CN102540936A

CN102540936A - 基于fpga自动落纱机器控制装置

Info

Publication number: CN102540936A
Application number: CN2012100533079A
Authority: CN
Inventors: 代冀阳; 吴国辉; 辛凯; 应进; 储宝君
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2012-03-03
Filing date: 2012-03-03
Publication date: 2012-07-04

Abstract

一种基于FPGA自动落纱机器控制装置，FPGA主控制器通过UART接口连接逻辑电平转换器，逻辑电平转换器连接单片机面板控制器，所述FPGA主控制器通过并行口同时连接遥控器和继电器，继电器连接电磁铁，所述FPGA主控制器通过地址数据总线连接程序存储器，所述FPGA主控制器通过另一并行口分别连接传感器和电机驱动器，电机驱动器连接步进电机，所述FPGA主控制器通过JTAG调试口连接落纱机，落纱机连接电脑。本发明的技术效果是：采用控制器控制落纱机器自动落纱，不仅提高生产效率，而且改良了工作环境，实现自动化，减少人本成本，提高企业效益。

Description

基于FPGA自动落纱机器控制装置

技术领域

本发明涉及一种控制装置，尤其涉及一种基于FPGA自动落纱机器控制装置。

背景技术

现在，国内大量旧式的短锭细纱机仍然采用人工将满纱管从锭子上取下，再换上空纱管。由于满纱管与锭子粘合力紧密需要很大的拔管力，同时还要换上空纱管。这样势必落纱工劳动强度非常大和降低生产效率从而使得成本增加；另一方面，由于细纱车间噪声大、温度高、空气污染严重和恶劣的生产环境，使得愿意从事落纱工作的工人越来越少，企业面临很大的用工压力。因此，对于旧式短锭细纱机落纱过程自动化改造的需求非常紧迫。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于FPGA自动落纱机器控制装置，采用该控制装置用于旧式短锭细纱机，降低劳动强度，提高生产效率，减少人力成本，有利于降低总体成本。

本发明是这样来实现的，它包括FPGA主控制器、逻辑电平转换器、单片机面板控制器、继电器、电磁铁、遥控器、程序存储器、传感器、电机驱动器、步进电机、落砂机、电脑,其特征是FPGA主控制器通过UART接口连接逻辑电平转换器，逻辑电平转换器连接单片机面板控制器，所述FPGA主控制器通过并行口同时连接遥控器和继电器，继电器连接电磁铁，所述FPGA主控制器通过地址数据总线连接程序存储器，所述FPGA主控制器通过另一并行口分别连接传感器和电机驱动器，电机驱动器连接步进电机，所述FPGA主控制器通过JTAG调试口连接落纱机，落纱机连接电脑。

本发明的技术效果是：采用控制器控制落纱机器自动落纱，不仅提高生产效率，而且改良了工作环境，实现自动化，减少人本成本，提高企业效益。

附图说明

图1为本发明的原理方框图。

在图中，1、FPGA主控制器 2、逻辑电平转换器 3、单片机面板控制器 4、继电器 5、电磁铁 6、遥控器 7、程序存储器 8、传感器 9、电机驱动器 10、步进电机 11、落砂机 12、电脑。

具体实施方式

如图1所示，本发明是这样来实现的， FPGA主控制器1通过UART接口连接逻辑电平转换器2，逻辑电平转换器2连接单片机面板控制器3，所述FPGA主控制器1通过并行口同时连接遥控器6和继电器4，继电器4连接电磁铁5，所述FPGA主控制器1通过地址数据总线连接程序存储器7，所述FPGA主控制器1通过另一并行口分别连接传感器8和电机驱动器9，电机驱动器9连接步进电机10，所述FPGA主控制器1通过JTAG调试口连接落纱机11，落纱机11连接电脑12。控制面板是以STC89C52单片机制作4*4键盘和数码管显示，STC89C52通过RS232 与FPGA进行串口通信。FPGA通过I/O的电平变化控制继电器从而控制电磁铁，遥控模块也是同样的以I/O与FPGA通信。以epcs16做FPGA的程序存储器，FPGA内部自带的on chip-memory做为数据存储器。FPGA的I/O作为电机驱动器的信号控制线，以USB Blaster与个人电脑相连进行在线调试和烧写程序。整个控制系统是由4节12V 80A/h的铅蓄电池提供，PCB板上是由一节12V电池通过电池转化芯片变为5V、3.3V和1.2V给硬件芯片供电。其他24V、36V、48V电源分别是给电磁铁、步进电机驱动器供电。下边分别介绍整个硬件系统的硬件电路：

1)整个供电系统 PCB板上是由12V供电后转化为各个芯片所需要的5V、3.3V、1.2V电压。首先将12V降压为5V用7805芯片。由于12V降压为5V在7805芯片上的压降太大会使7805发热，所以在7805输入端加入四个2W 24欧姆的金属膜电阻以减小7805功耗。转化为5V后，再用TPS73HD301芯片将5V降压为FPGA芯片端口所需的3.3V和FPGA芯片所需的1.2V。由于FPGA端口是3.3V电压，而外围的传感器、电机驱动器信号控制线及其他芯片所需是5V电压，所以在FPGA的每个I/O上加一个3.3V与5V之间相互转化的74HCT245芯片。

2)控制面板控制面板是用由一片STC89C52单片机为核心制作的，一个4*4行列式键盘和三位数码管显示。这个面板主要功能是键盘输入定子数目，数码管显示定子数目再将数目以串口的形式将数据发送给FPGA进行处理，数码管显示时中间加入74HC373驱动数码管。面板上还有四个电量显示LCD和确定状态时的声光报警系统。

3)电机及其驱动器电机是整个机器人的执行结构起着至关重要的作用。整个机器人是由9个两相步进电机和2个力矩电机协调带动，步进电机和电机驱动器选用的深圳步科公司，力矩电机和驱动器选用北京勇光高特，步进电机的步距角为1.8°，可以调节步进电机驱动器上八位DIP开关来设定驱动器细分设置、自动半流功能和电流大小的工作方式和工作参数。

4）时钟和复位电路的设计时钟电路中用ZPB-26-16M作为有源晶振，它是16M频率的。这样使得串口波特率更加精确，同时可以支持芯片内部的PPL功能及ISP下载功能，PPL可以使系统运行速度更快，ISP下载功能则更方便程序调试下载。

复位电路采取两种方式：硬件复位和软件复位。软复位是利用看门狗的形式进行在程序跑飞的情况下进行软件复位的，而硬复位是以按键的形式人为复位。

5）调试JTAG和下载电路因为FPGA内部可以直接搭建软核ISP和JTAG，硬件电路接一个IDC-10的JTAG接口就行。为了在不使用JTAG口时，不影响电路工作，可以将IDC-10的TDO、TMS通过上拉电阻连接到VCC，而TCK通过下拉电阻连接到GND。

6）配置存储电路选EPCS16作为FPGA的ROM，EPCS16是一种主动串行配置器件，它可以由下载电缆或其他设备进行重复编程，也可以通过AS接口进行在线系统编程。用FPGA芯片内部自带的4M存储空间的On-Chip memory作为FPGA的RAM。

7）传感器选用的沪工集团型号为LJ6A3-1-Z/AX的电容式圆柱形检测距离为1mm三线常闭NPN型接近开关。由22个此型号接近开关组成了整个机器人的感应输入系统，用来检测机器人停车、机械臂、放管动作和各个机械部位的复位，该传感器起着至关重要的作用。

8）无线发送与接收模块选用汇睿微通XL02‐232AP1型号无线模块，XL02-232AP1是UART接口半双工无线传输模块，可以工作在433MHz 公用频段，符合欧洲ETSI（EN300-220-1和EN301-439-3），满足无线管制要求，无需申请频率使用许可证。

Claims

1. 一种基于FPGA自动落纱机器控制装置，它包括FPGA主控制器、逻辑电平转换器、单片机面板控制器、继电器、电磁铁、遥控器、程序存储器、传感器、电机驱动器、步进电机、落砂机、电脑,其特征是FPGA主控制器通过UART接口连接逻辑电平转换器，逻辑电平转换器连接单片机面板控制器，所述FPGA主控制器通过并行口同时连接遥控器和继电器，继电器连接电磁铁，所述FPGA主控制器通过地址数据总线连接程序存储器，所述FPGA主控制器通过另一并行口分别连接传感器和电机驱动器，电机驱动器连接步进电机，所述FPGA主控制器通过JTAG调试口连接落纱机，落纱机连接电脑。