控制嚣 从而保护了其中的数据,以方便重启后迅速恢复上次生产。一种基于单片机 的新型电子提花机控制器 第四章 控制器的软件设计 ... 开发系统简介 是美国 公司出品的系列兼容单片机语言软件 开发系统,与汇编相比,语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显 的优势,因而易学易用。用过汇编语言后再使用来开发,体会更加深刻删. 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具,全 界面。另外重要的一点,只要看一下编译后生成的汇编代码,就能体会 到 生成的目标代码效率非常之高,多数语句生成的汇编代码很紧凑, 容易理解.在开发大型软件时更能体现高级语言的优势. 下面简要介绍 单片机软件开发系统的整体结构。 工具包的整体结构,如图所示,其中与分别是 和 的集成开发环境,可以完成编辑、编译、连接、 调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用本身或其它编辑器编辑或汇 编源文件。然后分别由及编译器编译生成目标文件.。目标文件 可由创建生成库文件,也可以与库文件一起经连接定位生成绝对目 标文件.。文件由转换成标准的文件,以供调试器 或使用进行源代码级调试,也可由仿真器使用直接对目标板进行调试, 也可以直接写入程序存贮器如中. 图 工具包整体结构图一种基于单片机的新型电子提花机控制器 工具包各部分功能及使用说明就不介绍了。是一个标准的应用程序,它是的 一个集 成软件开发平台,具有源代码编辑、管理、集成的等功能,它的 人机界面友好,操作方便,是开发者的首选,具体配置及使用见..。 .. 软件使用简介 ... 编译器的控制指令 编译器的控制指令分为三类:源文件控制类,目标文件控制类及列表控制 类。 .源文件控制类 :源文件不允许使用 扩展功能。 :定义预处理在命令行。 .目标文件控制类:选编译模式 包含调试信息,以供仿真器或使用。 禁止信息记录 禁止用寄存器传递参数 文件包含附加变量类型信息 指定优化级别 指定一个寄存器使用的文件以供整体优化用 指定一个供绝对寄存器访问的寄存器区名 不生成目标文件只生成汇编源文件 其它控件不常用。 .列表文件控制类: :向列表文件加入汇编列表 :显示文件 :列表文件包括模块内所有符号的列表 弘.:选择“警告”级别 ... 的使用.一种基于单片机的新型电子提花机控制器 总的来说具有以下特性; ?高级语言显示模式 ?集成硬件环境模拟 ?单步或“”执行模式 ?存储器、寄存器及变量访问 ?表达式之值 ?函数与信号功能 下面,具体说明在进入 之后,如何实现上述功能, 采用下拉菜单格式和窗口显示控制,共有、、、 四个窗口,其中为命令行窗口,为程序窗口,为串目窗, 为寄存器窗. 高级语言显示模式 单击主菜单中的“”,第一栏中的三条命令“”、。”、 “”分别对所装入的程序按照“高级”、“混合级”及“汇编级”三种 方式显示,以方便调试使用. 集成硬件环境模拟显示 主菜单中“”各条能显示模拟硬件环境的状态,其中: / :显示各/口之值,对而言中的、、、与 引脚之值分别列出: :显示个中断源的入口模式是否允许,优先级等中断状态。 :显示各定时/计数器的模式,初始值状态等。 :中断信息允许,如为允许“”出现,则当中断申请时, 显示中断源信息.比如当中断发生时会显示:“ ”等 / : 显示/转换器状态无时,则提示“无”. :串口信息显示,包括串口模式、波特产等 :其它器件,如为则显示。无” 单步或。”执行 。”单步执行,“”全速执行到断点。或选主菜单中单步执行 ..一种基于单片机的新型电子提花帆控制器 中的全速执行。 存储器寄存器及变量访问 外部存储器管理菜单:设置、取消、显示处理 可用存储空间。 修改代码:命令 存储器显示命令:类别为、、、、 修改存储器命令;有以下几种命令、,、、、 复杂数据类型显示:命令;用以显示结构或数组的内容。欲使此命令有 效,编译器必须有及两条. 反汇编命令: “”表达式之值 在菜单的“”一栏中有四项:其中包括定义 、删除 。 ,及自动更新选项。 也可用、等命令代替,下面具体看“表达式”类型: 之中, 一次最多可设个表达式,显示于 表达式可以是简单变量,也可是复杂数据类型如结构、数组和指向结构的指 针 等,例如: 却 ? ,等等 关于.文件 启动后必须装入.文件才能使及各项起作用,这 个函数的使用是依据系列的不同特点,装入各硬件设备模 拟驱动文件,比如就必须 目录下的.。.的全部功能,此外,它还具有以 具有 下明显的优点: 标准的界面,操作更容易更简单: 常用操作多用对话框,而非的行命令方式; 窗口资源更加丰富:存储器窗口、覆盖率分析、运行状态分析窗口,加强一种 基于单片机的新型电子提花机控制器 了调试功能; 因为 功能强大,具体操作在第八章详细介绍。 ... 及其使用 .对硬件的要求 硬件系统为系列; 带外部程序存储器从地址开始,存放程序; 的外部数据存储器以及的跟踪缓冲区,此外,外都数据存 储器必须足够容纳所有应用程序代码及数据,且所有外部数据存储器必须为 冯?诺伊曼存储器,即能一致访问与空间. 一个定时器作为波特率发生器供串口使用; 的空余堆栈。 .的使用 的使用途径有三种方式: 行命令方式 即先用对进行配置,然后用进入状态,启 用各种命令对进行调试。 方式 启动装入目录下的.驱动文件,与目标板通信。 方式 在选驱动文件时,选“洲.”,则检查目标板并进入状态. .啪的配置 的配置 运行文件在目录下,不同的参数可以配置不同的硬件环 境。 ,具体 说明见帮助文件或使用手册. 的配置 在启用.时,会使得系统自动检查目标板连接,如配置不对,则 弹出“”对话框,设置串口,波特率等,完毕单击“” 有效。 .串口连接图:一种基于单片机的新型电子提花机控制器 收发交叉互连,、直连,、直连,具体引脚排列参考串口资料。 .命令及使用 详细的命令可参阅帮助。 的使用 ...集成开发环境 是一个标准的应用程序,其编译功能、文件处理功能、 处理功能、窗口功能以及工具引用功能如、、/、 等等都较 要强得多. 采用作连接器,因为兼容,所以一切能在下工 作的都可以到中进行连接调试。 作调试器,该调试器支持及系统 采用 模拟两种方式,功能较 要强大好用,调试功能强大。 注意: 菜单下的各项要会使用,其中、、/、定义各文件 所使用的编译、连接控制指令,定义一个初始化文件。则 是定义一个文件。 进入调试是在菜单下运行。 中包括新建、打开、修改、更新、编译、连接等处理,具 体使用可参考后面的例子. ..标准 深入理解并应用对标准的扩展是掌握的关键之一.因为大 多数扩展功能都是直接针对系列硬件的。本文大致按照如下几个方面 介绍。 ... 扩展关键字 .版本有以下扩展关键字共个: ???? : ...内存区域 . 一种基于单片机的新型电子提花机控制嚣 由说明可有多达的程序存储器 . : 内部数据存储器可用以下关键字说明: ~ :直接寻址区,为内部的低字节 ~ :间接寻址区,包括整个内部删区 ~ :可位寻址区, . 外部视使用情况可由以下关键字标识: :可指定多达的外部直接寻址区,地址范围~ :能访问页的外部,主要用于紧凑模式 . .提供的寻址区,这区域可位寻址、字节寻址或字寻址, 用以控制定时器,计数器、串口、/及其它部件,可由以下几种关键字说明: ;字节寻址比如 ;为口地址为,“”后~ 之间的常数。 :字寻址,如 ;指定口地址 :位寻址,如 ;指定第位为,即中断允许 还可以有如下定义方法: ‘;定义为的第位 ‘;同上 或 同上. ...存储模式 存储模式决定了没有明确指定存储类型的变量,函数参数等的缺省存储区 域,共三种: .模式 所有缺省变量参数均装入内部,优点是访问速度快,缺点是空间有限, 只适用于小程序。 .模式 所有缺省变量均位于夕部区的一页。具体哪一页可由口 ..一种基于单片机的新型电子提花机控制器 指定,在.文件中说明,也可用指定,优点是空间较 为宽裕速度较慢,较要快,是一种中间状态。 .模式 所有缺省变量可放在多达的外部区,优点是空间大,可存变量多, 缺点是速度较慢. ...存储类型声明 变量或参数的存储类型可由存储模式指定缺省类型,也可由关键字直接声 明指定.各类型分别用:,,,说明,例: “一:; ...变量或数据类型 提供以下几种扩展数据类型: 位变量值为或 从字节中定义的位变量或 字节地址~ 字地址~ 其余数据类型如:。。,,等与 相同。 . .位变量与声明 .型变量 型变量可用变量类型,函数声明、函数返回值等,存贮于内部~ 。 注意: 用 说明函数和用“”指定的函数,不能返回值。 一个变量不能声明为指针,如:是错误的 不能有数组如: ;错误。 .可位寻址区说明一 可作如下定义::, .”.一种基于单片机的新型电子提花机控制嚣 然后: ; ‘: ‘; ‘; ... 函数 函数声明对 作了扩展,具体包括: .中断函数声明: 中断声明方法如下: ?卑 为提高代码的容错能力,在没用到的中断入口处生成语句,定义没用到的 中断。 鼍 卑 . ’ /宰衫协 卑 、毽 肛 幸/ ? 幸/ ? 序 衫 ? .通用存储工作区 声明,见上例。 .选通用存储工作区由 。指定存储模式 由 及说明,例如: 提示:说明的函数内部变量全部使用内部。关键的经常性的耗时 的地方可以这样声明,以提高运行速度。 . 在函数前声明,只对一个函数有效。该函数调用过程中将不可被中断。 .递归或可重入函数指定 在主程序和中断中都可调用的函数,容易产生问题。因为和不同, ..一种基于单片机的新型电子提花机控制器 使用堆栈传递参数,且静态变量以外的内部变量都在堆栈中;而一般使用 寄存器传递参数,内部变量一般在中,函数重入时会破坏上次调用的数据。 可以用以下两种方法解决函数重入: 、在相应的函数前使用前述“鲫 ”声明,即只允许主程序或中 断之一调用该函数; 、将该函数说明为可重入的。如下: 札..; 编译后将生成一个可重入变量堆栈,然后就可以模拟通过堆栈传递变量 的方法. 由于一般可重入函数由主程序和中断调用,所以通常中断使用与主程序不 同的寄存器组。 另外,对可重入函数,在相应的函数前面加上开关“ ”, 以禁止编译器使用绝对寄存器寻址,可生成不依赖于寄存器组的代码。 .指定/函数由指定。 .. 编程中的一些特殊问题 ...绝对地址访问 提供了三种访问绝对地址的方法: .绝对宏: 在程序中,用“.”即可使用其中定义的宏来访问绝对地址, 包括: 、、、、、、、 具体使用可看一看.便知。 例如: 《:指向程序存贮器的地址。 :指向外的地址。 .?关键字 直接在数据定义后加上?即可,但是注意: 绝对变量不能被初使化;一种基于单片机的新型电子提花枫控钼器 型函数及变量不能用?指定. 例如: ??;指定结构从开始。 一一:指定数组从开始。. 如果外部绝对变量是/端口等可自行变化数据,需要使用关键字进 行描述,请参考.. .连接定位控制 对“段”地址进行, 此法是利用连接控制指令 \ 如要指定某具体变量地址,则很有局限性,不作详细讨论。 ..。 与汇编的接口 .模块内接口 方法是用语句具体结构是: 汇编行 这种方法实质是通过与告诉编译器中间行不用编译为汇编 行,因而在编译控制指令中有以控制将这些不用编译的行存入其中。 .模块间接口 模块与汇编模块的接口较简单,分别用与对源文件进行编译,然 后用将文件连接即可,关键问题在于函数与汇编函数之间的参数传 递问题,中有两种参数传递方法。 通过寄存器传递函数参数 最多只能有个参数通过寄存器传递,规律如下表:参数数目 , 一般指针~ & ~~ & ~& ~ 通过固定存储区传递 .一种基于单片机的新型电子提花机控制器 这种方法将型参数传给一个存储段中: 将其它类型参数均传给下面的段:,且按照预选顺序存 放. 至于这个固定存储区本身在何处,则由存储模式默认。 函数的返回值 函数返回值一律放于寄存器中,有如下规律: 说明标志位 由具体标志位返回 单字节由返回 / 指针 & 双字节由和返回,在 / 指针 ~ 在,在 ~ 格式 ~ 一般指针 存储类型在高位低 控制 该控制指令将文件编译生成汇编文件.,该汇编文件可改名后,生成汇 编.文件,再用进行编译。 ... 软件包中的通用文件 在\目录下有几个源文件,这几个源文件有非常重要的作用, 对它们稍事修改,就可以用在自己的专用系统中。 .动态内存分配 .;此文件是初始化动态内存区的程序源代码。它可以指定动态 内存的位置及大小,只有使用了 才可以调回其它函数,诸如 ,等. .:此文件是给数组分配内存的源代码,它可以指定单位数据类型 及该单元数目。 .:此文件是的源代码,分配一段固定大小的内存。一种基于单片机的新型电 子提花机控制嚣 .:此文件是.源代码,其功能是调整当前分配动态内存 的大小. .启动文件. 启动文件.中包含目标板启动代码,可在每个中加入 这个文件,只要复位,则该文件立即执行,其功能包括: ?定义内部大小、外部大小、可重入堆栈位置 ?清除内部、外部或者以此页为单元的外部存储器 ?按存储模式初使化重入堆栈及堆栈指针 ?初始化硬件堆栈指针 ?向函数交权 开发人员可修改以下数据从而对系统初始化 常数名 意义 待清内部长度 指定待清外部起始地址 待清外部删长度 是否小模式重入堆栈指针需初始化标志,为需要。缺省为 指定小模式重入堆栈顶部地址 是否大模式重入堆栈指针需初始化标志,缺省为 指定大模式重入堆栈顶部地址 是否重入堆栈指针,需初始化标志,缺省为 指定模式重入堆栈顶部地址 初始化允许开关 指定值 待清外部页首址 待清外部页长度 如果要初始化作为紧凑模式高端地址,必须;,为 值,例如指定某页,则,而且连接时必须如下: ,其中是?中的任一值。 .标准输入输出文件 . ..一种基于单片机的新型电子提花机控制器 .是一个低级字符输出子程,开发人员可修改后应用到自己的硬件系统 上,例如向或输出字符。 缺省:.是向串口输出一个字符是流控标志,换行符“\” 自动转化为回车/换行。\\”. . 函数是一个低级字符输入子程,该程序可用到自己硬件系统,如矩阵键 盘输入中,缺省时通过串口输入字符。 .其它文件 还包括对有独特功能的.函数以及对×适用的 函数,可参考源代码。 ...段名协定与程序优化 .段名协定 编译器生成的目标文件存放于许多段中,这些段是代码空间或数据空 间的一些单元,一个段可以是可重定位的,也可以是绝对段,每一个可重定位 的段都有一个类型和名字,段名有以下规定: 每个段名包括前缀与模块名两部分,前缀表示存储类型,模块名则是被编 译的模块的名字,例如: :表示模块中的代码段中的常数部分 表模块中函数的可执行段,具体 规定参阅手册。 . .程序优化 编译器是一个具有优化功能的编译器,它共提供六级优化功能。确保生 成目标代码的最高效率代码最少,运行速度最快。具体六级优化的内容可参 考帮助。 在中提供以下编译控制指令控制代码优化: :尽量采用子程序,使程序代码减少. :不使用绝对寄存器访问,程序代码与寄存器段独立。 :参数传递总是在局部数据段实现,程序代码与低版本兼容。 提供级优化功能,缺省为 ,.