[发明专利]一种三层缠绕机的控制单元

权利要求书

1.一种三层缠绕机的控制单元，其特征在于由硬件与软件两部分组成，具体包括友好人机界面、主机控制与牵引控制、报警信息及计算编织长度控制部分、收线机控制功能、信号灯控制、声光报警；键盘按键控制与液晶显示组成单片机的友好人机界；单片机与主电机伺服驱动器通过485通讯，通过单片机按键操作与菜单操作控制主机运行状态；单片机通过电源接口和信号输入输出接口与外部控制部件相连，电源接口输入控制柜开关电源提供的24V电源，作为单片机的输入电源，主电机驱动器与主电机驱动三层缠绕机高速运转，牵引电机驱动器与牵引电机驱动牵引装置运转，收线电机驱动器与收线电机驱动设备收线工作，其它控制信号包括启动、停止、急停、点动、复位、信号灯，计米信号用来计算编织长度，报警信号输入报警信息，MCU是单片机的处理器；MCU采用PIC18F452信号处理芯片，缓冲驱动器、485通讯、锁存器1、锁存器2、储存器、日历时间、按键阵列是MCU数据输入与输出的扩展器件，其中缓冲驱动器由74HC244芯片组成，作为MCU的数据输入器件，锁存器1与锁存器2由74HC373芯片组成，作为MCU的数据输出器件，485通讯用SP485芯片，实现MCU与电机驱动器的串行通讯，储存器用24C128芯片，用来储存设备的运行参数与状态，日历时间芯片选用HT1381，用来提供日历时间，按键阵列由74HC244与74HC373芯片组成，形成最多64键的键盘阵列，用来接收操作控制命令，光藕隔离器、功率放大器、液晶显示、键盘为外围器件，光藕器件由D207芯片组成，为光电隔离器件，既能实现将传感器信号转换为MCU处理的数字信号，又能增强抗干扰能力，功率放大器由ULN2003A芯片组成，放大数字控制信号的功率，驱动电机与信号灯等控制继电器的工作，液晶显示是一独立模块，采用192*64阵列的液晶屏，显示数字参数与文本信息，键盘采用薄膜开关按键，并配有状态灯。

2.如权利要求1所述的一种三层缠绕机的控制单元，其特征在于MCU的8位数据总线直接与缓冲驱动器、锁存器1、锁存器2、键盘阵列及液晶显示模块的数据线连接，缓冲驱动器、锁存器1、锁存器2、键盘阵列的片选信号由MCU的3位功能引脚与一片38译码器及一片反向器组合完成，液晶显示模块的片选信号、读写信号、使能信号由MCU的6位功能引脚完成，日历时钟芯片、储存芯片、通讯芯片的片选与读写信号各由MCU的3位功能引脚完成，这样MCU与各扩展芯片组成一个整体，形成各种信号的输入、处理与输出过程，完成单片机的各种功能；缓冲驱动器的24位输出引脚连接总线，24位输入引脚连接光藕隔离器2的24位输出引脚，光藕隔离器2的24位输入引脚通过信号输入与输出接口连接各输入信号，有启动、停止、急停、点动、复位、计米以及各种报警信号，锁存器1的输入引脚接数据总线，输出引脚接光耦隔离器1的输入，光耦隔离器1的输出引脚接功率放大器的输入引脚，功率放大器的输出引脚通过信号输入与输出接口连接各控制单元，输出控制信号，有启动、停止、点动、收放线、信号灯，485通讯器件的三输入引脚直接与MCU连接，两输出引脚通过信号输入与输出接口连接各驱动单元，实现MCU与各驱动单元点对点实时通信功能，锁存器2的输入引脚接数据总线，输出引脚连接单片机本身的信号灯与报警器，用来提示操作信息及设备运行状态，存储器直接与MCU连接，作为MCU的存储器件，用来扩展MCU的存储空间，MCU通过串行通讯读写存储器的数据，液晶显示的8位数据线连接数据总线，其它读写、片选等控制信号引脚直接与MCU连接，接收显示MCU的各种信息数据，日历时间芯片直接与MCU连接，为MCU提供日历时间，使得单片机可以记录机器的运行时间、报警时间、及其它时间参数；芯片的晶振频率为32.768K，键盘阵列一端接单片机键盘各按键，一端接数据总线；MCU通过循环读写扫描键盘阵列，读入按键信息，完成按键操作，电源模块输入24V电源，输出2路5V电源，一路作为光耦隔离器1的输入电源；另一路为其它各芯片的工作电源；光耦隔离器2的输入电源为24V；电源模块输出功率为2.5W。

3.如权利要求1所述的一种三层缠绕机的控制单元，其特征在于其软件程序既能用C语言编程，也能用汇编语言编程，主程序保存在MCU内，主要包括循环扫描程序、自检子程序、显示子程序、通讯子程序、计算子程序，参数与文本显示程序将参数与文本字符保存在扩展存储器内，不主动运行，只是作为MCU的扩展存储空间永久保存设备的参数与其它数据，主程序在参数与其它数据保存完毕后再写入MCU，单片机主程序具体实现过程：上电后MCU主程序自动运行，完成自检，取得机器当前的运行参数与状态，然后循环扫描缓冲驱动器与键盘阵列，缓冲驱动器保存着外围输入信息，有启动、停止、急停、点动、复位、计米以及各种报警信号，一旦缓冲驱动器有其中的一个或数个输入数据，MCU按信号的优先级高低处理数据，并将处理结果按要求显示或输出；机器运行中发生断线事件，MCU扫描到该信息后，处理过程是：                                                立即将停机信号及报警信号输出到锁存器1，机器立即停机，运行灯灭，报警灯亮，将断线信息输出到液晶显示模块，显示断线报警内容，将停机信号及报警信号输出到锁存器2，单片机上的运行灯灭，报警蜂鸣器响，MCU记录断线发生时间，并写入到存储器内；其它输入信号处理过程类似；MCU在扫描键盘阵列过程中，如果有键盘按键事件发生，MCU读取键盘阵列数据，并立即处理，例如，发生调速按键操作，程序的处理过程是：读取存储器有关速度参数与显示信息，将调速页面输出到液晶显示模块显示，等待接收数字按键与“确认”按键或“取消”按键等，如果是“取消”按键，MCU关闭调速页面，过程结束，如果是“确认”按键，MCU将继续下一步，MCU记录新的速度数据，并写入到存储器内，启动通讯程序，将数据通过485通讯器件传输到控制单元，机器以新的速度运行，其它按键信号处理过程类似，除循环扫描过程外，MCU还以规定的间隔时间，循环读取日历时间芯片的数据，并在相应的页面显示日期或时间，同时，也可以通过键盘输入数字修改日历时间。