电脑提花机作为一种现代化的纺织设备，不仅提升了提花织物的质量而且还提高了经济效益。电脑提花机是电子计算机控制在纺织领域的应用，为了提高电脑提花机的生产检测效率，现对电脑提花机位置信号模块进行模拟设计，以取代原先的由增量式旋转编码器和金属接近开关产生的A,B,Z脉冲信号和零位置信号。本系统设计可对位置信号脉冲进行调制，包括速度可调以及方向可调，并且可以显示出当前脉冲值。
关键词：电脑提花机  位置信号  信号模拟  脉冲可调 M000234
The Computer Jacquard Machine as a kind of modern textile equipment, improve the grade of the jacquard fabric quality and economic benefits. The Computer Jacquard Machine is a kind of application of electronic technology in textile field, in order to improve the detection efficiency in the production of Computer jacquard machine, simulate the design on computer jacquard machine position signal module, to replace the original by the incremental rotary encoder and a metal proximity switch generates A, B, Z pulse signal and the zero position signal. The pulse to the design of the system can be adjustable, including speed can be adjusted and direction can be adjusted.It also can display the value of current impulse.
Key Words:  The Computer Jacquard Machine  position signal  Analog signal  
1.引言
提花机是我国古代的一项伟大的发明，作为纺织器具的一种，在人们的日常生活中扮演者重要的角色。据有关资料表明，在河南安阳商代的历史遗迹中发现了铜器上有丝织物，且具有复杂的纹理，这不禁让人感叹我国古代的文明。随着人们需求的提高，对提花机的要求越来越高，不但花纹要复杂，而且要美观、质量也要可靠，电脑提花机应运而生。电脑提花机是电子计算机控制在纺织业的应用。随着市场和科技的发展，对电脑提花机提出了更高的要求，电脑高速提花机成为一个热门的研究课题。
1.1电脑提花机国内外研究现状   查看完整请+Q:351916072获取
二十世纪八十年代，先进的西方国家成功研制出了世界上第一台电子提花机，提花织造业开始向电子计算机控制的科技时代迈进，电子提花机不仅具有速度快、品种齐全、纹针大、高程度的自动化，而且还具有较高的可靠性、稳定性以及容易翻改品种等较为突出的性能，越来越受到纺织行业的青睐。[2]在国际上拥有先进电脑提花机制造技术的厂家都是西方国家，分别是English BONAS公司,Germany GROSSE公司， Swiss STAUBLI公司。而我国由于历史原因对电子提花机的研究相对而言比较晚，时至今日尚未形成具有相当规模的高档电子提花机的生产能力。随着世界的发展，纺织格局逐渐的变化，纺织行业已经渐渐成为我国的支柱性产业，因此纺织设备的研制和改进已变得刻不容缓。近年来电子提花机等高端的纺织设备扮演者越来越重要的角色，但是进口电子提花机的价格相当高昂，非一般企业可以承受，急切需要研制拥有我国自主产权的电子提花机，降低企业的运营成本，这很大程度上将促进我国纺织行业的发展，全面提高提花织物的生产规模，创造更为巨大的经济效益。
    我国的电脑提花机研制相对较晚，但纺织市场规模相当大，因此对可靠程度高，成本低廉的现代电脑提花机拥有非常迫切的需求。在国家863计划的政策支持下，浙江某大学将彩色数码织造技术和电子仿真提花设备技术相融合，开发出成品从原料到纤维织物的全数字化解决方案。[3]该解决方案实现了技术，设备和产品设计的创新，成功应用这项技术来开发电脑提花机，产品的综合性能指标与国外发达国家相比不相上下。从目前的应用来看，这两台新型电脑提花机生产出的1万多米高档提花面料，取得了良好的经济效益和口碑。同时该设备和技术申请了多项具有高水平的国内外专利，这代表着拥有我国自主产权的高水平的电脑提花机有望打破长期依赖进口的局面，这不仅降低了国内的企业的成本，增强了市场的竞争力，同时提高了生产效率和纺织产品的质量。
1.2电脑提花机位置信号
电脑提花机的位置信号主要有两种，一是机械零位；二是电气零位。
机械零位，就是设备上用刻度之类的器具标记的机器参考0点，其它设备安装，运行都以这个点为基准位置，主要使用的机械零点，一般是标记机器停机状态的初始位置。
   电气零位，使用电子测量元部件测出的0位置信号。一般用的比较多的是编码器等测量元部件所测出来的位置信号，电气零位是软件编写人员定义的一个数字，这个数字是相对于机械零位而言的，两者重合。有时机械零位所关联的测量元器件测出来的数据是一段范围，又或机械零位和编码器测量出的零位不重合，此时可以将机械零位所关联的电子测量元器件测出的数字看作电气零位，那么其它的动作同时逐个的相对偏移。
电脑提花的的电气零位是由旋转增量式编码器产生。旋转增量式编码器直接利用光电转换原理每次旋转单位角度就产生一个脉冲信号，输出三组方波脉冲A、B和Z相。A、B为正交脉冲，根据相位差的可以很容易的判断出旋转方向，A相超前B相1/4周期，则为编码器正转，反之则为编码器反转。[4]而Z相是单圈脉冲信号，一般用来作为基准点定位。
在本设计系统中模拟了A,B,Z三种脉冲信号。如图1-1所示为脉冲波形。
图1-1A,B,Z脉冲图
旋转增量式编码器旋转时产生脉冲信号，利用计数设备来识别它的位置，当编码器停止工作或者断电时，可以通过提取计数设备内保存的数据来记住位置。因此，断电时，编码器不能出现位置变化，当供电启动时，在编码器输出脉冲的阶段中，也不允许外界的干扰使得脉冲丢失，否则，计数设备保存的零点就会产生漂移，并且这便宜的程度完全不受控制无从知晓，唯有生产出现异常的时候才可以知道。目前较为广泛的针对方案是增加参考点，编码器每次通过参考点的时候，要把参考位置改正到计数设备保存的位置。未通过参考点前，位置的准确性无法得到保证。因此，在工业控制中，首先要做的是寻找参考点，开机找零等。
电脑提花机的机械零位是由金属接近开关产生。接近开关是一种位置开关，不需要同运动器件进行直接的机械接触就能够操作，当物体靠近开关的感应区一定距离时时，不用机械接触和压力作用就可以使得开关作用，此时就可以驱动直流电器或者发送控制指令给计算机装置（PLC）。接近开关作为一种开关型传感器又叫做无触点开关，同时具有微动开关、行程开关的特点以及传感性能。由于它性能稳定，响应快，使用寿命长，可靠性高，较强的抗干扰能力能够应对多种复杂的工作环境在工业控制上广为使用。它主要应用于自动控制领域，一般可用来起限位、计数、确定位置控制和自动保护的作用。
1.3 研究思路和方法
1.3.1方案对比 查看完整请+Q:351916072获取
所需位置信号为A,B,Z相脉冲信号和零位信号，可以通过两种方案实现。
方案一：用PLC编写时钟脉冲发生器.
    PLC（可编程序控制器）是在传统的继电器-接触器控制基础上发展起来的，它具有功能强大、环境适应性好、编程简单、使用方便等优点。可通过编写时钟脉冲程序产生模拟信号。
方案二：用单片机的定时器通道产生信号
    单片机把计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上，内部含有定时器/计数器。可通过定时器产生模拟信号。
    PLC控制抗干扰能力比单片机强，PLC适用于中、大型设备，单片机适用于微、小型设备,最关键的一点PLC成本太高。因此综合考虑使用单片机进行设计。
1.3.2系统框架
本设计利用STM32F103为主线，由液晶显示模块、键盘控制模块、脉冲产生模块以及电源驱动模块组成如图1-2所示的硬件框架图。
图1-2硬件设计框架图
首先利用Altium Designer进行原理图的绘制和仿真，为了提高效率可以利用STM32的开发板进行实物电路的修改焊接，最终做成实物。
软件方面，由STM32脉冲产生的程序，脉冲程序包括定时器初始化，定时器中断服务子程序；LCD显示程序，包括LCD初始化，LCD控制子程序以及LCD显示程序；键盘控制程序包括键盘扫描，功能键定义，以及手动/自动状态切换操作程序组成图1-3所示的软件框架图。
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1.引言    1
1.1电脑提花机国内外研究现状    1
1.2电脑提花机位置信号    2
1.3 研究思路和方法    3
1.3.1方案对比    3
1.3.2系统框架    3
2.位置信号模拟系统硬件设计    5
2.1 位置信号模拟    5
2.1.1定时器工作模式    5
2.1.2信号输出接口    6
2.2 LCD1602显示    6
2.2.1LCD引脚定义    6
2.2.3LCD控制说明    7
2.3键盘控制    9
2.3.1键盘功能介绍    9
2.3.2按键引脚定义    9
2.4 驱动电源    10
2.4.LM1117-3.3    10
2.4.2TD62783AFG升压    11
3.位置信号模拟系统软件设计    12
3.1信号显示设计    12
3.1.1LCD初始化    12
3.1.2LCD显示程序    13
3.1.3LCD读写控制    15
3.2信号控制软件设计    17
3.2.1键盘扫描    17
3.2.2按键数据的发送    19
3.3 信号产生    22
3.3.1定时器初始化    22
3.3.2定时器中断服务程序    24
结语    28
参考文献    29
致谢    30查看完整请+Q:351916072获取
原文链接：http://www.jxszl.com/dzxx/dzkxyjs/251.html