服装生产自动熨烫系统设计

    熨烫是服装生产的最后一道工序，通常有上下板的驱动、加压力、吹蒸汽、抽湿和吹风等工作，对服装的质量有着重要的作用。传统的熨烫过程由工人手动操作。质量控制难度较大，因此，许多企业提出对生产设备进行自动化改造的要求。本文所阐述的方案采用单片机系统构成一个可编程控制器，嵌入到现有的生产设备中。取代工人的手工操作。本方案利用现有设备，较小的投资就可以使服装生产的自动化水平得到较大地提高。

1 系统设计方案
    熨烫工序中的驱动上下板、加压力、吹蒸汽、抽湿和吹风等工作是通过电磁闷的启闭来控制的。现有设备上电磁阀的启闭由人工操作手动开关来完成，根据服装面料和服装种类的不同，有不同的操作流程。因此，所涉及的自动熨烫系统应能根据不同的设置完成不同的操作流程，此外，还应具有良好的人机接口，以便进行参数设置及监测系统状态。

    系统选用单片机作为信息处理和控制的核心．如图1所示。主控单片机接收前道工序的控制信号，从EWROM中读出设置的参数，根据不同的流程，控制可控硅的通断，进而控制熨烫设备电磁阀的动作，使熨烫工序有序进行。

2 系统硬件设计
2．1 主控制单元
    系统选用低功耗高性能的单片机AT89S52作为控制和信息处理的核心，AT89S52指令系统和引脚与标准80C51单片机完全兼容，可以使用KeiI C进行软件开发。具有3个16位定时器，8KB在系统可编程的程序存储器，256B RAM，以及1个片内看门狗。 为了增强数据线上的抗干扰能力，所有数据线均接有拉高电阻。此外，由于AT89S52的I／O只有4组32个，而系统需要将近40条引线，所以要对I／O进行复用。考虑到系统中需要复用的I／O不多，而且液晶模块和输出模块的数据线并不需要同时使用，本系统只是通过锁存器74HC573将PO口复用，如图2所示。

    当单片机AT89S52需要读写液晶模块时，将P3．O置“1”，P3．1清零，此时锁存器74HC573锁存，单片机P0口的数据不影响锁存器的输出；当单片机需要输出时，将P3．0清零，P3．1置“1”，此时单片机P0口的数据对液晶模块没有影响，而锁存器的输出与PO口数据同步。

2．2 参数存储模块
    在开始工作之前可以进行参数设置，系统将调整好的参数写入E2PROM中。为了减少读写E2PROM的次数，在系统开机时将数据从E2PROM中读出，保存在单片机的RAM中。

    本系统采用具有I2C接口的lkbits的E2PROMAT24C0l。I2C总线极大地方便了系统设计，无须设计总线接口，从而使设计时间大为缩短。参数存储单元电路如图3所示。

    在图3所示的电路中，AT24C01的地址为000，电阻R37和R38也起拉高的作用，SCL与SDA为接入单片机I/O的连接线，分别模拟I2C总线的时钟和数据线。

2.3 人机接口模块
    人机接口部分采用4×4键盘和240×128的液晶显示板，可以完成对参数的设置，并且能够实时监测系统的当前状态。接键式键盘通常都会有抖动，可能造成系统的误操作，设计时在硬件中加入电容以吸收噪声。另外，在软件上对输入进行消抖处理，将脉冲宽度小于1ms的输入忽略。显示部分采用带中文字库的液晶显示板，使得开发更容易、迅速。

2.4 输出模块
    可控硅可以较好地实现对交流电的开关功能，但是如果在交流电非过零点时启动或切断电源，会对电源造成很大的干扰。此外，如果直接用单片机的输出去控制可控硅的控制端，在可控硅开关时会将干扰引入单片机，造成严重后果。因此本系统选用了一个具有过零触发和光电隔离功能的可控硅驱动芯片MOC3041去控制可控硅。电路如图4所示。[page]

    其中Di是单片机通过锁存器输出的控制信号，电阻Ri阻值的选择要使MOC3041端口l的输入电流为15mA。负载端的电阻电容值是经计算使干扰最小的值。如果负载功率因子小于0.5，则需将39Ω电阻改为380Ω。

    本系统需对8个电磁阀进行控制，因此设计8路可控硅控制电路。

2．5 硬件抗干扰
    因为系统工作在高温高湿强电磁干扰的环境中，所以必须考虑抗干扰的问题。上述采用光电隔离器将交流部分和直流部分隔离即抗干扰的措施之一。此外，还采取了如下措施：

    (1)选择满足系统要求的尽可能低的系统时钟。本系统中选用120K时钟，这样，每个机器周期为O.1ms，有利于系统的精确定时。而且对于本系统来说，也完全够用。使用AT89S52内部集成的看门狗，可以在万一被干扰出现死锁的时候进行补救。

    (2)系统电源通过交流滤波，二级稳压，并且在直流端加上一个大电容进行滤波。每个集成电路也都加上耦合电容。在绘制和制作PCB时也考虑抗干扰。对控制箱进行电磁屏蔽。

    (3)为了防止控制信号引入干扰，控制信号的输入也用光电隔离。光电隔离的两端供电也应该分开。

3 系统软件
3．1 单片机C语言开发环境Keil C51
    80C51系列单片杌的软件可以用汇编语言和C语言编写。C语言既具有一般高级语言的特点，又能直接对计算机的硬件进行操作，表达和运算能力也较强，许多以前只能采用汇编语言来解决的问题现在都可以改用C语言来解决。Keil C51是一种专为8051单片机设计的高效率C语言编译器，符合ANSI标准，生成的程序代码运行速度极高，所需要的存储器空同极小。完全可以和汇编语言相媲美。本系统软件在Keil uVision2环境下编写。

3．2 系统软件设计
    本系统软件采用模块化的方式编写，有利于日后的维护和升级。主要包括键盘监测模块、控制信号监测模块、控制信号处理模块、显示模块、定时模块、输出模块等。系统采用查询方式接收信号输入，软件流程如图5所示。

    系统初始化之后，首先读出E2PROM中存储的参数，在液晶显示板中显示。此后一直处于查询状态。当检测到有键盘输入后，调用键盘处理子程序，接收键盘的输入，并通过液晶显示板逐一显示设置的参数。当检测到控制信号输入后，调用控制信号处理子程序，根据输入的控制信号和用户预先定义的参数进行决策，决定当前的输出状态，同时在液晶显示板中显示当前的工作状态。不管当前的输出状态是否改变，在每个循环中单片机均将当前的工作状态进行输出．这样有助于减小干扰对系统输出的影响。

    控制信号处理子程序是系统的核心模块，升级也只需要根据要求对这一模块进行修改。系统的结构和其他模块都可以保留，具有很大的灵活性。这也正是模块化设计的魅力所在。

3．3 软件抗干扰技术
    单片机系统的抗干扰性能主要取决于硬件的抗干扰设计，但软件抗干扰措施也十分重要。它是硬件抗干扰的补充和完善。在干扰冲过硬件抗干扰保护之后，就必须要软件抗干扰措施发挥作用了。

    软件抗干扰分为两个层次。一是在单片机正常工作的情况下，可控硅控制端的
信号有可能因为干扰而出现扰动，影响设备的正常运行。此时让系统不断地循环输出正确的值，可以解决这个问题。另一个是在单片机受干扰的情况下，需要使用软件陷阱或看门狗将程序拉到初始位置。此时可以根据程序在RAM中设置的标志。不同的标志直接跳到相应的程序，使程序运行有连续性。用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。    

    采用单片机、可控硅等器件设计完成的服装自动熨烫系统具有良好的人机接口。该系统嵌人到服装生产设备中，对原有的设备改动小，成本低，已经在实际应用中取得良好的效果。系统也可扩展应用到其他领域相关过程控制中。