电脑绣花机是在缝纫机的基础上发展起来的，它的工作原理近似于数控系统，现在流行的电脑绣花机都是将刺绣的花样先由打版师在PC机上通过打版软件生成花样文件，然后将花样文件存贮于软盘或其它介质。在主控制器里编写相应的花样读写程序，绣花机在工作时，主控制器中的程序将自动读取存储于介质上的指定花样信息，按照一定的规则解码，从而控制各电机协调运动，绣出各种花样。现在市场上流行的电脑绣花机都包含主要的三个电机:控制针杆的主轴电机和控制绣框的X、Y方向步进电机，其中主轴电机通过传动机构带动主轴旋转，主轴通过凸轮机构进而带动针杆，针杆带着面线上下运动;X、Y轴的步进电机在绣针离开布面时带动绣框在X、Y轴方向运动。在正常刺绣时主轴电机一直在运动，针杆带动绣针不断地做上下运动。主轴的一端有一个码盘，当主轴转动在某两个角度之间时，即在针离开布料到插入布料之间的时间内，X、Y轴步进电机才允许运动，绣布随绣框运动，面线与底线不断穿梭，从而在绣布上绣出漂亮的图案。因此主轴带动针杆的运动和移框运动是绣花机最为重要的两部分，它们各自独立又相互协调，共同完成刺绣过程。
通常在生活中看到服饰上的图案不可能是单一的颜色，每个花样都是由多种颜色组成，这就要求绣花机具有自动换色功能。当需要进行换色时，主轴必须先停下来，然后让换色电机转动，通过传动机构带动针杆箱移动，将穿有其它颜色线的针换上，然后继续刺绣。刺绣完毕时，必须将面线剪掉，这个功能是由剪线电机、勾线电机和扣线电磁铁配合完成的。首先扣线电磁铁吸合，将底线的旋梭扣住，勾线电机带动勾刀将面线钩住，然后剪线电机带动剪刀将线剪断，勾刀将剪短的面线勾回到尼龙塔扣内。由上面分析的电脑绣花机的刺绣原理可知，电脑绣花机电控系统作为一个控制系统，主要实现:
(1)FO设备输入输出控制。
(2)主轴电机速度控制。
(3)X，Y轴步进电机位置控制。
(4)换色电机运动控制。
(5)剪线电机、勾线电机的运动控制。
(6)断线检测，电磁铁通断控制，行程开关控制，限位开关控制。于是，可以归纳出电脑绣花机电控系统需要实现的基本控制功能有:
(1)人机界面包括键盘和显示器，提供基本控制输入和状态输出。并且显示当前的花样信息以及绣花机工作状态。
(2)软盘读入、输出，实现内存和外存数据交换(软盘上文件格式一般为田岛格式二进制:*.dsb)。
(3)主轴电机为伺服电机，主轴控制要求转速可调并且能够稳定转速，转速由主控电路给定并且可以修改参数，还能够精确停车，停车位置为1000。
(4)能够通过移位针杆箱来换色，也可以通过读取花样信息进行自动换色，换色由换色电机控制。换色电机为特制单相异步电机，换色要求精确定位。
(5)通过控制剪线电机来实现剪线，剪线的同时能够将主轴锁住。剪线到位后回
馈剪线到位信号给控制系统，让剪线电机尽快停止到初始位置。同时，勾线电机和扣线
电磁铁用来配合剪线动作。
(6)能够检测断线，并且具有报警功能，通过译码接口电路可以判断出哪个针位出现断线，并且在屏幕上显示。
(7)能够控制每个机头是否下针。下针由机头电磁铁控制，电磁铁由电磁铁驱动电路来驱动，驱动电路按照给定的控制信号触发。
(8)最主要的功能刺绣是由控制X、Y轴步进电机的动作来完成的。依照软件所给定的位置信息，经过运算之后分别给X、Y轴步进电机发出控制脉冲，步进电机在两针之间的时间间隙内完成移位(这需要和主轴电机同步)，这些功能由主控电路完成，同时主控电路还需要控制和协调其它控制电路工作。
(9)通过行程开关控制绣花机的开机、停机、慢动、回退等几个基本动作。
(10)通过限位开关控制绣花机的X、Y方向的运动位置，防止越框。当发生越框时，电机停止转动，并且在屏幕上显示越框信息。
外围接口电路需求分析
(l)针位检测与译码接口电路绣花机自动换色功能与断线检测功能都与当前针位置有密切关系。换色电机通过凸轮机构带动针杆做横向运动，针杆移动的距离跟换色电机转过的角度成一定的比例关系，我们正是利用它们的比例关系来设计针位置检测电路，针位置检测电路把换色电机每次换色到位时的角度转换成针位信息，传给主控制电路与断线检测电路。针位置译码电路在接收到反映针位置信息的8421码后，将它转换成1一9中对应位的针位信息，对应9根针位信号线，将当一前工作针位对应的那根信号线置为高电平后发送给断线检测电
路。
(2)换色电机接口电路
自动换色运动是电脑绣花机的一个重要的机械运动，需要控制一台换色电机正反转以完成换色运动。换色运动在主轴电机停车时才工作，由换色电机带动换色凸轮将旋转运动转换成直线运动来实现针头的移动，将穿有其它颜色线的针换上，针杆间距为巧~。换色电机的启停控制需要根据当前针位和换色代码针位对比来判断换色是否成功。换色电机控制电路与主控制电路通信的信息有换色电机正、反转和停止信号。换色电机的控制接口电路在电源板上实现，控制信号来自于主控制电路。本文研究的电脑绣花机所配备的换色电机为单相异步电机，型号 YcJ15一18，换色电机的参数:AC220V，50Hz，O.23A。
(3)剪线部分接口电路
当刺绣完成或者需要换色时，必须先剪线。剪线动作是由扣线、剪线、勾线三个动作完成，它的工作原理己经在前文叙述过。扣线是由扣线电磁铁来控制完成，剪线由剪线电机控制，勾线由勾线电机控制。剪线电机带动剪线杆横向运动完成剪线，在剪线杆上有一个接近开关，当剪线完成时会给主控制电路发送一个信号，此时主控制电路将会发送剪线电机的制动信号，让剪线电机刚好停在初始位置。勾线电机带动勾线杆横向运动，当剪线完成时将面线拉回尼龙扣。在勾线线杆上也有一个接近开关，当勾线完成时接近开关会给主控制电路发送一个勾线回应信号，此时主控制电路将会发送勾线电机的制动信号，让勾线电机刚好停在初始位置。勾线控制电路与剪线电机控制电路相似。剪线电机、勾线电机和扣线电磁铁的控制电路都将在电源板中实现。本设计用到的电磁铁是青岛海鹰电器厂生产的，型号Mcxol一34G，参数:DC65V工作电压，反弹力矩100G，脉冲功率IOW。剪线电机选用的是YNSO一25，参数:AC22Ov，25W，50/60Hz，0.35A，1300/1600r/min。勾线电机选用的也是YN80一25，参数:AC22OV，25W，50/60Hz，0.35A，1300/1600r/min。
(4)断线检测接口电路
本文研究所使用的电脑绣花机具有6个机头，每个机头上有9个线夹，可以用来检测是否断线。由于每个机头独立并行工作，互不影响，每个机头都必须安装一个断线检测板，装在机头的背部，当机头的面线发生断线时，将断线信号发送给主控制电路，让主轴停车，在显示屏上显示断线，同时用指示灯警示。
(5)主轴电机驱动
在国内外的高档电脑绣花机中基本都采用交流伺服电机作为主轴控制电机。交流伺服电机的主要特点是惯量小，转矩大，控制精度高，可方便地获得与频率成正比的可变速度，在低速运行时无爬行，无震动，调速范围宽。