基于單片機的熨燙機自動控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

介紹基于單片機的熨燙機自動控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)的硬軟件設(shè)計與實現(xiàn)，其中DMF50174顯示模塊和TL549串行A/D轉(zhuǎn)換器使得系統(tǒng)具有較高的性價比。現(xiàn)場投運效果良好，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。
我國有12億人口的服裝消費市場，同時又是服裝出口大國，隨著近年來成衣市場的需求不斷增加，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(tǒng)的需求量越來越多。原有的小型熨燙機多為手動控制設(shè)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(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題，損壞率很高。為了滿足用戶需求，我們自行設(shè)計了熨燙控制系統(tǒng)。熨燙機采用AT89C51作為主控制器，采用DMF50174作為顯示模塊，可實現(xiàn)10個熨燙程序的存儲及修改，可根據(jù)工序、面料的不同任意改變運行參數(shù)，并可以圖形的方式顯示熨燙程序的參數(shù)設(shè)置情況。系統(tǒng)還配有溫度控制系統(tǒng)，采用TLC549串行A/D轉(zhuǎn)換器和線性溫度傳感器實現(xiàn)溫度的采集和控制，系統(tǒng)可按熨燙程序中預(yù)先設(shè)置的溫度范圍控制溫度閥。熨燙過程中，系統(tǒng)在液晶顯示屏上以圖形方式顯示各個電磁閥的參數(shù)設(shè)定情況，并以一高亮掃描線指示當(dāng)前系統(tǒng)運行過程。
１ 系統(tǒng)總體要求
控制機采用ATMEL89C51形成單機控制系統(tǒng)，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、開模等。有時一個工序中有可能一個工步的執(zhí)行次數(shù)不同，系統(tǒng)應(yīng)該靈活地調(diào)整各工步執(zhí)行的起始時間和長短。系統(tǒng)還應(yīng)帶有一溫度控制系統(tǒng)，以便能按要求控制熨燙溫度，避免燙壞面料。
２ 系統(tǒng)總體設(shè)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控制，系統(tǒng)擁有：合模閥、加壓閥、噴汽閥、抽汽閥、溫控閥等多種閥門，為了便于擴充，系統(tǒng)留有足夠的擴充空間，本系統(tǒng)利用P1口作為控制口，同時還外擴一片74LS377以便備用，最多可控制16個電磁閥，以滿足系統(tǒng)要求。
本系統(tǒng)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
為了進行溫度控制，設(shè)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(zhuǎn)換器TLC549來實現(xiàn)溫度采集。
TLC549是以8位開關(guān)電容逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器為基礎(chǔ)而構(gòu)造的CMOS A/D轉(zhuǎn)換器。它設(shè)計成能通過３態(tài)數(shù)據(jù)輸出和模擬輸入與微處理器或外圍設(shè)備串行接口。TLC549僅用輸入／輸出時鐘（I/O CLOCK）和芯片選擇（CS）輸入作數(shù)據(jù)控制。TLC549的I/O CLOCK輸入頻率最高可達1.1MHz 。
TLC549提供了片內(nèi)系統(tǒng)時鐘，它通常工作在4MHz且不需要外部元件。片內(nèi)系統(tǒng)時鐘使內(nèi)部器件的操作獨立于串行輸入／輸出的時序并允許TLC549象許多軟件和硬件所要求的那樣工作。I/O CLOCK和內(nèi)部系統(tǒng)時鐘一起可以實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳送以及對于TLC549為每秒40,000次轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換速度。
TLC549的其他特點包括通用控制邏輯，可自動工作或在微處理器控制下工作的片內(nèi)采樣—保持電路，具有差分高阻抗基準(zhǔn)電壓輸入端、易于實現(xiàn)比率轉(zhuǎn)換（ratiometric conversion)的高速轉(zhuǎn)換器，定標(biāo)（scaling）以及與邏輯和電源噪聲隔離的電路。整個開關(guān)電容逐次逼近轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計允許在小于17μs的時間內(nèi)以最大總誤差為±0.5最低有效位（LSB）的精度實現(xiàn)轉(zhuǎn)換。
2.3 液晶顯示部分
系統(tǒng)配有薄膜鍵盤以便修改控制程序和進行系統(tǒng)設(shè)置，為便于操作，系統(tǒng)采用獨立的液晶顯示系統(tǒng)，可實時顯示系統(tǒng)溫度、各個控制閥的狀態(tài)，系統(tǒng)運行狀況等。
該系統(tǒng)采用日本OPTREX公司先進的點陣式液晶顯示模塊DMF50174NB-FW，同時采用了日本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、亮度高等特點，為320×240點陣。該模塊有字符和圖形兩種顯示方式，顯示字體為8×8點陣，完全滿足工業(yè)性生產(chǎn)的要求。
SED1330為先進的字符和圖形液晶顯示控制器，為同類產(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(shè)置了SEL1、SEL2兩個引腳，作為MPU的接口功能轉(zhuǎn)換設(shè)置。
SED1330在于MPU的接口部設(shè)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可以不詢問“忙”標(biāo)志而隨時訪問SED1330。
SED1330具有豐富的指令集，而且指令多帶有參數(shù)，最多可達10個參數(shù)。SED1330指令不僅可以實現(xiàn)把兩個顯示區(qū)的內(nèi)容根據(jù)不同的邏輯關(guān)系合成顯示，而且還可以把三個顯示區(qū)的內(nèi)容合成顯示。通過合成顯示，可以實現(xiàn)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(diào)顯示等。SED1330向液晶顯示模塊發(fā)送的顯示數(shù)據(jù)是以４位并行方式傳送的，從而大大提高了控制點陣液晶顯示器件的能力。
３ 系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)軟件采用模塊化設(shè)計，分成如下幾部分：液晶顯示控制模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、十個分立的熨燙程序設(shè)置和參數(shù)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(shè)計并實現(xiàn)的熨燙機控制系統(tǒng)，具有較高的實用價值。同時介紹了DMF50174液晶顯示器、SED1330液晶顯示控制器和串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC549的功能和使用方法。本系統(tǒng)現(xiàn)已在上海威捷制衣設(shè)備廠使用，經(jīng)過長時間實際測試，系統(tǒng)性能表現(xiàn)良好。