提花机调线器控制器硬件设计【字数：10718】
摘 要本次设计是应用于电子提花机的控制系统，控制提花龙头的运动，实现提花编织功能。首先接收上位机发送过的脉冲信号，然后实现脉冲计数、位置确认，最后驱动调线选针器，确定了以STM32单片机为核心，设计了STM32F103C8的硬件架构的软件和硬件设计，如稳压电源电路，MCU电路，数字管驱动电路和调线选针驱动器。本篇文章主要由提花机调线器控制器硬件组成，系统相关的功能设计、相关模块电路设计以及模块的软件设计几个部分组成。通过有逻辑条理的分析，直观的阐述了该项目的具体功能，并通过分析得出该设计具有很强的实用性和广阔的应用前景。
Keywords:Electric jacquard；STM32；Needle detector；Control system 目录
1. 引言 1
1.1 课题背景与现状 1
1.2 课题研究的现实意义与应用前景 1
1.3 本课题的主要研究任务和解决思路 2
2. 方案的比较与选择 3
2.1总体方案 3
2.2微控制器 3
2.3数码管显示 4
2.4 本章小结 6
3. 硬件设计 7
3.1硬件框图 7
3.1.1电源电路 7
3.1.2复位电路 8
3.1.3 数码管驱动电路 9
3.1.4 FLASH电路 11
3.1.5晶振电路 12
3.1.6按键 12
3.1.7调线选针器驱动电路 13
3.1.8 位置检测电路 14
3.1.9下载及其他电路 16
3.2 端口配置 17
3.3 本章小结 18
4. 软件设计 19
4.1位置检测 19
4.1.1 正交脉冲计数 19
4.1.2 正交判向 21
4.2数码管显示 22
4.3 调线选针驱动 24
4.4 串口通讯 25
4.4.1 串口配置 25
4.4.2 串口调试 26
4.5本章小结 28
5 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
.1问题分析 29
5.2调试过程 29
5. 总结 32
参考文献 33
致谢 34
1. 引言
1.1 课题背景与现状
中国是一个大型纺织国家，纺织品是中国经济发展的主要产业。随着WTO的加入，许多提花织物制造商需要改进许多提花设备以满足市场需求[1]。一些大型，资金充足的制造商可以选择购买国外设备，技术先进，质量上乘，但价格昂贵产品的价格通常超过每台10,000美元。中小企业很接收这样价格。目前，中国对电子提花技术的研究主要包括电子笼头和电子花版，电子花版是基于传统的机械提花原理间接提花型，电子笼头是完全直接式的[2]。
第十九届中国共产党全国代表大会的春风在全国各地传播，并积极倡导自主的技术研究创新。作为一名工科大学生和祖国未来的接班人，要深入贯彻党中央的发展理念，将个人的理想溶于祖国繁荣富强的社会大实践中，个人抱负投身于祖国伟大复兴的中国梦中。电子提花机调线器控制器硬件设计是利用单片机作为主要的控制芯片，对接收到的数据进行整合反馈并控制电磁选针器的工作，本次设计是通过接收上位机传输过来的各种信号进行预设，判断位置信息后利用I2C协议进行数码管的反馈，而后通过接收到的FPGA信息进行处理来驱动电磁阀选针器进行工作。
1.2 课题研究的现实意义与应用前景
电子提花机广泛应用于纺织行业。它是一种用于生产提花纺织品的现代纺织机器。 随着高性能电子设备的快速发展，对控制系统的需求也在逐渐增加。提花机分为电子和机器提花纺织品编织成不同的纺织品图案，使用不同颜色的经线和纬线。提花是通过控制经纱提升的不同方式来实现经纱提升控制的一种装置。这种组合可以形成纺织品图案。传统的机械提花机需要将设计的花纹转变为控制织机的花型。通过在硬纸板上打孔来实现数据的存储，然后通过机械装置将纹版输送到提花龙头上进行花型编织。传统方式机械提花机的缺点很多，比如：结构复杂、纹版消耗量大、可靠性低、成本高、可维护性差、效率低等，另一方面，电子提花机结合了最新的电子技术和各种提花结构，实现了无条纹的高速提花。使用电磁铁作为电信号和机械机构的转换组件，并使用控制信号输出的“0”或“1”信号，根据织物图案的数字处理文件控制经线的提升和不提升。其关键技术是采用电磁铁作为电信号和机械机构的转换部件，由控制信号输出的“0或“1”信号驱动电磁铁控制经纱提升与否，电子提花机由于结构简单，维护方便，速度快，已经得到了广泛的应用。
1.3 本课题的主要研究任务和解决思路
随着环境装饰、居室美化和服装材料的逐渐由普通面料向提花面料的过渡，提花织物的比重必须增加。国内提花机应注重以下几个方面：1、电子及机械工业的快速发展，电子提花及织造系统得以逐步推广，使工作效率加倍；2.国产提花机必须在先进，电子和高速方向上开发，以提高产品自动化水平，并满足新机器高速运行的性能要求；3、为了促进新产品的开发和竞争，国内生产企业应逐步从小型化发展到集团化、一体化，从单一化发展到多元化，逐步建立专业化生产基地。
本设计利用的是STM32F103C8单片机作为系统的微处理器，对上位机所输送的信号经过处理器定位、比较后得出提花机位置信息并显示在四位数码管上；通过对位置信息的加载处理，对提花机选针器进行控制，以实现选针调线的目的；通过DXP软件绘制线路板，将系统高强度的集成在PCB板上，使其系统体积更小；板子上配备了电源电路、I2C EEPROM电路、MCU及其辅助电路使系统更具有实用性；使用微控制器作为基本控制组件可大大提高机器的生产率。
方案的比较与选择
2.1总体方案
用户可以通过上位机编码控制下位机的线路调线器，执行电磁阀驱动选择，改变电子提花机的模式，并反馈接收到的相关代码。STM32，硬件部分主要的处理芯片，负责接收上位机发送的信号进行处理。零位传感器实时反馈电子提花机的工作状态，在电子提花机的内部接受与选针器之间进行一个相对码的编写。经STM32芯片的调线器进行电磁阀驱动的选针。功能框图如图2.1所示：
图2.1系统整体功能
2.2微控制器
目前市面上常用的主流嵌入式单片机主要有ATMEL公司上手容易，架构简单的AT89C51/52单片机、AVR单片机，高成本性能比的stm32单片机，MSP430系列单片机等等。信息行业中上常用的嵌入式控制器主要是来自ATMEL公司上手容易，架构简单的AT89C51/52系列单片机、性价比超高的STM32系列单片机，AVR单片机等。
Keywords:Electric jacquard；STM32；Needle detector；Control system 目录
1. 引言 1
1.1 课题背景与现状 1
1.2 课题研究的现实意义与应用前景 1
1.3 本课题的主要研究任务和解决思路 2
2. 方案的比较与选择 3
2.1总体方案 3
2.2微控制器 3
2.3数码管显示 4
2.4 本章小结 6
3. 硬件设计 7
3.1硬件框图 7
3.1.1电源电路 7
3.1.2复位电路 8
3.1.3 数码管驱动电路 9
3.1.4 FLASH电路 11
3.1.5晶振电路 12
3.1.6按键 12
3.1.7调线选针器驱动电路 13
3.1.8 位置检测电路 14
3.1.9下载及其他电路 16
3.2 端口配置 17
3.3 本章小结 18
4. 软件设计 19
4.1位置检测 19
4.1.1 正交脉冲计数 19
4.1.2 正交判向 21
4.2数码管显示 22
4.3 调线选针驱动 24
4.4 串口通讯 25
4.4.1 串口配置 25
4.4.2 串口调试 26
4.5本章小结 28
5 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
.1问题分析 29
5.2调试过程 29
5. 总结 32
参考文献 33
致谢 34
1. 引言
1.1 课题背景与现状
中国是一个大型纺织国家，纺织品是中国经济发展的主要产业。随着WTO的加入，许多提花织物制造商需要改进许多提花设备以满足市场需求[1]。一些大型，资金充足的制造商可以选择购买国外设备，技术先进，质量上乘，但价格昂贵产品的价格通常超过每台10,000美元。中小企业很接收这样价格。目前，中国对电子提花技术的研究主要包括电子笼头和电子花版，电子花版是基于传统的机械提花原理间接提花型，电子笼头是完全直接式的[2]。
第十九届中国共产党全国代表大会的春风在全国各地传播，并积极倡导自主的技术研究创新。作为一名工科大学生和祖国未来的接班人，要深入贯彻党中央的发展理念，将个人的理想溶于祖国繁荣富强的社会大实践中，个人抱负投身于祖国伟大复兴的中国梦中。电子提花机调线器控制器硬件设计是利用单片机作为主要的控制芯片，对接收到的数据进行整合反馈并控制电磁选针器的工作，本次设计是通过接收上位机传输过来的各种信号进行预设，判断位置信息后利用I2C协议进行数码管的反馈，而后通过接收到的FPGA信息进行处理来驱动电磁阀选针器进行工作。
1.2 课题研究的现实意义与应用前景
电子提花机广泛应用于纺织行业。它是一种用于生产提花纺织品的现代纺织机器。 随着高性能电子设备的快速发展，对控制系统的需求也在逐渐增加。提花机分为电子和机器提花纺织品编织成不同的纺织品图案，使用不同颜色的经线和纬线。提花是通过控制经纱提升的不同方式来实现经纱提升控制的一种装置。这种组合可以形成纺织品图案。传统的机械提花机需要将设计的花纹转变为控制织机的花型。通过在硬纸板上打孔来实现数据的存储，然后通过机械装置将纹版输送到提花龙头上进行花型编织。传统方式机械提花机的缺点很多，比如：结构复杂、纹版消耗量大、可靠性低、成本高、可维护性差、效率低等，另一方面，电子提花机结合了最新的电子技术和各种提花结构，实现了无条纹的高速提花。使用电磁铁作为电信号和机械机构的转换组件，并使用控制信号输出的“0”或“1”信号，根据织物图案的数字处理文件控制经线的提升和不提升。其关键技术是采用电磁铁作为电信号和机械机构的转换部件，由控制信号输出的“0或“1”信号驱动电磁铁控制经纱提升与否，电子提花机由于结构简单，维护方便，速度快，已经得到了广泛的应用。
1.3 本课题的主要研究任务和解决思路
随着环境装饰、居室美化和服装材料的逐渐由普通面料向提花面料的过渡，提花织物的比重必须增加。国内提花机应注重以下几个方面：1、电子及机械工业的快速发展，电子提花及织造系统得以逐步推广，使工作效率加倍；2.国产提花机必须在先进，电子和高速方向上开发，以提高产品自动化水平，并满足新机器高速运行的性能要求；3、为了促进新产品的开发和竞争，国内生产企业应逐步从小型化发展到集团化、一体化，从单一化发展到多元化，逐步建立专业化生产基地。
本设计利用的是STM32F103C8单片机作为系统的微处理器，对上位机所输送的信号经过处理器定位、比较后得出提花机位置信息并显示在四位数码管上；通过对位置信息的加载处理，对提花机选针器进行控制，以实现选针调线的目的；通过DXP软件绘制线路板，将系统高强度的集成在PCB板上，使其系统体积更小；板子上配备了电源电路、I2C EEPROM电路、MCU及其辅助电路使系统更具有实用性；使用微控制器作为基本控制组件可大大提高机器的生产率。
方案的比较与选择
2.1总体方案
用户可以通过上位机编码控制下位机的线路调线器，执行电磁阀驱动选择，改变电子提花机的模式，并反馈接收到的相关代码。STM32，硬件部分主要的处理芯片，负责接收上位机发送的信号进行处理。零位传感器实时反馈电子提花机的工作状态，在电子提花机的内部接受与选针器之间进行一个相对码的编写。经STM32芯片的调线器进行电磁阀驱动的选针。功能框图如图2.1所示：
图2.1系统整体功能
2.2微控制器
目前市面上常用的主流嵌入式单片机主要有ATMEL公司上手容易，架构简单的AT89C51/52单片机、AVR单片机，高成本性能比的stm32单片机，MSP430系列单片机等等。信息行业中上常用的嵌入式控制器主要是来自ATMEL公司上手容易，架构简单的AT89C51/52系列单片机、性价比超高的STM32系列单片机，AVR单片机等。
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