基于單片機的熨燙機自動(dòng)控制系統的設計與實(shí)現

介紹基于單片機的熨燙機自動(dòng)控制系統，給出了系統的硬軟件設計與實(shí)現，其中DMF50174顯示模塊和TL549串行A/D轉換器使得系統具有較高的性?xún)r(jià)比?，F場(chǎng)投運效果良好，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。
我國有12億人口的服裝消費市場(chǎng)，同時(shí)又是服裝出口大國，隨著(zhù)近年來(lái)成衣市場(chǎng)的需求不斷增加，小型的服裝生產(chǎn)企業(yè)發(fā)展非常迅速，對小型熨燙系統的需求量越來(lái)越多。原有的小型熨燙機多為手動(dòng)控制設備，對操作人員的操作經(jīng)驗要求較高，由于操作人員操作水平不一，常常出現產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，損壞率很高。為了滿(mǎn)足用戶(hù)需求，我們自行設計了熨燙控制系統。熨燙機采用AT89C51作為主控制器，采用DMF50174作為顯示模塊，可實(shí)現10個(gè)熨燙程序的存儲及修改，可根據工序、面料的不同任意改變運行參數，并可以圖形的方式顯示熨燙程序的參數設置情況。系統還配有溫度控制系統，采用TLC549串行A/D轉換器和線(xiàn)性溫度傳感器實(shí)現溫度的采集和控制，系統可按熨燙程序中預先設置的溫度范圍控制溫度閥。熨燙過(guò)程中，系統在液晶顯示屏上以圖形方式顯示各個(gè)電磁閥的參數設定情況，并以一高亮掃描線(xiàn)指示當前系統運行過(guò)程。
１ 系統總體要求
控制機采用ATMEL89C51形成單機控制系統，每一熨燙工序大致分為如下幾步：合模、熱壓（2次）、上噴汽、抽風(fēng)、下噴汽、開(kāi)模等。有時(shí)一個(gè)工序中有可能一個(gè)工步的執行次數不同，系統應該靈活地調整各工步執行的起始時(shí)間和長(cháng)短。系統還應帶有一溫度控制系統，以便能按要求控制熨燙溫度，避免燙壞面料。
２ 系統總體設計
2.1 電磁閥控制部分
熨燙機的各工步分別由不同的控制閥來(lái)控制，系統擁有：合模閥、加壓閥、噴汽閥、抽汽閥、溫控閥等多種閥門(mén)，為了便于擴充，系統留有足夠的擴充空間，本系統利用P1口作為控制口，同時(shí)還外擴一片74LS377以便備用，最多可控制16個(gè)電磁閥，以滿(mǎn)足系統要求。
本系統的各控制閥為交流電磁閥，為避免電磁干擾，采用光電隔離方式。
2.2 溫度控制部分
為了進(jìn)行溫度控制，設計了一溫度采集部分，利用電阻式溫度傳感器PT100和TI公司的帶串行控制的A/D轉換器TLC549來(lái)實(shí)現溫度采集。
TLC549是以8位開(kāi)關(guān)電容逐次逼近A/D轉換器為基礎而構造的CMOS A/D轉換器。它設計成能通過(guò)３態(tài)數據輸出和模擬輸入與微處理器或外圍設備串行接口。TLC549僅用輸入／輸出時(shí)鐘（I/O CLOCK）和芯片選擇（CS）輸入作數據控制。TLC549的I/O CLOCK輸入頻率最高可達1.1MHz 。
TLC549提供了片內系統時(shí)鐘，它通常工作在4MHz且不需要外部元件。片內系統時(shí)鐘使內部器件的操作獨立于串行輸入／輸出的時(shí)序并允許TLC549象許多軟件和硬件所要求的那樣工作。I/O CLOCK和內部系統時(shí)鐘一起可以實(shí)現高速數據傳送以及對于TLC549為每秒40,000次轉換的轉換速度。
TLC549的其他特點(diǎn)包括通用控制邏輯，可自動(dòng)工作或在微處理器控制下工作的片內采樣—保持電路，具有差分高阻抗基準電壓輸入端、易于實(shí)現比率轉換（ratiometric conversion)的高速轉換器，定標（scaling）以及與邏輯和電源噪聲隔離的電路。整個(gè)開(kāi)關(guān)電容逐次逼近轉換器電路的設計允許在小于17μs的時(shí)間內以最大總誤差為±0.5最低有效位（LSB）的精度實(shí)現轉換。
2.3 液晶顯示部分
系統配有薄膜鍵盤(pán)以便修改控制程序和進(jìn)行系統設置，為便于操作，系統采用獨立的液晶顯示系統，可實(shí)時(shí)顯示系統溫度、各個(gè)控制閥的狀態(tài)，系統運行狀況等。
該系統采用日本OPTREX公司先進(jìn)的點(diǎn)陣式液晶顯示模塊DMF50174NB-FW，同時(shí)采用了日本SEIKO EPSON公司出品的SED1330液晶顯示控制器。
DMF50174NB-FW液晶顯示模塊具有高靈敏度、高可靠性、低功耗、壽命長(cháng)、亮度高等特點(diǎn)，為320×240點(diǎn)陣。該模塊有字符和圖形兩種顯示方式，顯示字體為8×8點(diǎn)陣，完全滿(mǎn)足工業(yè)性生產(chǎn)的要求。
SED1330為先進(jìn)的字符和圖形液晶顯示控制器，為同類(lèi)產(chǎn)品中功能最強的一種，它具有以下特性：
?SED1330不僅適用于8080系列MPU接口，也適用于M6800系列MPU接口，它在接口部設置了SEL1、SEL2兩個(gè)引腳，作為MPU的接口功能轉換設置。
SED1330在于MPU的接口部設有功能較強的I/O緩沖器，避免了一般控制器的狀態(tài)檢查項目。MPU可以不詢(xún)問(wèn)“忙”標志而隨時(shí)訪(fǎng)問(wèn)SED1330。
SED1330具有豐富的指令集，而且指令多帶有參數，最多可達10個(gè)參數。SED1330指令不僅可以實(shí)現把兩個(gè)顯示區的內容根據不同的邏輯關(guān)系合成顯示，而且還可以把三個(gè)顯示區的內容合成顯示。通過(guò)合成顯示，可以實(shí)現字符圖形混合顯示、字符文本特征顯示、閃爍顯示以及半色光調顯示等。SED1330向液晶顯示模塊發(fā)送的顯示數據是以４位并行方式傳送的，從而大大提高了控制點(diǎn)陣液晶顯示器件的能力。
３ 系統軟件設計
系統軟件采用模塊化設計，分成如下幾部分：液晶顯示控制模塊、參數設置模塊、十個(gè)分立的熨燙程序設置和參數顯示模塊、機器運行狀態(tài)顯示模塊和溫度采集、控制及顯示模塊。
綜上所述，本文設計并實(shí)現的熨燙機控制系統，具有較高的實(shí)用價(jià)值。同時(shí)介紹了DMF50174液晶顯示器、SED1330液晶顯示控制器和串行A/D轉換器TLC549的功能和使用方法。本系統現已在上海威捷制衣設備廠(chǎng)使用，經(jīng)過(guò)長(cháng)時(shí)間實(shí)際測試，系統性能表現良好。