http://cnbpq.com 紗線捻度測量是紡織生產(chǎn)中重要的環(huán)節(jié)。目前紗線捻度普遍采用機械式和半電子化測量。該測量方法精度低、操作人員勞動強度大、易出現(xiàn)錯誤操作。為適應市場需求和社會發(fā)展，開發(fā)了以單片機為核心捻度測量裝置，實現(xiàn)捻度測量的自動化、微型化、數(shù)字化，從而大大提高了測試精度。
1 系統(tǒng)原理
本裝置如圖所1示。單片機將測量的電機轉(zhuǎn)速與鍵盤設置的工作方式和初始值進行比較判斷，調(diào)整輸出脈沖的高電平，控制直流電機的速度和啟動停止。同時將單片機計算的電機轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)數(shù)（捻數(shù)）通過串行方式輸出顯示。
2 系統(tǒng)的硬件組成
系統(tǒng)的硬件基本上分為三個部分：即pwm脈沖轉(zhuǎn)換電路、速度測量電路和單片機電路組成。
1）速度測量電路
本裝置中電機的轉(zhuǎn)速比較低，采用霍爾元件作為傳感器。將磁芯固定在電機的轉(zhuǎn)子上，感應部分固定在電機外殼。當轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，磁芯接近或遠離感應器，不同的磁感應強度使感應器產(chǎn)生微小的電壓差。差分放大器將電壓差放大后送給施密特觸發(fā)器整形為脈沖信號，經(jīng)過三極管驅(qū)動取反后作為單片機int1的中斷源。電路如圖2所示。
t1定時/計數(shù)器設為定時方式，與軟件配合組成脈沖周期測量。外部中斷int1產(chǎn)生時，單片機讀取兩次中斷之間的時間，計算成速度和捻度輸出顯示。
2）pwm脈沖轉(zhuǎn)換電路
pwm控制系統(tǒng)是通過改變直流電機電樞上脈動直流電的“占空比”來改變平均電壓的大小，從而控制電機的轉(zhuǎn)速。電樞電壓的平均值為：umg= .vcc=ρvcc, ρ= 稱為占空比，其值由固定頻率調(diào)節(jié)脈沖寬度的方法來調(diào)節(jié)。本裝置采用h型單極受控可逆式pwm的功率轉(zhuǎn)換電路，如圖3所示。
它由四個大功率的場效應管和四個續(xù)流二極管組成。四個大功率的場效應管分為兩組，mos1和mos4為一組，mos2和mos3為一組。當mos2、mos3導通，mos1、mos4關斷，電樞電壓umg=vcc，電樞電流img沿方向1流通，電動機正轉(zhuǎn)；當mos1、mos4導通，mos2、mos3關斷，電樞電壓umg=-vcc，電樞電流img沿方向2流通，電動機反轉(zhuǎn)；當mos1、mos2關斷，mos3、mos4導通，vmg=0，電樞電流img按原先方向沿3構(gòu)成續(xù)流回路。圖3中場效應管輸入端分別與單片機的p1.6、p1.7、p0.0和p0.1連接；為了更好的續(xù)流，獲得較大的轉(zhuǎn)距，應在場效應管柵極加入如圖4所示的電壓波形。圖4所示的柵極電壓波形由軟件產(chǎn)生，控制電機的啟停、轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)速。
3）單片機和鍵盤顯示電路
本裝置采用at89c52單片機，其性能價格比高，內(nèi)部具有3個16位定時/計數(shù)器、一個串行口、8k flash存儲器和256個字節(jié)的ram及兩個外部中斷源，32個i/o線，完全滿足系統(tǒng)的要求。根據(jù)系統(tǒng)要求，設計出如圖5所示的電路，為了提高裝置的可靠性，通過光藕將pwm功率轉(zhuǎn)換電路和單片機鍵盤顯示電路隔離，并采用兩組電源供電。為防止死機現(xiàn)象，外加了定時看門狗(watchdog)，在程序出現(xiàn)“死機”或“飛逸”時，系統(tǒng)能夠自動進行復位；同時定時看門狗內(nèi)部的存儲器用來存儲鍵盤設置的工作方式和其他的基準值。
因為直流電機轉(zhuǎn)速都比較低，用兩個4位led就可以滿足顯示的要求。顯示采用動態(tài)工作方式，p1.0、p1.1和p1.3作為顯示端口，外接兩片cd4094進行捻度和速度七段碼的串并轉(zhuǎn)換，經(jīng)過兩片2003驅(qū)動送給數(shù)碼顯示器和狀態(tài)指示燈。p3.4和p3.5為鍵盤數(shù)據(jù)輸入端，p2口連接74ls138作為鍵盤和顯示器的掃描端口。
3 系統(tǒng)的軟件設計
軟件是配合硬件完成脈沖計數(shù)、速度與捻度顯示、鍵盤處理和轉(zhuǎn)速控制。主程序完成鍵盤處理，速度、捻度及狀態(tài)顯示。在外部中斷子程序中讀取定時/計數(shù)器t1和相關變量的值計算當前電機轉(zhuǎn)速，按一定算法調(diào)整pwm信號高電平寬度，同時根據(jù)設定的工作方式計算紗線捻數(shù)。在本裝置中關鍵是如何產(chǎn)生如圖4所示的pwm電壓波形，以確保電路和電機正常工作。
定時/計數(shù)器t2和t0用作pwm信號的產(chǎn)生，t2決定工作脈沖的基準周期t，t0控制工作脈沖高電平的寬度ton，低電平寬度toff為t2定時減去t0定時。圖3中跨接在直流電源vcc兩端的上下兩個場效應管交替工作，由于場效應管不能立即關斷，因此，當一個場效應管關斷后，另一個場效應開啟之前必須延時一段時間，以避免上下兩個場效應直通，造成短路。故對于圖4所示波形，在續(xù)流和方向改變的兩個場效應管交替時，通過軟件定時延時t時刻。軟件代碼如下：
；t2中斷服務子程序
?。籺2工作于16位常數(shù)自動重新裝入方式，決定pwm工作周期
t2_int：jb direct_flag,t2
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