基于AT89C2051單片機的紡紗斷線自動檢測系統(tǒng)的設(shè)計

引言

紡紗機器在繞線過程中，判斷細(xì)線是否斷線是十分重要，因此紡紗斷線檢測裝置是根據(jù)實際需要應(yīng)運而生的產(chǎn)品，它能對紡紗過程進(jìn)行斷線檢測和監(jiān)控。本文就根據(jù)實際需要設(shè)計了一多功能紡紗斷線檢測控制裝置，能夠自動檢測紗斷情況，并且在斷紗時，停止電機轉(zhuǎn)動，并進(jìn)行報警，提醒工作人員，方便工作人員進(jìn)行故障處理。該裝置能給紡紗工帶來無限的方便，免去了紡紗工一直觀察紗線狀態(tài)的麻煩，大大地為紡紗工減少了勞動強度，同時也提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，并且也給商家?guī)砀蟮膬r值。同時該裝置不僅可以應(yīng)用于紡紗機器，還可以用于生產(chǎn)類似紗線之類的某些生產(chǎn)廠家。

1 系統(tǒng)功能

基于紡紗斷線檢測裝置的功能要求，紡紗斷線檢測控制裝置的電路主要由以AT89C2051為核心的單片機最小系統(tǒng)、斷線檢測模塊、LED工作指示燈模塊、紡紗機器控制模塊、電源系統(tǒng)等電路組成。其具體工作情況如下：

（1）上電后，工作LED 指示燈亮，當(dāng)按下按鈕后，LED指示燈滅，同時紡紗機器開始工作。

（2）紡紗機器工作5 s后，如果紗線出現(xiàn)異常情況，LED 工作指示燈開始閃爍，同時控制紡紗機器停止工作。

（3）當(dāng)紗線工作異常后，此時工作人員進(jìn)行紗線檢修，當(dāng)檢修完畢時，工作人員可按下按鈕，工作指示燈停止閃爍，轉(zhuǎn)為亮，表示紗線正常，紡紗機器可以繼續(xù)工作。

依次循環(huán)執(zhí)行以上步驟。

2 系統(tǒng)硬件電路及原理

該裝置擬采用以AT89C2051單片機為核心的電路來實現(xiàn)，主要由AT89C2051 單片機、時鐘電路、復(fù)位電路、斷線檢測模塊、LED指示燈顯示模塊、紡紗機器控制模塊、電源系統(tǒng)等電路組成。其電路如圖1所示。

2.1 單片機最小系統(tǒng)

主要由AT89C2051 單片機、復(fù)位電路和時鐘電路組成。其中AT89C2051 是美國Atmel 公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內(nèi)含2 KB的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器和128 B的隨機數(shù)據(jù)存儲器，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS?51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8 位中央處理器和FLASH 存儲單元，AT89C2051 單片機在電子類產(chǎn)品中有廣泛的應(yīng)用。時鐘電路由AT89C2051的4、5腳的時鐘端（XTAL1和XTAL2）以及晶振X1、電容C1 和C2 組成，采用片內(nèi)振蕩方式。復(fù)位電路采用簡易的上電復(fù)位電路，主要由電阻R1 和電容C3 組成，分別接至AT89C2051 的RST復(fù)位輸入端。

2.2 斷線檢測模塊

由感絲器和光電耦合器組成，用來檢測紗線有無斷線。感絲器采用的是電磁感應(yīng)原理，其結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，適用范圍廣，不受環(huán)境濕度與絲線粗細(xì)影響，功耗低，性能穩(wěn)定，廣泛用于紡織行業(yè)絲線斷頭無損檢測。

感絲器有白、棕、綠三種顏色引腳線，分別為信號輸出、24 V DC、0 V.當(dāng)過絲槽中有絲通過時，輸出為24 V DC;當(dāng)過絲槽中無絲通過時，輸出0 V.因此根據(jù)斷線檢測電路可以發(fā)現(xiàn)，正常情況，單片機P3.2 引腳接收到高電平，當(dāng)紗線出現(xiàn)異常時，單片機P3.2 引腳接收到低電平。

2.3 指令模塊

主要由按鍵來實現(xiàn)，主要用來控制紡紗機器的運行與停止。

2.4 LED指示燈顯示和控制模塊

主要由LED 發(fā)光二極管、電阻R4 和控制機器的繼電器組成。正常工作時，LED燈滅；如果檢測到有紡紗斷線，一方面需立即觸發(fā)繼電器動作，使紡紗機器停止運轉(zhuǎn)，另一方面控制LED燈閃爍，提醒工人進(jìn)行處理。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.1 軟件設(shè)計思路

系統(tǒng)的軟件設(shè)計采用C語言，可以大大提高程序編寫時的效率。軟件實現(xiàn)的關(guān)鍵是紡紗斷線檢測。紡紗斷線檢測通過單片機的外部中斷來實現(xiàn)。由于當(dāng)出現(xiàn)紡紗斷線時，單片機P3.2引腳接收到低電平，所以可以用外部中斷0的低電平觸發(fā)方式來實現(xiàn)。因此當(dāng)出現(xiàn)紡紗斷線時，就進(jìn)入外部中斷0的中斷服務(wù)程序進(jìn)行紡紗斷線標(biāo)志的設(shè)置。軟件實現(xiàn)的功能包括按鍵功能、繼電器控制功能、LED 顯示功能。主程序流程圖如圖2所示。

其中系統(tǒng)初始化主要包括定時器0和外部中斷0的中斷的初始化。紡紗斷線標(biāo)志主要由外部中斷0的中斷服務(wù)函數(shù)和定時器0的來實現(xiàn)。其中定時，0中斷服務(wù)函數(shù)用于5 s定時后啟動外部中斷0,外部中斷0的中斷服務(wù)函數(shù)用于設(shè)置紡紗斷線標(biāo)志并關(guān)閉外部中斷0.

3.2 程序代碼

限于篇幅，下面給出部分程序代碼：

4 結(jié)語

該裝置可以實現(xiàn)及時檢測紗線斷線狀況，并控制繼電器動作使電機停止，從而使紡紗機器停止工作，并通過LED 燈閃爍提醒工作人員，提高了紡紗斷線檢測的智能化程度。