电子提花机揉合了现代电子技术，配合凸轮式的提针结构实现了高速无纹版提花。由于其结构相对比较简单、速度高、质量好，在国内外已得到普遍应用。当前，以英国Bonas、法国Staubli、德国Gross公司所研制的电子提花机最具代表性，但其昂贵的价格让国内多数企业望而生畏。一般地，国产提花机多使用单片机来控制(如文章诸葛振荣等.应用μC/OS-II系统实现电子提花机控制[J].纺织学报，24(5)104-105，2003)，不过也有采用嵌入式方案或直接PC机现场控制方案(如专利CN 1459523A)，但是在功能和稳定能力上无法与国外同种类型的产品相比，而且磁盘形式的花样输入时间太长，以及电子盘由于反复的拷贝删除操作会产生碎片都让用户难以接受。

  为解决当前国产提花机存在的以上问题，本文提出了一种新的基于单片机的电子提花机控制器。该控制器以W78E516B单片机为核心，外围扩展部分包括控制的信号(数据、时钟、锁存、使能)和接收同步信号等；人机接口部分包括液晶显示、键盘、USB输入接口等。

  本发明的目的是提供一种电子提花机控制器，以解决现有提花控制管理系统花样存储速度过慢，容量受限，以及工业现在不适合直接用个人电脑控制的问题。

  为了实现该发明目的，本发明采用了如下技术方案一种电子提花机控制器，主要由基于单片机的主控板和扩展接口以及USB电子盘接口电路组成，所述的USB电子盘接口电路用于把花样数据读入单片机，通过单片机和扩展接口实现对提花机龙头的控制。

  进一步地，所述的基于单片机的主控板和扩展接口由串行通讯接口，键盘接口，液晶显示接口，以及扩展出的数据接口组成。

  进一步地，所述的串行通讯接口是用MAX232芯片搭建的标准接口；所述的键盘接口是通过两片74HC139、一片74HC374和一片HC244构建的，根据纵横向线的状态确定键值；所述的液晶显示接口采用的核心控制芯片是SED1335系列。利用液晶显示当前生产状况花样的名称、经、纬、提花方式、织机车速、生产量、当前产量、当前纬号、织机状态、出错情况，以及当前花样的黑白图样；所述的扩展接口包括选色卡接口，龙头状态指示接口，龙头保护接口，数据检验及传输接口；所述的USB电子盘接口电路采取的控制芯片是CH375。

  本发明相对于现存技术，具有以下优点1.它突破以往通过软盘输入花样的方法，使用U盘实现花样的输入，极大地缩短了输入时间，同时也解决了花样纬数受限制的问题。控制器使用串口与PC机通讯，并可根据自身的需求，实现提花机联网控制。花样存储采用Flash电子盘，数据不易丢失且容易扩展，并通过编写新的文件管理系统使得电子盘不会产生碎片和垃圾文件。通过软件技术实现了从花样信息的提取、存储、传输、校验、输出等一系列功能，而且提花方式能任意组合，可与672针、1344针、2688针的各种各样不同型号有梭、无梭织机相配套，以此来降低了生产所带来的成本，提高了工作效率，且大幅度的提升了纺织提花控制管理系统的数字化水平。

  2.与国内外同种类型的产品相比，本控制器不但运行稳定，而且功能完善，增加了包括诸如意外停机保护等功能。实践证明，自动回退到原位的意外停机等保护功能是准确稳定的。

  3.国内外同类控制器多使用软盘进行花样输入，一张100k的花样一般都需要5分钟左右(据现场测试人员估计而得)。本控制器花样通过USB口输入，对现场测试过的最大的一个240k的花样进行估计，拷贝时间应该在0.2s以内的。这样的时间量级操作人员根本感觉不到的。

  5.控制器的文件管理系统不会因为这样反复的操作而在电子盘上产生任何磁盘碎片或者垃圾文件。

  6.该控制器还实现了单机与PC机通信，可按照每个用户需要，实现车间内的提花机联网控制，以此来实现网络化控制和管理。

  图1是本发明电子提花机控制器的工作原理图；图2是本发明电子提花机控制器的控制电路板简图；图3是本发明电子提花机控制器的程序流程示意图。

  通过U盘接口把花样数据读入控制器或者控制器上的电子盘，通过单片机及扩展接口实现对提花机龙头的控制。下面以一个周期(即织机工作一梭)为例，简要介绍电子提花的工作原理和过程，如图1所示。

  电子提花机将前端CAD电脑设计的花样通过可移动电子存储介质送到提花机上，利用单片机向龙头送出4路信号，即时钟(ClkI)、数据(DatI)、数据锁存(StrI)和输出使能(OenI)。出于检验传输是不是正确的需要，利用重复传送数据的方法将送出的数据再读出来(DatO)，然后与送出的数据对比，以便确认送出数据的正确性。在此过程中，为了确认和保证传输的可靠性，将所需传输的信号均转换成差分信号进行传输。当确认送出数据无误或者龙头给出可以输出的信号(Oprm)后，单片机送出选色并输出使能信号(OenI)，从而使龙头和织机配合完成一个运行周期。当系统确认龙头和织机处于正常状态后，即进入下一梭的运行周期。

  分析以往电子提花机控制器得其运行不稳定的根本原因就是接触器点火干扰，线路的驱动能力不够等等。据此设计新型控制器，硬件控制电路板简图如图2所示。采用W78E516B单片机作为主控制板的CPU，它是一种低功耗、高性能、与89C52单片机完全兼容的8位微处理器，负责与PC机的通信，处理外部信息，显示机器状态，为提花组件提供提花数据。CPU内部的64K FLASH EPROM作为程序存储器，扩展的62256作为数据RAM(以下简称RAM)，利用138扩展32M BIT FLASHEPROM用来存储花样。通过741s245(1)控制外部花样存储电子盘的读写方向，同时也是提高数据端口驱动能力的要求。通过138(2)对键盘、液晶、U盘接口以及两片8255进行片选。245(2)的作用主要是提高驱动能力。两个8255芯片用于扩展颜色卡、扩展地址口、龙头保护接口、状态指示口和数据检验接口。

  为实现与PC机的通信，采用的电平转换芯片采用Maxim公司生产的低功耗、单电源双RS-232发送/接收器。该芯片适用于各种EIA-232和V.28/V.24的通信接口。芯片内部有一个电源电压变换器，可以把输入的5V电源变换成RS-232C输出电平所需的10V电压信号。利用此通讯端口，可通过PC机对提花机进行实时监控，并可与工厂的局域网连接，以实现电子提花机群控制管理系统的网络化。

  为使信号传输更可靠，信号采用差分形式传输。差分信号输入输出转换采用MC3486和MC3487。这两款芯片是4路转换器件，可满足实际要求。

  由于数据的传送为串行方式，所以采用8位串行移位寄存器HCF4094把串行数据变成并行数据，HCF4094还有级连功能，把数据一直送到最后一个移位寄存器，然后给出一个信号就可以把所有的数据释放开来，释放开来的数据再经过达林顿管放大，就可以分别驱动龙头的电磁铁部件以实现提经功能。

  为了解决花样传输过慢以及纬数受限的问题，人机接口部分的花样输入一改传统的软件借口方式，本控制器采用的是U盘接口。控制芯片采用的是CH375。CH375是一个USB总线的通用接口芯片，支持HOST主机方式和SLAVE设备方式。在本地端，CH375具有8位数据总线和读、写、片选控制线以及中断输出，可以方便地挂接到单片机的系统总线上。在USB主机方式下，CH375还提供了串行通讯方式，通过串行输入、串行输出和中断输出与单片机相连接。

  由于USB支持动态插拔，U盘内部都有电源退耦电容。当U盘刚插上时，由于电容两端电压不能突变，所以导致主机端的电源电压VCC突降，这个电压突降过程可能只有几十微秒甚至几百纳秒，但是一旦被CH375或uP监控电路检测到，就会被当作电源上电或者电源下电，从而有可能导致CH375和单片机被复位。为解决这一个问题，同时采用了两项措施在U盘与USB插座之间加入USB延长线，这样，当U盘通过USB延长线插入时，由于延长线本身就具有寄生电阻以及寄生电感，由此减少了对主电源的影响；在U盘口的电源端并联较大的储能电容，在U盘刚插入时提供足够的瞬时电能，减少对电源电压的影响。在实际应用中，采用了470uF的钽电解电容。需特别指出的是，虽然普通电解电容的容量更大，但其寄生电感较大，不能提供足够的瞬时电能，只能慢慢提供，所以效果较差。

  电子提花机控制器的主要程序流程框图见图3。下面对在W78E516B下建立的文件管理系统，及相应的U盘接口驱动程序进行说明。

  本发明的文件管理系统实现了包括U盘文件的读操作，以及控制器电子盘文件的读、写和删除操作。考虑到U盘的容量(一般都是256M或以上)相对于控制器的电子盘容量来说，都是相当大的，所以暂没有支持对U盘的写和删除这两项操作。本管理系统有两点必须要格外注意电子盘芯片AT29C040读写的时候都是以页(1页为256字节)为单位；电子盘文件管理形式必须与U盘的文件管理形式相兼容。

  U盘接口控制及文件管理程序有控制芯片供应商提供MCS51单片机的子程序库，由于CH375已经内置USB海量存储设备的部分协议，所以外部程序非常精简。本控制器所使用的支持查询方式的精简的子程序库，以及作者为配合电子盘操作而加入的代码只占用约7KB程序空间，占用约90字节的内部RAM和512字节的外部RAM，且支持FAT12和FAT16文件系统。

  电子盘管理方式设置如下将4M字节电子盘分成64块，每块分成256页，每页为256字节。第0块用来存放整个文件系统的除文件详细的细节内容以外的各种信息。其中，第0到第3页用来存放文件名、大小和存放位置，每一个文件占用16个字节；第4到第7页存放root表，root表即存放了文件具体在电子盘中占用了哪些块，root表中每一个文件也是占用16个字节；第8页存放used表及电子盘中文件总数，used表即标记哪些块已被占用，used表只用了第8页的第0到63个字节，每个字节代表1块，0表示空，1表示占用，第64个字节存放文件总数。文件详细的细节内容则由第1块开始存放。Used表中第0字节始终为1，且在程序的操作中采取了保护的方法，目的是防止其被误写为0而使第0块数据遭到破坏。

  在对电子盘进行写或删除操作时，每次须将操作数据所在页先全部读到RAM中，在RAM中执行所需操作后再写入原来所在页，这是由电子盘所用芯片本身决定的。上面的管理方式可与U盘文件管理系统相兼容。

  上述提出的管理系统对文件数目和单个文件大小都有限制，即文件数不能超过64，单个文件不能超过1M。庆幸的是，在实际应用中这些已足以使用户得到满足的绝大多数需求。即使遇到文件数目或单个文件大小超过限制的问题，用户还可以再一次进行选择直接从U盘读数据来进行提花作业，从而避免了上述限制。

  上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

  1.一种电子提花机控制器，其特征是主要由基于单片机的主控板和扩展接口以及USB电子盘接口电路组成，所述的USB电子盘接口电路用于把花样数据读入单片机，通过单片机和扩展接口实现对提花机龙头的控制。

  2.如权利要求1所述的电子提花机控制器，其特征是所述的基于单片机的主控板和扩展接口由串行通讯接口，键盘接口，液晶显示接口，以及扩展出的数据接口组成。

  3.如权利要求2所述的电子提花机控制器，其特征是所述的串行通讯接口是用MAX232芯片搭建的标准接口。

  4.如权利要求2所述的电子提花机控制器，其特征是所述的键盘接口是通过两片74HC139、一片74HC374和一片HC244构建的，根据纵横向线所述的电子提花机控制器，其特征是所述的液晶显示接口采用的核心控制芯片是SED1335系列。利用液晶显示当前生产状况花样的名称、经、纬、提花方式、织机车速、生产量、当前产量、当前纬号、织机状态、出错情况，以及当前花样的黑白图样。

  6.如权利要求2所述的电子提花机控制器，其特征是所述的扩展接口包括选色卡接口，龙头状态指示接口，龙头保护接口，数据检验及传输接口。

  7.如权利要求1所述的电子提花机控制管理系统，其特征是所述的USB电子盘接口电路采取的控制芯片是CH375。本接口支持动态插拔。

  全文摘要本发明公开了一种电子提花机控制器，主要由基于单片机的主控板和扩展接口以及USB电子盘接口电路组成，USB电子盘接口电路用于把花样数据读入单片机，通过单片机和扩展接口实现对提花机龙头的控制；它突破以往通过软盘输入花样的方法，使用U盘实现花样的输入，极大地缩短了输入时间，同时也解决了花样纬数受限制的问题。控制器使用串口与PC机通讯，并可根据自身的需求，实现提花机联网控制。花样存储采用Flash电子盘，数据不易丢失且容易扩展。