熨燙是服裝生產(chǎn)的最后一道工序，通常有上下板的驅(qū)動、加壓力、吹蒸汽、抽濕和吹風(fēng)等工作，對服裝的質(zhì)量有著重要的作用。傳統(tǒng)的熨燙過程由工人手動操作，質(zhì)量控制難度較大，因此，許多企業(yè)提出對生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行自動化改造的要求。本文所闡述的方案采用單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)可編程控制器，嵌入到現(xiàn)有的生產(chǎn)設(shè)備中，取代工人的手工操作。本方案利用現(xiàn)有設(shè)備，較小的投資就可以使服裝生產(chǎn)的自動化水平得到較大地提高。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
　　熨燙工序中的驅(qū)動上下板、加壓力、吹蒸汽、抽濕和吹風(fēng)等工作是通過電磁閥的啟閉來控制的?，F(xiàn)有設(shè)備上電磁閥的啟閉由人工操作手動開關(guān)來完成，根據(jù)服裝面料和服裝種類的不同，有不同的操作流程。因此，所涉及的自動熨燙系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)不同的設(shè)置完成不同的操作流程，此外，還應(yīng)具有良好的人機(jī)接口，以便進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)。
　　系統(tǒng)選用單片機(jī)作為信息處理和控制的核心，如圖1所示。主控單片機(jī)接收前道工序的控制信號" title="控制信號">控制信號，從E²PROM中讀出設(shè)置的參數(shù)，根據(jù)不同的流程，控制可控硅的通斷，進(jìn)而控制熨燙設(shè)備電磁閥的動作，使熨燙工序有序進(jìn)行。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
2.1 主控制單元
　　系統(tǒng)選用低功耗高性能的單片機(jī)AT89S52作為控制和信息處理的核心，AT89S52指令系統(tǒng)和引腳與標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機(jī)完全兼容，可以使用Keil C進(jìn)行軟件開發(fā)。具有3個(gè)16位定時(shí)器，8KB在系統(tǒng)可編程的程序存儲器，256B RAM，以及1個(gè)片內(nèi)看門狗。
　　為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)線上的抗干擾能力，所有數(shù)據(jù)線均接有拉高電阻。此外，由于AT89S52的I/O" title="I/O">I/O只有4組32個(gè)，而系統(tǒng)需要將近40條引線，所以要對I/O進(jìn)行復(fù)用?？紤]到系統(tǒng)中需要復(fù)用的I/O不多，而且液晶模塊和輸出模塊的數(shù)據(jù)線并不需要同時(shí)使用，本系統(tǒng)只是通過鎖存器" title="鎖存器">鎖存器74HC573將P0口復(fù)用，如圖2所示。

　　當(dāng)單片機(jī)AT89S52需要讀寫液晶模塊時(shí)，將P3.0置“1”，P3.1清零，此時(shí)鎖存器74HC573鎖存，單片機(jī)P0口的數(shù)據(jù)不影響鎖存器的輸出；當(dāng)單片機(jī)需要輸出時(shí)，將P3.0清零 ，P3.1置“1”，此時(shí)單片機(jī)P0口的數(shù)據(jù)對液晶模塊沒有影響，而鎖存器的輸出與P0口數(shù)據(jù)同步。
2.2 參數(shù)存儲模塊
　　在開始工作之前可以進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)將調(diào)整好的參數(shù)寫入E²PROM中。為了減少讀寫E²PROM的次數(shù)，在系統(tǒng)開機(jī)時(shí)將數(shù)據(jù)從E²PROM中讀出，保存在單片機(jī)的RAM中。
　　本系統(tǒng)采用具有I²C接口的1kbits的E²PROM AT24C01。I²C總線極大地方便了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，無須設(shè)計(jì)總線接口，從而使設(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短^[1]。參數(shù)存儲單元電路如圖3所示。
　　在圖3所示的電路中，AT24C01的地址為000，電阻R37和R38也起拉高的作用，SCL與SDA為接入單片機(jī)I/O的連接線，分別模擬I²C總線的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)線。

2.3 人機(jī)接口模塊
　　人機(jī)接口部分采用4×4鍵盤和240×128的液晶顯示板" title="顯示板">顯示板，可以完成對參數(shù)的設(shè)置，并且能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)。按鍵式鍵盤通常都會有抖動，可能造成系統(tǒng)的誤操作，設(shè)計(jì)時(shí)在硬件中加入電容以吸收噪聲。另外，在軟件上對輸入進(jìn)行消抖處理，將脈沖寬度小于1ms的輸入忽略。顯示部分采用帶中文字庫的液晶顯示板，使得開發(fā)更容易、迅速。
2.4 輸出模塊
　　可控硅可以較好地實(shí)現(xiàn)對交流電的開關(guān)功能，但是如果在交流電非過零點(diǎn)時(shí)啟動或切斷電源，會對電源造成很大的干擾。此外，如果直接用單片機(jī)的輸出去控制可控硅的控制端，在可控硅開關(guān)時(shí)會將干擾引入單片機(jī)，造成嚴(yán)重后果。因此本系統(tǒng)選用了一個(gè)具有過零觸發(fā)和光電隔離功能的可控硅驅(qū)動芯片MOC3041去控制可控硅。電路如圖4所示。

　　其中Di是單片機(jī)通過鎖存器輸出的控制信號，電阻Ri阻值的選擇要使MOC3041端口1的輸入電流為15mA。負(fù)載端的電阻電容值是經(jīng)計(jì)算使干擾最小的值。如果負(fù)載功率因子小于0.5，則需將39Ω電阻改為380Ω。
　　本系統(tǒng)需對8個(gè)電磁閥進(jìn)行控制，因此設(shè)計(jì)8路可控硅控制電路。
2.5 硬件抗干擾
　　因?yàn)橄到y(tǒng)工作在高溫高濕強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，所以必須考慮抗干擾的問題。上述采用光電隔離器將交流部分和直流部分隔離即抗干擾的措施之一。此外，還采取了如下措施：
　　(1)選擇滿足系統(tǒng)要求的盡可能低的系統(tǒng)時(shí)鐘。本系統(tǒng)中選用120K時(shí)鐘，這樣，每個(gè)機(jī)器周期為0.1ms，有利于系統(tǒng)的精確定時(shí)。而且對于本系統(tǒng)來說，也完全夠用。使用AT89S52內(nèi)部集成的看門狗，可以在萬一被干擾出現(xiàn)死鎖的時(shí)候進(jìn)行補(bǔ)救。
　　(2)系統(tǒng)電源通過交流濾波，二級穩(wěn)壓，并且在直流端加上一個(gè)大電容進(jìn)行濾波。每個(gè)集成電路也都加上耦合電容。在繪制和制作PCB時(shí)也考慮抗干擾。對控制箱進(jìn)行電磁屏蔽。
　　(3)為了防止控制信號引入干擾，控制信號的輸入也用光電隔離。光電隔離的兩端供電也應(yīng)該分開。
3 系統(tǒng)軟件
3.1 單片機(jī)C語言開發(fā)環(huán)境Keil C51
　　80C51系列單片機(jī)的軟件可以用匯編語言和C語言編寫。C語言既具有一般高級語言的特點(diǎn)，又能直接對計(jì)算機(jī)的硬件進(jìn)行操作，表達(dá)和運(yùn)算能力也較強(qiáng)，許多以前只能采用匯編語言來解決的問題現(xiàn)在都可以改用C語言來解決。Keil C51是一種專為8051單片機(jī)設(shè)計(jì)的高效率C語言編譯器，符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)，生成的程序代碼運(yùn)行速度極高，所需要的存儲器空間極小，完全可以和匯編語言相媲美^[2]。本系統(tǒng)軟件在Keil uVision2環(huán)境下編寫。
3.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
　　本系統(tǒng)軟件采用模塊化的方式編寫，有利于日后的維護(hù)和升級。主要包括鍵盤監(jiān)測模塊、控制信號監(jiān)測模塊、控制信號處理模塊、顯示模塊、定時(shí)模塊、輸出模塊等。系統(tǒng)采用查詢方式接收信號輸入，軟件流程如圖5所示。