CN108588948B - 一种电子提花机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子提花机控制系统，它包含传感器单元、人机交互单元、主控制单元、接口扩展单元、12V开关电源；传感器单元与主控制单元通过高速光耦隔离电路连接；人机交互单元与主控制单元通过嵌入式PC104模块连接；主控制单元与接口扩展单元通过第二总线缓冲及电平转换电路连接；12V开关电源与主控制单元、接口扩展单元连接；本发明采用嵌入式PC104模块及CPLD结构，简化控制系统电源设置，数据传输速度快，生产效率高，制作成本低，体积小，且具有结构简单、设置合理、安装方便等优点。
Description
技术领域
本发明涉及针织机电脑提花技术领域，具体涉及一种电子提花机控制系统。
背景技术
提花机作为一种纺织工具，是中国古代的一项重要发明。据考古证实，从河南安阳殷墟墓葬铜器上保留的丝织物痕迹来看，不仅有平纹组织的绢，还有提花的菱纹绮。这说明，我国早在商代就出现了提花机。一般的织机只能织出平纹的织物，带有复杂花纹的织物只有提花机才能织出。
电子提花机广泛运用于针织行业，其控制系统将设计好的花型文件解析并转换成选针数据，控制选针器动作，实现针织机提花功能。现有电子提花机控制系统普遍采用低端微控制器MCU作为核心处理单元，数据传输速度慢，生产效率低。电子提花机控制系统是一种高度集成的智能电子产品，涉及嵌入式CPU模块、微控制器MCU、复杂可编程逻辑器件CPLD、高速CMOS逻辑器件、位置传感器、选针器等多种器件，因此需要5V、3.3V、12V、±12V多种电压为其供电，嵌入式CPU模块需要5V供电，MCU、CPLD等需要3.3V供电，位置传感器需要12V供电，选针器需要±12V供电。现有的电脑提花控制系统普遍使用5V/12V、+12V、-12V多个开关电源为其供电，布线复杂，体积大，成本高，不利于控制系统在提花机上的安装。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种电子提花机控制系统，采用嵌入式PC104模块+CPLD结构，数据传输速度快，提高了生产效率，并且简化了控制系统电源设置，降低了成本，缩小了体积，在提花机上的安装简单方便。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含传感器单元、人机交互单元、主控制单元、接口扩展单元、12V开关电源；12V开关电源与主控制单元、接口扩展单元连接，为其提供12V电压；
所述的主控制单元包含嵌入式PC104模块、第一总线缓冲及电平转换电路、CPLD、第二总线缓冲及电平转换电路、高速光耦隔离电路、USB接口电路、故障联锁电路；嵌入式PC104模块上的PC104总线接口通过第一总线缓冲及电平转换电路与CPLD连接；CPLD分别与USB接口电路、故障联锁电路连接；CPLD还通过第二总线缓冲及电平转换电路与接口扩展单元连接；
所述的传感器单元包含接近开关、编码器；接近开关、编码器分别通过高速光耦隔离电路与CPLD连接；
所述的人机交互单元包括触摸屏电路、显示屏、屏保电路、MCU、键盘矩阵；显示屏通过嵌入式PC104模块上的LCD接口与主控制单元连接；MCU通过嵌入式PC104模块上的串行通信接口与主控制单元连接；MCU还分别与触摸屏电路、屏保电路、键盘矩阵连接；屏保电路与显示屏连接；
进一步地，所述的主控制单元还包含第一DC-DC非的隔离转换12V-5V、第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V、第三DC-DC隔离转换12V-12V；
所述的12V开关电源分别与第一DC-DC非隔离转换12V-5V的输入端、第三DC-DC隔离转换12V-12V的输入端、故障联锁电路连接并提供12V电压；12V开关电源还与人机交互单元的显示屏连接并提供12V电压；第一DC-DC非隔离转换12V-5V的输出端分别与第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V输入端、嵌入式PC104模块、第一总线缓冲及电平转换电路、第二总线缓冲及电平转换电路、USB接口电路连接并提供5V电压；第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V的输出端分别与第一总线缓冲及电平转换电路、CPLD、第二总线缓冲及电平转换电路、高速光耦隔离电路、USB接口电路连接并提供3.3V电压；第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V的输出端还分别与人机交互单元的触摸屏电路、屏保电路、MCU连接并提供3.3V电压；第三DC-DC隔离转换12V-12V的输出端与传感器单元的接近开关、编码器连接并提供隔离的12V电压；
进一步地，所述接口扩展单元包含多个总线缓冲驱动、多个选针器总线接口；多个总线缓冲驱动通过第二总线缓冲及电平转换电路与主控制单元连接；总线缓冲驱动通过并行总线与相应的选针器总线接口连接；
进一步地，所述接口扩展单元还包括第四DC-DC非隔离转换12V-5V；所述的12V开关电源分别与第四DC-DC非隔离转换12V-5V的输入端、多个选针器总线接口连接并提供12V电压；第四DC-DC非隔离转换12V-5V的输出端分别与多个总线缓冲驱动、多个选针器总线接口连接并提供5V电压。
采用上述方案后，本发明有益效果为：本发明所述的一种电子提花机控制系统，采用嵌入式PC104模块及CPLD结构，简化控制系统电源设置，数据传输速度快，生产效率高，制作成本低，体积小，且具有结构简单、设置合理、安装方便等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的系统框图；
图3是具体实施方式中实施例的电源配置示意图；
图4是具体实施方式中实施例的主控制单元总线原理图；
图5是具体实施方式中实施例的接口扩展单元原理图；
图6是具体实施方式中实施例的人机交互单元原理图。
附图标记说明：
1、传感器单元；2、人机交互单元；3、主控制单元；4、接口扩展单元；5、12V开关电源；6、接近开关；7、编码器；8、触摸屏电路；9、显示屏；10、屏保电路；11、MCU；12、嵌入式PC104模块；13、第一总线缓冲及电平转换电路；14、CPLD；15、第二总线缓冲及电平转换电路；16、高速光耦隔离电路；17、USB接口电路；18、故障联锁电路；19、第三DC-DC隔离转换12V-12V；20、第一DC-DC非的隔离转换12V-5V；21、第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V；22、总线缓冲驱动；23、选针器总线接口；24、第四DC-DC非隔离转换12V-5V；25、键盘矩阵。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步的说明。
参看图1、图2所示，本实施例采用的技术方案是：它包含传感器单元1、人机交互单元2、主控制单元3、接口扩展单元4、12V开关电源5；12V开关电源5与主控制单元3、接口扩展单元4连接，为其提供12V电压；
参看图2、图4所示，所述的主控制单元3包含嵌入式PC104模块12、第一总线缓冲及电平转换电路13、CPLD 14、第二总线缓冲及电平转换电路15、高速光耦隔离电路16、USB接口电路17、故障联锁电路18；嵌入式PC104模块12上的PC104总线接口通过第一总线缓冲及电平转换电路13与CPLD 14连接；CPLD 14采用EPM240T100；参看图4所示，第一总线缓冲及电平转换电路13由74LVC4245A缓冲驱动器U3、74LVC4245A缓冲驱动器U5及74LVC4245A缓冲驱动器U7组成，电源VCCA为5V供电，电源VCCB为3.3V供电，用于将PC104总线的5V信号缓冲并转换为3.3V信号；CPLD 14分别与USB接口电路17、故障联锁电路18连接，USB接口电路17用于U盘的读写操作，故障联锁电路18用于控制系统异常时停止提花机运转；CPLD 14还通过第二总线缓冲及电平转换电路15与接口扩展单元4连接，参看图4所示，第二总线缓冲及电平转换电路15由74LVC4245A缓冲驱动器U6、74LVC4245A缓冲驱动器U8组成，用于将3.3V总线信号转换为5V选针总线信号，以提高抗干扰能力；CPLD 14还通过高速光耦隔离电路16与传感器单元1中的接近开关6、编码器7连接，用于采集提花机的同步信息；
所述的主控制单元3通过USB接口电路17读取U盘中的花型文件，并将该文件保存到嵌入式PC104模块12的存储卡中，在提花时，嵌入式PC104模块12解析已保存的花型文件并转换为选针数据格式，根据传感器单元1输出的同步信息，将选针数据通过第一总线缓冲及电平转换电路13、CPLD 14、第二总线缓冲及电平转换电路15输出到接口扩展单元4；接口扩展单元4再通过多个选针器总线接口将选针总线数据传输给多个选针器，控制选针器动作，来完成电子提花过程；其中第一总线缓冲及电平转换电路13用于将PC104总线的5V信号缓冲并转换为CPLD 14要求的3.3V信号；由于主控制单元3与接口扩展单元4实际通过电缆连接，为了提高抗干扰能力，第二总线缓冲及电平转换电路15用于将3.3V总线信号转换为5V选针总线信号；
参看图2、图6所示，所述的人机交互单元包括触摸屏电路8、显示屏9、屏保电路10、MCU 11、键盘矩阵25；显示屏9通过嵌入式PC104模块12上的LCD接口与主控制单元3连接；MCU 11通过嵌入式PC104模块12上的串行通信接口与主控制单元3连接，本实施例串行通信接口采用PS2串行通信；MCU 11还分别与触摸屏电路8、屏保电路10、键盘矩阵25连接，屏保电路10与显示屏9连接；触摸屏电路8由触摸屏控制芯片XPT2046和触摸屏组成，屏保电路10由三极管Q1、电阻R3、电阻R4组成，MCU 11采用型号STM32F103C8T6微控制器；MCU 11先将键盘或触摸屏操作信号转换为命令数据，然后通过PS2串行总线传送给嵌入式PC104模块12；当超过2分钟没有按键或触摸操作时，MCU 11通过控制屏保电路10来熄灭显示屏9的背光，之后，按任意键或触摸一次触摸屏即可再次点亮屏幕；所述的人机交互单元2用于设置控制参数、传送操作指令、显示工作状态；
参看图3所示，所述的主控制单元3还包含第一DC-DC非的隔离转换12V-5V 20、第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V 21、第三DC-DC隔离转换12V-12V 19；
所述的12V开关电源5分别与第一DC-DC非隔离转换12V-5V 20的输入端、第三DC-DC隔离转换12V-12V 19的输入端、故障联锁电路18连接并提供12V电压；12V开关电源5还与人机交互单元2的显示屏9连接并提供12V电压；第一DC-DC非隔离转换12V-5V 20的输出端分别与第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V 21输入端、嵌入式PC104模块12、第一总线缓冲及电平转换电路13、第二总线缓冲及电平转换电路15、USB接口电路17连接并提供5V电压；第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V 21的输出端分别与第一总线缓冲及电平转换电路13、CPLD 14、第二总线缓冲及电平转换电路15、高速光耦隔离电路16、USB接口电路17连接并提供3.3V电压；第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V 21的输出端还分别与人机交互单元2的触摸屏电路8、屏保电路10、MCU 11连接并提供3.3V电压；第三DC-DC隔离转换12V-12V 19的输出端与传感器单元1的接近开关6、编码器7连接并提供隔离的12V电压；
参看图1、图2、图5所示，所述接口扩展单元4包含多个总线缓冲驱动22、多个选针器总线接口23；总线缓冲驱动22由高速CMOS总线收发器74HC245组成；多个总线缓冲驱动22通过第二总线缓冲及电平转换电路15与主控制单元3连接；总线缓冲驱动22通过并行总线与相应的选针器总线接口23连接；所述的接口扩展单元4将选针总线扩展并连接到多个选针器总线接口23，每个选针总线接口23可以连接多个选针器。
参看图3、图5所示，所述接口扩展单元4还包括第四DC-DC非隔离转换12V-5V 24；所述的12V开关电源5分别与第四DC-DC非隔离转换12V-5V 24的输入端、多个选针器总线接口23连接并提供12V电压；第四DC-DC非隔离转换12V-5V 24的输出端分别与多个总线缓冲驱动22、多个选针器总线接口23连接并提供5V电压。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案,而非限制本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (1)
1.一种电子提花机控制系统，其特征在于它包含传感器单元、人机交互单元、主控制单元、接口扩展单元、12V开关电源；12V开关电源与主控制单元、接口扩展单元连接，为其提供12V电压；
所述的主控制单元包含嵌入式PC104模块、第一总线缓冲及电平转换电路、CPLD、第二总线缓冲及电平转换电路、高速光耦隔离电路、USB接口电路、故障联锁电路；嵌入式PC104模块上的PC104总线接口通过第一总线缓冲及电平转换电路与CPLD连接；CPLD分别与USB接口电路、故障联锁电路连接；CPLD还通过第二总线缓冲及电平转换电路与接口扩展单元连接；
所述的主控制单元还包含第一DC-DC非隔离转换12V-5V、第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V、第三DC-DC隔离转换12V-12V；
所述的12V开关电源分别与第一DC-DC非隔离转换12V-5V的输入端、第三DC-DC隔离转换12V-12V的输入端、故障联锁电路连接并提供12V电压；12V开关电源还与人机交互单元的显示屏连接并提供12V电压；第一DC-DC非隔离转换12V-5V的输出端分别与第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V输入端、嵌入式PC104模块、第一总线缓冲及电平转换电路、第二总线缓冲及电平转换电路、USB接口电路连接并提供5V电压；第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V的输出端分别与第一总线缓冲及电平转换电路、CPLD、第二总线缓冲及电平转换电路、高速光耦隔离电路、USB接口电路连接并提供3.3V电压；第二DC-DC非隔离转换5V-3.3V的输出端还分别与人机交互单元的触摸屏电路、屏保电路、MCU连接并提供3.3V电压；第三DC-DC隔离转换12V-12V的输出端与传感器单元的接近开关、编码器连接并提供隔离的12V电压；
所述接口扩展单元包含多个总线缓冲驱动、多个选针器总线接口；多个总线缓冲驱动通过第二总线缓冲及电平转换电路与主控制单元连接；总线缓冲驱动通过并行总线与相应的选针器总线接口连接；
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所述的传感器单元包含接近开关、编码器；接近开关、编码器分别通过高速光耦隔离电路与CPLD连接；
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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