工业缝纫机计算机控制系统研制
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摘要
论文分析了工业高速自动剪线缝纫机(简称工缝机)计算机控制系统的工作原理，提出了以80C196KC单片机为控制核心的系统设计方案，并详述了关键部分的功能与实现方法。设计了电路原理图，完成了系统软／硬件设计、安装，调试，和对系统原理样机的性能测试。
在硬件设计上，提出了单片机最小系统的实现方法，以及信号调理电路、数据采集电路、键盘控制电路、数码管显示电路、电磁离合器和电磁阀的功率驱动电路的实现方法等。
在软件设计上，主要使用C196和汇编语言混合编程的方式，采用模块化程序设计方法，设计出了A／D采样子程序、键盘扫描子程序、中断采样子程序、LED显示子程序、数据计算及处理子程序、工缝机各种控制功能的实现模块等
最后，总结出作者在系统设计调试时所遇到问题、解决措施和个人心得体会。
The computer control system of a high-speed industrial sewing machine is studied in the dissertation.The system's operation principle, the design nation with the core of 80C196KC MCU (micro-chip computer) also are discussed in the dissertation
The methods of a minimum operation system of MCU, the principle circuit of signal adjusting , data collecting , keyboard controlling , LED displaying, electromagnetic clutch and magnet valve power driver circuit etc. are proposed and realized.
The author schemes out the system's principle circuit, and completes the design, debug of hardware and software, test of the prototype performances. On basis of embed system hardware, design demand and technical guideline, the main language are C196 and ASM. In the designation of system software, the author applies the idea of software engineering, adopts the modular designing method, and makes full use of the functions what the MCU offers, such as A/D function, interrupt function, PWM function, and software timer function. As a result, the following subroutines are programmed: keyboard scanning, A/D sample, LED displaying, data computing and dealing, software timer and control modules.
Eventually, the problems, solutions and the personnel experience in designing and debugging are summarized.
在硬件设计上，提出了单片机最小系统的实现方法，以及信号调理电路、数据采集电路、键盘控制电路、数码管显示电路、电磁离合器和电磁阀的功率驱动电路的实现方法等。
在软件设计上，主要使用C196和汇编语言混合编程的方式，采用模块化程序设计方法，设计出了A／D采样子程序、键盘扫描子程序、中断采样子程序、LED显示子程序、数据计算及处理子程序、工缝机各种控制功能的实现模块等
最后，总结出作者在系统设计调试时所遇到问题、解决措施和个人心得体会。
The computer control system of a high-speed industrial sewing machine is studied in the dissertation.The system's operation principle, the design nation with the core of 80C196KC MCU (micro-chip computer) also are discussed in the dissertation
The methods of a minimum operation system of MCU, the principle circuit of signal adjusting , data collecting , keyboard controlling , LED displaying, electromagnetic clutch and magnet valve power driver circuit etc. are proposed and realized.
The author schemes out the system's principle circuit, and completes the design, debug of hardware and software, test of the prototype performances. On basis of embed system hardware, design demand and technical guideline, the main language are C196 and ASM. In the designation of system software, the author applies the idea of software engineering, adopts the modular designing method, and makes full use of the functions what the MCU offers, such as A/D function, interrupt function, PWM function, and software timer function. As a result, the following subroutines are programmed: keyboard scanning, A/D sample, LED displaying, data computing and dealing, software timer and control modules.
Eventually, the problems, solutions and the personnel experience in designing and debugging are summarized.
引文
【1】孙涵芳主编。INTEL 16位单片机。北京，北京航空航天大学出版社，1995．11。(P10～160)
【2】幸之，王雷，翟成，王闪编著。单片机应用系统抗干扰技术。北京，北京航空航天大学出版社，2001．3。(P155～157)
【3】(法)米切尔·麦迪圭安著，刘萍，魏东兴等译。电磁干扰排查及故障解决的电磁兼容技术。北京，机械工业出版社，2002．5(P11～15)
【4】张云生编著。实时控制系统软件设计原理及应用。北京，国防工业出版社，2001．7。(P26～34)
【5】张琛编。精密定位技术。上海，上海交通大学出版社，1991．5。(P3～5)
【6】易继锴，江祥贤，候嫒彬，杨玉珍编著。电气传动自动控制原理与设计。北京，北京工业大学出版社，1996．12。(P37～48)
【7】何立民编著。MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术。北京，北京航空航天大学出版社，1992．3。((P132～134)
【8】李小宁编写。软件工程导论。南京，南京理工大学出版社，1996．8。(P1～3)
【9】(美)Jerrold H．Krenz著，马爱文等译。电子学原理。北京，电子工业出版社，2002．5。(P66～92)
【10】陈治明主编。电力电子器件基础。北京，机械工业出版社，1992。(P21～29)
【11】JEAN J．LABROSSE著，邵贝贝译。UC／OS-Ⅱ-源码公开的实时嵌入式操作系统。北京，中国电力出版社，2001．8。(P1～3)
【12】王兆安，黄俊主编。电力电子技术(第4版)。北京，机械工业出版社，2000。(P15～19)
【13】张一工，肖湘宁编著。现代电力电子技术原理与应用，北京，科学出版社，2000。(P43～109)
【14】周雪琴，安锦文编著。计算机控制系统。西安，西北工业大学出版社，1998．1。(P1～3)
【15】胡广书编著。数字信号处理—理论、算法与实现。北京，清华大学出版社，1997．08。(P15～16)
【16】吴正毅编著。测试技术与测试信号处理。北京，清华大学出版社。(P12～14)
【17】马忠梅，籍顺心，张凯，马岩编著。单片机的C语言应用程序设计。北京，北京
航空航天大学出版社，1998．10。(P23～46)
【18】沈绪榜，何立民编著。2001嵌入式系统及单片机国际学术交流会论文集。北京，北京航空航天大学出版社，2001．10。
【19】曲家骥，王季秩编著。伺服控制系统中的传感器。北京，机械工业出版社，1999．2。(P17～19)
【20】〈日〉饭高成男，村野靖。电机电器。北京，科学出版社，2000．1。(P65～67)
【21】〈日〉内山明治，泽间照一。运算放大器电路。北京，科学出版社，2000．1。(P1～9)(P21～29)
【22】李惠宇、宋兵、王振才、薛卫晖。MCS-96系列单片机存储空间的扩展。第13卷第3期。
【23】王晓明。电动机的单片机控制。北京，北京航空航天大学出版社，2002年5月。(P54～57)
【24】楼顺天，于卫。基于MATLAB系统分析与设计。西安，西安电子科技大学出版社，1998年9月。(P19～34)
【25】黄永梅、傅承毓。实时跟踪控制系统中的数字滤波技术。光电工程。1998年4月第25卷第2期。
【26】吴德新，冯文全。单片机外围器件实用手册-电源器件分册。北京，北京航空航天大学出版社，2001年7月。
【27】蒋明。基于嵌入式数字信号处理器的数字滤波器设计和算法实现。航空计算技术。1996年6月第29卷第2期。
【28】张贤达著。现代信号处理。北京，清华大学出版社。(P13～16)
【29】潘祖善、何绍雄、贾学堂编。滤波技术。上海，上海交通大学出版社。(P23～27)
【30】Abdesselam Klouche_djedid,Member,IEEE "Design of Stable,Causal,Perfect Reconstruction,IIR Uniform DFT Banks" IEEE Transactions On SignalProcessing,VOL.48.NO.4,APRIL2000.
【31】Krzysztof Nowozynski "Fast Noniterative Algorithm for Designing High_Accuracy Lowpass FIR Filters with the Evaluation of Errors" IEEE Trasactions on Signal Processing,VOL.48,NO. 10.OCTOB ER2000.
【32】冯博琴、顾刚、李波、刘志强等编。计算机软件基础。西安，西安交通大学出版
社，1997. 09。(P16～19)
【33】G.K.L. Mann, B.-G. Hu and R.G. Gosine, Time-domain Based Design and Analysis of New PID Turning Rules. Control Theory And Applications, Vol. 148 No. 3 May. 2001
【34】J. Zhou and T. Hagiwara, Computing Frequency Response Gains of Linear Continuous Time. Control Theory And Applications, Vol. 148 No. 4 Mar. 2001.
【35】F.F Puleston, S. Spurgeon and G. Monsees, Automotive Engine Speed Control: A Robust Nonlinear Control Framework. Control Theory And Applications, Vol. 148 No. 1 Jan. 2001.
【36】Guillemin, Fuzzy Logic Applied To Motor Control, IEEE Transactions On 1996.
【37】麦俊杰，黄进，杨家强，沈伟，杨善会。模糊控制技术在电机测试系统中的应用。中小型电机，2002年第5期。(P17～34)
【38】John A. Stankovic, krithi . Ramamritham, "Advances in Real-Time Systems", IEEE Computer Society Press, 1993.
【39】Lui sha and Josh B. Goodenough, "Real-Time Scheduling Theory and Ada",IEEE Computer, 1990.
【40】肖本贤编。用单片机实现的电机速度和位置测量与控制。微电机，1996年第1期。
【2】幸之，王雷，翟成，王闪编著。单片机应用系统抗干扰技术。北京，北京航空航天大学出版社，2001．3。(P155～157)
【3】(法)米切尔·麦迪圭安著，刘萍，魏东兴等译。电磁干扰排查及故障解决的电磁兼容技术。北京，机械工业出版社，2002．5(P11～15)
【4】张云生编著。实时控制系统软件设计原理及应用。北京，国防工业出版社，2001．7。(P26～34)
【5】张琛编。精密定位技术。上海，上海交通大学出版社，1991．5。(P3～5)
【6】易继锴，江祥贤，候嫒彬，杨玉珍编著。电气传动自动控制原理与设计。北京，北京工业大学出版社，1996．12。(P37～48)
【7】何立民编著。MCS-51系列单片机应用系统设计系统配置与接口技术。北京，北京航空航天大学出版社，1992．3。((P132～134)
【8】李小宁编写。软件工程导论。南京，南京理工大学出版社，1996．8。(P1～3)
【9】(美)Jerrold H．Krenz著，马爱文等译。电子学原理。北京，电子工业出版社，2002．5。(P66～92)
【10】陈治明主编。电力电子器件基础。北京，机械工业出版社，1992。(P21～29)
【11】JEAN J．LABROSSE著，邵贝贝译。UC／OS-Ⅱ-源码公开的实时嵌入式操作系统。北京，中国电力出版社，2001．8。(P1～3)
【12】王兆安，黄俊主编。电力电子技术(第4版)。北京，机械工业出版社，2000。(P15～19)
【13】张一工，肖湘宁编著。现代电力电子技术原理与应用，北京，科学出版社，2000。(P43～109)
【14】周雪琴，安锦文编著。计算机控制系统。西安，西北工业大学出版社，1998．1。(P1～3)
【15】胡广书编著。数字信号处理—理论、算法与实现。北京，清华大学出版社，1997．08。(P15～16)
【16】吴正毅编著。测试技术与测试信号处理。北京，清华大学出版社。(P12～14)
【17】马忠梅，籍顺心，张凯，马岩编著。单片机的C语言应用程序设计。北京，北京
航空航天大学出版社，1998．10。(P23～46)
【18】沈绪榜，何立民编著。2001嵌入式系统及单片机国际学术交流会论文集。北京，北京航空航天大学出版社，2001．10。
【19】曲家骥，王季秩编著。伺服控制系统中的传感器。北京，机械工业出版社，1999．2。(P17～19)
【20】〈日〉饭高成男，村野靖。电机电器。北京，科学出版社，2000．1。(P65～67)
【21】〈日〉内山明治，泽间照一。运算放大器电路。北京，科学出版社，2000．1。(P1～9)(P21～29)
【22】李惠宇、宋兵、王振才、薛卫晖。MCS-96系列单片机存储空间的扩展。第13卷第3期。
【23】王晓明。电动机的单片机控制。北京，北京航空航天大学出版社，2002年5月。(P54～57)
【24】楼顺天，于卫。基于MATLAB系统分析与设计。西安，西安电子科技大学出版社，1998年9月。(P19～34)
【25】黄永梅、傅承毓。实时跟踪控制系统中的数字滤波技术。光电工程。1998年4月第25卷第2期。
【26】吴德新，冯文全。单片机外围器件实用手册-电源器件分册。北京，北京航空航天大学出版社，2001年7月。
【27】蒋明。基于嵌入式数字信号处理器的数字滤波器设计和算法实现。航空计算技术。1996年6月第29卷第2期。
【28】张贤达著。现代信号处理。北京，清华大学出版社。(P13～16)
【29】潘祖善、何绍雄、贾学堂编。滤波技术。上海，上海交通大学出版社。(P23～27)
【30】Abdesselam Klouche_djedid,Member,IEEE "Design of Stable,Causal,Perfect Reconstruction,IIR Uniform DFT Banks" IEEE Transactions On SignalProcessing,VOL.48.NO.4,APRIL2000.
【31】Krzysztof Nowozynski "Fast Noniterative Algorithm for Designing High_Accuracy Lowpass FIR Filters with the Evaluation of Errors" IEEE Trasactions on Signal Processing,VOL.48,NO. 10.OCTOB ER2000.
【32】冯博琴、顾刚、李波、刘志强等编。计算机软件基础。西安，西安交通大学出版
社，1997. 09。(P16～19)
【33】G.K.L. Mann, B.-G. Hu and R.G. Gosine, Time-domain Based Design and Analysis of New PID Turning Rules. Control Theory And Applications, Vol. 148 No. 3 May. 2001
【34】J. Zhou and T. Hagiwara, Computing Frequency Response Gains of Linear Continuous Time. Control Theory And Applications, Vol. 148 No. 4 Mar. 2001.
【35】F.F Puleston, S. Spurgeon and G. Monsees, Automotive Engine Speed Control: A Robust Nonlinear Control Framework. Control Theory And Applications, Vol. 148 No. 1 Jan. 2001.
【36】Guillemin, Fuzzy Logic Applied To Motor Control, IEEE Transactions On 1996.
【37】麦俊杰，黄进，杨家强，沈伟，杨善会。模糊控制技术在电机测试系统中的应用。中小型电机，2002年第5期。(P17～34)
【38】John A. Stankovic, krithi . Ramamritham, "Advances in Real-Time Systems", IEEE Computer Society Press, 1993.
【39】Lui sha and Josh B. Goodenough, "Real-Time Scheduling Theory and Ada",IEEE Computer, 1990.
【40】肖本贤编。用单片机实现的电机速度和位置测量与控制。微电机，1996年第1期。