图 2 绣花机控制系统软件框架
2 、控制系统硬件设计
2.1 电源电路
开关电源系统提供 5V 和 12V 两套电源，5V 电源用于驱动各 I/O 口，12V 电源直接作为机电和底层设备的驱动电源。由于整个系统控制电路的工作电压并不都是 5V 和 12V，需 要对 5V 电源进行 DC-DC 转换，因此本文采用 TI 公司的 TPS54310PWP 电压转换芯片将 5V 电源转换成 3.3V/3A 的电源，用于给 CPU 及其外围电路供电。另外，系统 CPU 内核需要1.8V 的电压供给，且消耗电流的极限不超过 200mA，为保证可靠性并留下一定余量，1.8V 的电源系统提供的电流应不小于 0.5A。备份电池用于断电时给 SRAM 供电，以便及时备份 数据，需要 3.9V/0.5A 的电源供给。
2.2 复位电路
复位电路主要实现系统上电复位、手动复位和电源监控三个功能。系统上电时 CPU 状态不稳定，需要有一个复位逻辑将其初始化为某个确定的状态；系统运行过程中，程序可能“跑飞”或进入死循环，这时需要强行对系统手动复位；电源系统的可靠性直接影响到控制系统的稳定性，需要有一个监控电路来监控电源的变化。
2.3 存储器接口电路
数据存储器分为动态存储器和静态存储器两种。本控制系统中应用了同步动态存储器（SDRAM）和双口静态存储器（SRAM）。SDRAM 成本低廉，容量大，应用比较广泛，在 上位机系统的设计中根据 LH7A404 存储器接口的特点选用 Micron Technology 公司的 MT48LC16M16GT-75 作为设计基础。双口静态存储器 SRAM 成本较高、容量较小，但具有 存取速度快、接口简单、掉电后保存数据的优点。根据 LPC2214 的接口特点，设计中选用
ISSI 公司的 IS61LV25616AL 芯片，具有 512KB 的容量。 程序存储器用于存储启动代码、操作系统、应用程序和部分重要数据。考虑到系统的软件升级和数据擦写，选择 FLASH 存储器，它具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或 分扇区在线编程（烧写）和擦除等特点。在上位机和下位机系统的设计中，选用 INTEL 公 司的 3V StrataFlashTM 存储器 E28F128J3，其单片容量可达 16MB，有 128 个 128K 字节可擦除块，每个数据块 100000 个擦除周期。
2.4 键盘与显示电路
键盘是系统操作的输入设备，用于输入数字参数和控制命令。本控制系统的按键总共有36 个，采用矩阵式结构。ROW1~ROW6 和 COL1~COL7 分别为 6 行和 7 列按键的接口。将 行线 ROW1~ROW6 设为输出，输出值设为 0，列线 COL1~COL7 设为输入，在每一行和每 一列的交叉点放置一个按键，每个按键就是一个瞬时接触开关，AT89C2051 通过这些接口 按照一定的频率对键盘进行定时扫描。uP_KMIDAT 和 uP_KMICLK 为 PS2 键盘接口。