摘 要

Abstract 2

第1章 绪论 3

1.1. 研究背景 3

1.2. 研究现状及趋势 4

1.3. 研究的目的和意义 5

1.4. 论文工作安排 6

第2章 总体方案设计 7

2.1. 张力控制系统分析 7

2.2. 总体方案 8

2.3. 单片机方案选择 9

2.4. 显示电路方案选择 10

2.5. 按键电路方案选择 11

2.6. A/D采样电路的选择 11

2.7. 本章小结 12

第3章 硬件设计 13

3.1. 单片机最小系统 13

3.2. 显示模块 14

3.3. 按键模块 15

3.4. A/D转换模块 16

3.5. 驱动电路模块 17

3.6. 控制策略 18

3.7. 本章小结 19

第4章 软件设计 20

4.1. 设计思路 20

4.2. 主程序设计 21

4.3. 显示程序 21

4.4. 按键程序 22

4.5. 本章小结 23

第5章 系统调试 24

5.1. 仿真环境介绍 24

5.2. 软件调试 24

5.3. 调试分析 25

5.4. 仿真结果 25

5.5. 本章小结 27

总结与展望 28

参考文献 30

附录 32

致谢 37

摘要

张力控制在工业上广泛应用于纺织、造纸、印刷等领域，这些领域的共性就是都用到了各种各样的卷绕设备，卷绕设备中由于电机转速变化导致系统的张力会发生变化，而系统张力发生变化生产出的产品质量就会下降，因此随着一些新的材料以及很多新的控制技术的发展，人们越来越重视起卷绕系统的张力控制，想要在真空镀膜、纸张印刷等方面设计出更高精度的系统，从而提高生产效率以及产品的质量。

本文首先介绍了多层贴膜卷绕系统这个课题的研究背景，并结合背景与研究现状说明了课题的研究意义，之后详细分析了张力控制系统的工作原理，根据原理设计出了系统的总体方案，以51单片机为核心控制器，以直流电机为执行元件，结合PID控制算法，实现了薄膜的恒张力控制，达到了我们所需要的控制效果。

在硬件设计部分，我使用了51单片机为核心控制器，在此基础上设计了ADC0804为主芯片的A/D转换电路，以及LCD显示电路和电机的驱动电路等。软件设计部分我采用的是C语言编程，在Keil中进行编译，分模块设计了主程序、显示程序等。控制算法我选择的是PID算法，因为PID算法在单片机中运用比较方便，可以提高系统的控制精度，从而可以更好地达到控制要求。

关键词：AT89C51单片机；张力控制；PID

Abstract

Tension control is widely used in textile, papermaking, printing and other fields in industry. The common feature of these fields is that a variety of winding equipment is used. In the winding equipment, the tension of the system will change due to the change of motor speed, and the quality of the products produced by the change of system tension will decline. Therefore, with some new materials and many new control technologies. With the development of technology, people pay more and more attention to the tension control of winding system. They want to design a higher precision system in vacuum coating, paper printing and other aspects, so as to improve production efficiency and product quality.

Firstly, this paper introduces the research background of the multi-layer film winding system, and explains the significance of the research based on the background and research status. Then, it analyzes the working principle of the tension control system in detail. According to the principle, the overall scheme of the system is designed. With 51 single-chip microcomputer as the core controller, DC motor as the executive component and PID control algorithm, the thin film winding system is realized The constant tension control of the membrane achieves the control effect we need. In the part of hardware design, I use 51 single-chip as the core controller, on this basis, I design a / D conversion circuit with ADC0804 as the main chip, as well as LCD display circuit and motor drive circuit. In the part of software design, I used C language to program, compiled in keil, and designed the main program and display program in modules. I choose PID algorithm for control algorithm, because PID algorithm is more convenient to use in single chip microcomputer, which can improve the control accuracy of the system, so as to better meet the control requirements,

Key words: AT89C51 single-chip microcomputer; tension control; PID

绪论

研究背景

当今社会上有着各种各样的工业设备，其每种发展状况也各不相同，但是所有的系统都有一个特点，那就是朝着复杂化、集成化、多功能化进行发展，比如有:铝材行业中的电解上色工艺、印刷行业的印刷技术的更新、数控机床行业中机床的逐渐智能化和可编程化以及纺织行业中纤维的卷绕设备^[1]的更新换代，这些工艺以及设备为人们的生活提供了便利，也为我国的工业化做出了巨大贡献。但是这些设备之所以能够稳定而可靠的运行无不需要张力控制系统的支撑。张力控制技术是一项运用很广泛的技术，在很多工业控制领域都会使用到的一项技术，在纸张的制造、纸张印刷^[2]、面料纺织、薄膜加工等领域起着至关重要的作用。伴随着社会的发展，对于张力控制的要求越来越高，一些大型的贴膜卷绕装置正在不断地向着高精度、反映速度快的方向发展，如今在张力控制系统受到人们重视的条件下依旧有一个难题，那就是怎么样才能实现产品加工时的恒张力控制。