针织圆机运行位置模拟器的设计与实现
针织圆机运行位置模拟器的设计与实现[20200408094713]
摘 要
针织圆机在运行过程中，针筒位置旋转编码器和零点接近开关，为圆机电控系统提供了针筒运行位置信息。本课题设计的针织圆机运行位置模拟器，可以在不使用真实圆机的情况下，模拟产生与真实圆机相同的旋转编码器和零点接近开关信号，为针织圆机电控系统的设计与调试提供真实的测试环境。
本课题的实现可以提高圆机电控系统的设计与调试效率，并使模拟真实环境的电控系统老化测试成为可能。本设计选取了stm32芯片作为控制芯片，lcd1602作为显示器，控制方式选择的是用编码器作为调节开关，综合起来就是通过编码器的开关控制液晶上的参数，从而控制stm32芯片产生的编码器的波形的频率，达到模拟针织圆机运行位置的作用。
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关键字:针织圆机模拟器旋转编码器STM32处理器
Key Words: Circular Knitting Machining; Simulator; Rotary Encoder; STM32 processor 目 录
1. 引言 1
1.1课题背景 1
1.2内容安排 1
2. 系统设计 2
2.1设计目的 2
2.1方案选择 2
2.3设计过程 3
2.3.1输出显示设备的设计 4
2.3.2输入控制设备的设计 4
2.3.3主要芯片介绍 5
3．信号生成器的软件设计 7
3.1针织圆机位置信号 7
3.2位置信号生成器方案选择 7
3.3STM32定时器简介 8
3.3.1 TIM4主要功能 9
3.3.2 TIM4功能描述 10
3.4编码器A，B信号的软件设计 11
3.4.1 A，B信号的设计 11
3.4.2 信号频率控制设计 13
3.4.3正反转方向设计 14
3.5编码器Z信号sync信号的软件设计 15
3.5.1 Z信号sync信号的设计 15
3.5.2 Z信号sync信号中断流程图 15
4.人机交互的软件设计 17
4.1人机交互接口的设计 17
4.1.1 设计目的 17
4.1.2 方案选择 17
4.2液晶接口的软件设计 18
4.2.1 液晶简介 18
4.2.2 液晶指令 19
4.2.3 液晶显示 20
4.3旋转编码开关的软件设计 21
4.3.1编码开关的功能设计 22
4.3.2编码开关接口介绍 22
4.3.2编码开关控制显示界面改变 25
4.3.3编码开关控制液晶坐标改变 25
4.3.4编码开关控制参数大小改变 26
4.4 人机交互界面及控制流程 26
5.实验结果和分析 29
5.1 基本输出功能 29
5.2 调控转速参数后的输出信号 30
5.3 调控分辨率参数后的输出信号 31
5.4 调控同步比参数后的输出信号 33
5.5 调控正反转参数后的输出信号 35
6.结语 37
7.参考文献 38
8.致谢 39
1. 引言
1.1课题背景
针织圆机在运行过程中，旋转编码器和零点接近开关，为圆机电控系统提供了针筒运行位置信息。使用真实圆机进行电控系统的设计与调试，不仅繁琐复杂，而且还浪费圆机资源，假如真实圆机出现老化磨损等问题，还会对圆机电控系统的设计与调试造成影响。随着中国加入WTO纺织工业的快速发展，纺织业越来越倾向于智能化，简洁化[1]。传统的圆机电控系统的设计与调试已经越来越不适应纺织业智能化简洁化的要求。本课题所设计的针织圆机运行位置的模拟器可以在不使用真实圆机的情况下，模拟产生与真实圆机相同的旋转编码器和零点接近开关信号，为针织圆机电控系统的设计与调试提供真实的测试环境。使用针织圆机运行位置模拟器不仅方便快捷，能耗成本低，而且不会对圆机电控系统的设计与调试造成任何影响，稳定可靠！
本课题设计的针织圆机运行位置模拟器具有人机交互的功能，不同圆机传感器的分辨率和转速是不同的，这就要求模拟的传感器信号具有可调节的功能。本课题设计的模拟器具有液晶显示参数，输入设备调节参数的人机交互功能，使得模拟器的操作简单方便，灵活自由，可以广泛应用于纺织业不同针织圆机上。
1.2内容安排
第一章介绍了本课题的设计背景及意义，简单的介绍了本设计需要的功能。
第二章介绍了系统硬件的设计，根据本课题的设计目的及要求，详细介绍了整个硬件框架的思考过程。具体介绍了传感器信号产生的设计，输入控制电路的设计，输出显示电路的设计以及下载电路和外部电源的设计。第二小节则是具体的设计原理图，包括控制芯片的介绍，输出显示电路原理图的介绍，输入控制原理图的介绍。
第三章介绍了传感器信号的设计过程，第一小节通过对传感器信号分析，选择合适的设计方法。第二小节详细介绍了传感器信号的设计过程，包括A，B信号，Z相信号，sync相信号，传感器方向信号。第三小节简单介绍了定时器的功能。第四小节是传感器信号Z相，sync相在中断中产生的流程图。
第四章介绍了人机交互的软件设计过程，先明确了人机交互所要实现的功能，通过调节显示设备上的参数，改变传感器信号的波形，使之广泛应用于不同圆机的电控系统的设计。第一小节介绍了输入控制设备和输出显示设备的设计方法，介绍了输入输出设备的选型。第二小节介绍了输入控制设计所要实现的具体功能，以及这些功能的具体实现方法。第三小节介绍了人机交互的显示设计，介绍了LCD1602液晶的显示原理以及四线制液晶的显示原理。第四小节介绍了液晶显示的两个界面，第五小节介绍了这个人机交互软件设计的流程图。
第五章介绍了实验结果和分析，第一小节介绍了传感器信号方向的检测与分析，第二小节介绍了传感器Z相，sync相信号的检测与分析，第三小节介绍了传感器频率信号的检测与分析，第四小节是传感器信号的实验分析总结。
2. 系统设计
2.1设计目的
圆机电控系统的设计与开发需要在真实的环境中进行分析调试，真实环境中，针筒位置旋转编码器和零点接近开关，为圆机电控系统的设计提供针筒运行位置信息。本课题要设计的针织圆机运行位置模拟器，可以在不使用真实圆机的情况下，模拟产生与真实圆机相同的旋转编码器和零点接近开关信号，为针织圆机电控系统的设计与调试提供测试环境。本课题的实现可以提高圆机电控系统的设计与调试效率，并使模拟真实环境的电控系统老化测试成为可能。
本课题所要设置的针织圆机运行位置模拟器，需要具有与旋转编码器和零点接近开关相同的输出接口。使用相同的接口，模拟出传感器信号才会与真实圆机产生的信号相同，使本课题所设计的模拟器可以应用于针织圆机电控系统的设计与调试之中。纺织工业中，针织圆机大小各不相同，使得圆机产生的传感器信号也各不相同。为了使本课题设计的模拟器可以广泛的适用于纺织业针织圆机电控系统的设计与调试中，本课题在设计过程中增加了人机交互的功能。通过设置参数，模拟在不同情况下旋转编码器和零点接近开关的输出信号，具有点动和连续运行功能。
2.1方案选择
输入控制设备选择的是编码器，编码器的正反转可以修改显示界面上的参数，操作简单灵活。编码器自带的中心按键，可以实现参数界面的切换和参数界面上坐标的移动。与普通开关输入设备和键盘输入设备比起来，编码器具有操作简单，编程简便的优点。
编码器作为开关，STM32芯片具有编码器接口模式，而且STM32芯片的输出比较模式可以很容易模拟出传感器的A，B信号，STM32芯片的定时器中断可以模拟出Z相，sync相信号，考虑到性价比，本课题最后选择了STM32F103C8T6_M作为编码器的控制芯片。
输出显示设备选择的是LCD1602液晶，LCD1602液晶不但显示清楚而且操作简单，与数码管相比具有占用IO口少操作简单的优点，与触屏液晶相比具有价格低廉，实现代码简单的优点。而且LCD1602液晶完全可以实现本课题所需要的所有功能，最后，本课题选择了LCD1602液晶作为显示输出设备。
摘 要
针织圆机在运行过程中，针筒位置旋转编码器和零点接近开关，为圆机电控系统提供了针筒运行位置信息。本课题设计的针织圆机运行位置模拟器，可以在不使用真实圆机的情况下，模拟产生与真实圆机相同的旋转编码器和零点接近开关信号，为针织圆机电控系统的设计与调试提供真实的测试环境。
本课题的实现可以提高圆机电控系统的设计与调试效率，并使模拟真实环境的电控系统老化测试成为可能。本设计选取了stm32芯片作为控制芯片，lcd1602作为显示器，控制方式选择的是用编码器作为调节开关，综合起来就是通过编码器的开关控制液晶上的参数，从而控制stm32芯片产生的编码器的波形的频率，达到模拟针织圆机运行位置的作用。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:针织圆机模拟器旋转编码器STM32处理器
Key Words: Circular Knitting Machining; Simulator; Rotary Encoder; STM32 processor 目 录
1. 引言 1
1.1课题背景 1
1.2内容安排 1
2. 系统设计 2
2.1设计目的 2
2.1方案选择 2
2.3设计过程 3
2.3.1输出显示设备的设计 4
2.3.2输入控制设备的设计 4
2.3.3主要芯片介绍 5
3．信号生成器的软件设计 7
3.1针织圆机位置信号 7
3.2位置信号生成器方案选择 7
3.3STM32定时器简介 8
3.3.1 TIM4主要功能 9
3.3.2 TIM4功能描述 10
3.4编码器A，B信号的软件设计 11
3.4.1 A，B信号的设计 11
3.4.2 信号频率控制设计 13
3.4.3正反转方向设计 14
3.5编码器Z信号sync信号的软件设计 15
3.5.1 Z信号sync信号的设计 15
3.5.2 Z信号sync信号中断流程图 15
4.人机交互的软件设计 17
4.1人机交互接口的设计 17
4.1.1 设计目的 17
4.1.2 方案选择 17
4.2液晶接口的软件设计 18
4.2.1 液晶简介 18
4.2.2 液晶指令 19
4.2.3 液晶显示 20
4.3旋转编码开关的软件设计 21
4.3.1编码开关的功能设计 22
4.3.2编码开关接口介绍 22
4.3.2编码开关控制显示界面改变 25
4.3.3编码开关控制液晶坐标改变 25
4.3.4编码开关控制参数大小改变 26
4.4 人机交互界面及控制流程 26
5.实验结果和分析 29
5.1 基本输出功能 29
5.2 调控转速参数后的输出信号 30
5.3 调控分辨率参数后的输出信号 31
5.4 调控同步比参数后的输出信号 33
5.5 调控正反转参数后的输出信号 35
6.结语 37
7.参考文献 38
8.致谢 39
1. 引言
1.1课题背景
针织圆机在运行过程中，旋转编码器和零点接近开关，为圆机电控系统提供了针筒运行位置信息。使用真实圆机进行电控系统的设计与调试，不仅繁琐复杂，而且还浪费圆机资源，假如真实圆机出现老化磨损等问题，还会对圆机电控系统的设计与调试造成影响。随着中国加入WTO纺织工业的快速发展，纺织业越来越倾向于智能化，简洁化[1]。传统的圆机电控系统的设计与调试已经越来越不适应纺织业智能化简洁化的要求。本课题所设计的针织圆机运行位置的模拟器可以在不使用真实圆机的情况下，模拟产生与真实圆机相同的旋转编码器和零点接近开关信号，为针织圆机电控系统的设计与调试提供真实的测试环境。使用针织圆机运行位置模拟器不仅方便快捷，能耗成本低，而且不会对圆机电控系统的设计与调试造成任何影响，稳定可靠！
本课题设计的针织圆机运行位置模拟器具有人机交互的功能，不同圆机传感器的分辨率和转速是不同的，这就要求模拟的传感器信号具有可调节的功能。本课题设计的模拟器具有液晶显示参数，输入设备调节参数的人机交互功能，使得模拟器的操作简单方便，灵活自由，可以广泛应用于纺织业不同针织圆机上。
1.2内容安排
第一章介绍了本课题的设计背景及意义，简单的介绍了本设计需要的功能。
第二章介绍了系统硬件的设计，根据本课题的设计目的及要求，详细介绍了整个硬件框架的思考过程。具体介绍了传感器信号产生的设计，输入控制电路的设计，输出显示电路的设计以及下载电路和外部电源的设计。第二小节则是具体的设计原理图，包括控制芯片的介绍，输出显示电路原理图的介绍，输入控制原理图的介绍。
第三章介绍了传感器信号的设计过程，第一小节通过对传感器信号分析，选择合适的设计方法。第二小节详细介绍了传感器信号的设计过程，包括A，B信号，Z相信号，sync相信号，传感器方向信号。第三小节简单介绍了定时器的功能。第四小节是传感器信号Z相，sync相在中断中产生的流程图。
第四章介绍了人机交互的软件设计过程，先明确了人机交互所要实现的功能，通过调节显示设备上的参数，改变传感器信号的波形，使之广泛应用于不同圆机的电控系统的设计。第一小节介绍了输入控制设备和输出显示设备的设计方法，介绍了输入输出设备的选型。第二小节介绍了输入控制设计所要实现的具体功能，以及这些功能的具体实现方法。第三小节介绍了人机交互的显示设计，介绍了LCD1602液晶的显示原理以及四线制液晶的显示原理。第四小节介绍了液晶显示的两个界面，第五小节介绍了这个人机交互软件设计的流程图。
第五章介绍了实验结果和分析，第一小节介绍了传感器信号方向的检测与分析，第二小节介绍了传感器Z相，sync相信号的检测与分析，第三小节介绍了传感器频率信号的检测与分析，第四小节是传感器信号的实验分析总结。
2. 系统设计
2.1设计目的
圆机电控系统的设计与开发需要在真实的环境中进行分析调试，真实环境中，针筒位置旋转编码器和零点接近开关，为圆机电控系统的设计提供针筒运行位置信息。本课题要设计的针织圆机运行位置模拟器，可以在不使用真实圆机的情况下，模拟产生与真实圆机相同的旋转编码器和零点接近开关信号，为针织圆机电控系统的设计与调试提供测试环境。本课题的实现可以提高圆机电控系统的设计与调试效率，并使模拟真实环境的电控系统老化测试成为可能。
本课题所要设置的针织圆机运行位置模拟器，需要具有与旋转编码器和零点接近开关相同的输出接口。使用相同的接口，模拟出传感器信号才会与真实圆机产生的信号相同，使本课题所设计的模拟器可以应用于针织圆机电控系统的设计与调试之中。纺织工业中，针织圆机大小各不相同，使得圆机产生的传感器信号也各不相同。为了使本课题设计的模拟器可以广泛的适用于纺织业针织圆机电控系统的设计与调试中，本课题在设计过程中增加了人机交互的功能。通过设置参数，模拟在不同情况下旋转编码器和零点接近开关的输出信号，具有点动和连续运行功能。
2.1方案选择
输入控制设备选择的是编码器，编码器的正反转可以修改显示界面上的参数，操作简单灵活。编码器自带的中心按键，可以实现参数界面的切换和参数界面上坐标的移动。与普通开关输入设备和键盘输入设备比起来，编码器具有操作简单，编程简便的优点。
编码器作为开关，STM32芯片具有编码器接口模式，而且STM32芯片的输出比较模式可以很容易模拟出传感器的A，B信号，STM32芯片的定时器中断可以模拟出Z相，sync相信号，考虑到性价比，本课题最后选择了STM32F103C8T6_M作为编码器的控制芯片。
输出显示设备选择的是LCD1602液晶，LCD1602液晶不但显示清楚而且操作简单，与数码管相比具有占用IO口少操作简单的优点，与触屏液晶相比具有价格低廉，实现代码简单的优点。而且LCD1602液晶完全可以实现本课题所需要的所有功能，最后，本课题选择了LCD1602液晶作为显示输出设备。
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