1、1基于 MSP430 单片机的自动绕线机控制系统设计摘要：介绍了一种基于 MSP430 单片机的自动绕线机控制系统，主要对绕线机的硬件和软件两方面的设计进行了研究。系统采用直流无刷电机作为绕制动力，具有实时显示，精密绕线、排线、断线处理等功能。关键词：MSP430；绕线机； 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： MSP430 系列单片机因其具有超低功耗、系统工作稳定等特点，广泛应用于电机控制等自动化设备。绕线机是线圈、变压器、绕线电阻等的绕制设备，目前因手工绕阻而导致的产品性能参数不一致和生产效率不高的问题，影响着批量生产产品的质量和可靠性。为保证绕组质量，本文设计了一种基于 MS
2、P430 系列单片机的自动绕线机控制系统，用于实现绕线机的自动控制和精确控制。 1 系统的基本结构和工作原理 本设计中的自动绕线机控制系统，利用 MSP430 系列单片机实现其核心控制功能，主要控制直流无刷电机的转动进行绕线，控制步进电机的转动实现线圈的均匀转距，控制系统结构图如图 1 所示。 人机交互界面：用户通过键盘，在人机交互界面输入电机运行参数，线包参数等系统运行控制参数，经单片机处理，完成各项任务并将结果2显示在液晶显示器上； 从控系统：实现直流无刷电机随意启停、正反转运行及点动，同时将电机运行结果通过串行通讯接口反馈给主控系统； 步进驱动：将单片机发出的步进控制信号整形放大并作相应
3、的变换，生成驱动电机的电流序列，实现步进电机的正反转启动、点动； 光电检测：实时检测断丝信号。在这里使用红外线接收装置，将红外钱垂直于导梭轮的转动平面，导梭轮转动时带动线快速穿过红外感应区，这样产生一个光脉冲信号，然后将其转换为电脉冲信号，进驱动后送入单片机，从而实现断丝信号检测。 图 1 绕线机控制系统结构图 2 系统硬件设计 2.1 直流无刷电机控制 直流无刷电机控制系统结构组成如图 2 所示，控制系统采用 PWM 方式控制电机的转矩和转速，采用霍尔元件进行转子位置检测，利用光电编码器进行速度检测，以功率 MOSFET 场效应管作为功率变换器件。主控系统和从控系统采用串行通讯传输数据。从控
4、系统根据主控系统的位置给定等命令通过计算输出一定 图 2 直流无刷电机控制系统结构图 的 PWM 波形，给定子绕组供电，通过调整 PWM 波的空占比控制MOSFET 功率管的开关时间，进而实现对电机转速和转矩的控制，系统采3用位置、转速、电流三闭环控制。 2.2 步进电机控制 直流无刷电机每旋转一圈，步进电机推动丝杠螺母走一个绕线线径，步进电机控制由主控单片机通过 I/O 口输出时序方波作为步进电机的控制信号，信号经过芯片 ULN2003 驱动步进电机。 2.3 光电检测 光电检测电路有光电检测器件、输入电路和前置放大器组成。输入电路是连接光电器件和电信号放大器的中间环节，它的基本作用是为光电
5、器件提供正常的电路工作条件，并进行电参量转换并完成和前置放大器的电路匹配。 3 系统软件设计 系统软件设计采用模块化、功能化、子程序化的方法，即提高了机器的通用性和标准性，又便于软件调试、链接和移植。主程序结构图如图 3 所示。 图 3 主程序结构图 4 结束语 文中研制了一套基于 MSP430 系列单片机的绕线机控制系统，由于MSP430 集成了如 PWM 电路、A/D 转换电路，串行通讯端口等许多控制部件，使绕线机的控制模块大为简化。绕线机运行表明：整个系统简单可靠，运行效果好，具有实用价值，可取代传统的手工绕制，具有产品一4致性好，良品率高等优势。 参考文献: 1 沈建华 杨艳琴. MSP430 系列 16 位超低功耗单片机原理与实践. 北京：北京航空航天大学出版社，2008. 2 曹磊. MSP430 单片机 C 程序设计与实践 . 北京：北京航空航天大学出版社，2007. 3 张琛. 直流无刷电机原理及其应用. 北京：机械工业出版社，1999.
