基于單片機的紡紗斷線檢測控制裝置

摘 要： 為了對紡紗過程進行斷線檢測和監(jiān)控，提出基于AT89C2051單片機的紡紗斷線檢測控制裝置，并根據其要求從硬件電路和軟件進行了分析設計，從而實現了紡紗斷線自動檢測，并能在出現斷線時控制紡紗機器停止工作，并通過LED燈閃爍提醒工作人員，提高紡紗檢測的智能化程度。

關鍵詞： AT89C2051單片機； 斷線檢測； LED報警顯示； 智能化

中圖分類號： TN911.7?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2013）11?0122?03

0 引 言

紡紗機器在繞線過程中，判斷細線是否斷線是十分重要，因此紡紗斷線檢測裝置是根據實際需要應運而生的產品，它能對紡紗過程進行斷線檢測和監(jiān)控。本文就根據實際需要設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，停止電機轉動，并進行報警，提醒工作人員，方便工作人員進行故障處理。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，同時也提高了產品的質量，并且也給商家?guī)砀蟮膬r值。同時該裝置不僅可以應用于紡紗機器，還可以用于生產類似紗線之類的某些生產廠家。

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）當紗線工作異常后，此時工作人員進行紗線檢修，當檢修完畢時，工作人員可按下按鈕，工作指示燈停止閃爍，轉為亮，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，主要由AT89C2051單片機、時鐘電路、復位電路、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、復位電路和時鐘電路組成。其中AT89C2051是美國Atmel公司生產的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內含2 KB的可反復擦寫的只讀程序存儲器和128 B的隨機數據存儲器，器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術生產，兼容標準MCS?51指令系統(tǒng)，片內置通用8位中央處理器和FLASH存儲單元，AT89C2051單片機在電子類產品中有廣泛的應用。 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，采用片內振蕩方式。復位電路采用簡易的上電復位電路，主要由電阻[R1]和電容[C3]組成，分別接至AT89C2051的RST復位輸入端。

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原理，其結構簡單，操作方便，適用范圍廣，不受環(huán)境濕度與絲線粗細影響，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。當過絲槽中有絲通過時，輸出為24 V DC；當過絲槽中無絲通過時，輸出0 V。因此根據斷線檢測電路可以發(fā)現，正常情況，單片機P3.2引腳接收到高電平，當紗線出現異常時，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，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，另一方面控制LED燈閃爍，提醒工人進行處理。

3 系統(tǒng)軟件設計

3.1 軟件設計思路

系統(tǒng)的軟件設計采用C語言，可以大大提高程序編寫時的效率。軟件實現的關鍵是紡紗斷線檢測。紡紗斷線檢測通過單片機的外部中斷來實現。由于當出現紡紗斷線時，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。因此當出現紡紗斷線時，就進入外部中斷0的中斷服務程序進行紡紗斷線標志的設置。軟件實現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。