基于ATmega128單片機(jī)的壓電式賈卡控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

0 引 言
賈卡經(jīng)編機(jī)賈卡裝置自1884年問世以來，已從機(jī)械式發(fā)展到電磁式和現(xiàn)在的壓電式，即Piezo賈卡系統(tǒng)，徹底改變了賈卡裝置需要通絲、移位針等繁雜部件的特點(diǎn)，使賈卡經(jīng)編機(jī)提花部分的機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，速度有了很大提高。此外，與計(jì)算機(jī)輔助花型設(shè)計(jì)系統(tǒng)配合，加快了賈卡經(jīng)編織物的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)化了上機(jī)工藝，縮短了產(chǎn)品更新周期。Piezo賈卡的成功開發(fā)促進(jìn)了經(jīng)編機(jī)設(shè)備的不斷發(fā)展進(jìn)步，目前機(jī)器速度已經(jīng)大大提高，提花原理也得到了進(jìn)一步的發(fā)展。
Piezo賈卡導(dǎo)紗針主要由三部分組成：壓電陶瓷、導(dǎo)紗針握持端和可替換的賈卡導(dǎo)紗針。Piezo賈卡元件用于控制經(jīng)編機(jī)上賈卡導(dǎo)紗針的左右偏移。它由兩片壓電陶瓷組成，中間由玻璃纖維層隔離(絕緣)。壓電陶瓷具有“逆壓電效應(yīng)”，將其置于外電場(chǎng)將產(chǎn)生幾何變形。通過控制賈卡元件兩側(cè)交替加上去的正負(fù)電壓，使電陶瓷變形，進(jìn)而使導(dǎo)紗針向左或向右偏移。由于壓電陶瓷效果像電容一樣，使得壓電式導(dǎo)紗針能保持在它的偏移位置上。賈卡導(dǎo)紗針左右兩面都有定位快，可以保證精確的隔離。
設(shè)計(jì)賈卡控制系統(tǒng)的主要目的就足要根據(jù)經(jīng)編機(jī)的需求，把花型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確適時(shí)地執(zhí)行到導(dǎo)紗針，實(shí)現(xiàn)經(jīng)編機(jī)的提花。本文根據(jù)實(shí)際經(jīng)編機(jī)設(shè)備的開發(fā)需求，選用AVR系列單片機(jī)ATmega128為主控芯片，設(shè)計(jì)了壓電式賈卡控制系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，壓電陶瓷賈卡裝置的驅(qū)動(dòng)電路等。系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)和傳統(tǒng)的提花工藝結(jié)合，較好地解決了傳統(tǒng)提花工藝中存在的問題，降低了成本，簡(jiǎn)化了操作過程，縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。該系統(tǒng)由于成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別適用于實(shí)際賈卡經(jīng)編機(jī)設(shè)備控制部分的技術(shù)改進(jìn)，具有較好的可靠性與實(shí)用性。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和結(jié)構(gòu)的可靠性與實(shí)用性已通過樣機(jī)試運(yùn)行得以證實(shí)。

1 硬件設(shè)計(jì)
1．1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
圖1所示為系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖。

圖1中下位機(jī)在系統(tǒng)中所完成的主要工作包括：接收上位機(jī)的選針花型數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)在下位機(jī)的存儲(chǔ)器FM24C512中；接收上位機(jī)的同步和歸零信號(hào)，并根據(jù)存儲(chǔ)器中的選針花型數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)賈卡陶瓷導(dǎo)紗針，以實(shí)現(xiàn)提花控制。
1．2 單片機(jī)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
下位機(jī)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。AT-mega128單片機(jī)作為系統(tǒng)控制核心，將花型準(zhǔn)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)出來的花型數(shù)據(jù)(花型數(shù)據(jù)庫)通過RS 485連接單片機(jī)的串口通信，從上位機(jī)把花型數(shù)據(jù)傳送到外部擴(kuò)展的FM24C512存儲(chǔ)器中，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的高速多機(jī)通訊，并由ATmega128單片機(jī)按照花型數(shù)據(jù)，與機(jī)器設(shè)備其他部分協(xié)調(diào)控制(同步、歸零等)賈卡經(jīng)編機(jī)所需要的花型，通過賈卡驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)賈卡陶瓷導(dǎo)紗針，以實(shí)現(xiàn)提花控制。

單片機(jī)采用MCU的聯(lián)機(jī)仿真和測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)接口(JTAG)，可實(shí)時(shí)在線仿真和調(diào)試，方便系統(tǒng)軟件的維護(hù)和升級(jí)。系統(tǒng)工作的啟動(dòng)或停止信號(hào)經(jīng)393比較電路、光電隔離電路和斯密特觸發(fā)電路處理后安全可靠穩(wěn)定地到達(dá)控制核心，兩路信號(hào)接ATmega128兩路外部中斷接口，以保證信號(hào)的實(shí)時(shí)處理。