PLC控制的數(shù)字顯示電子鐘—畢業(yè)設(shè)計(jì)論文

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)論文題目：plc控制的數(shù)字顯示電子鐘摘 要 本文是介紹采用三菱fx240mrcd4511plc編寫數(shù)字顯示電子鐘，顯示器采用七段led顯示器，共接入6位，從左至右分別表示秒、時(shí)、分的個(gè)、時(shí)位。采用bcd碼驅(qū)動(dòng)器cd4511把plc輸出的時(shí)、分、秒等顯示bcd碼變換成對(duì)應(yīng)的顯示器所要求的7段驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于顯示位數(shù)較多，故顯示采用動(dòng)態(tài)顯示方式，plc的輸出類型為晶體管源輸出（正邏輯），其中輸出端子y0y3輸出第一組顯示器的bcd信號(hào)，y10y13輸出第二組顯示器的bcd信號(hào)，y4y7依次為各組顯示器的選通信號(hào)。 第2章 plc控制的數(shù)字顯示電子鐘為了保證計(jì)時(shí)的穩(wěn)定及準(zhǔn)確須由晶體振蕩器提供表

2、針時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)。2設(shè)計(jì)要求 畫出電路原理圖（或仿真電路圖）； 元器件及參數(shù)選擇； 電路仿真與調(diào)試；3制作要求 自行裝配和調(diào)試，并能發(fā)現(xiàn)問題和解決問題。4編寫設(shè)計(jì)報(bào)告 寫出設(shè)計(jì)與制作的全過程，附上有關(guān)資料和圖紙，有心得體會(huì)。2.3電子鐘的顯示數(shù)值范圍、plc控制的硬件接口及軟件設(shè)計(jì)1 電子鐘的顯示數(shù)值范圍 電子鐘顯示的內(nèi)容通常有月、日、星期、時(shí)、分、秒等。本系統(tǒng)只顯示月、日、時(shí) 、分、秒，采用七段顯示器顯示各位數(shù)字，顯示數(shù)值的范圍如表1所示。表格括號(hào)中的數(shù)字表示顯示的數(shù)字范圍，表示不顯示狀態(tài)。 月份顯示共有112這十二種數(shù)字。月的個(gè)位顯示數(shù)的基本值為09，月份的十位數(shù)字顯示1或不顯示。日的個(gè)位顯

3、示值為09，日的十位有、1、2、3四種情況。時(shí)的顯示有12小時(shí)和24小時(shí)之分，取24小時(shí)顯示，則時(shí)的個(gè)位顯示為09，時(shí)的十位顯示為、1、2。分和秒的顯示數(shù)字完全相同，在實(shí)際顯示情況下，秒值不一定顯示，而以的閃動(dòng)形式來表示，閃動(dòng)頻率為1hz。分顯示值為0059，分的個(gè)位顯示值為09，分的十位顯示為05六個(gè)數(shù)字。2plc控制硬件接口 用plc實(shí)現(xiàn)電子鐘的硬件接口電路如圖1所示。圖中plc采用三菱fx240mr，顯示器采用七段led顯示器，共接入兩組共8位，其中第一組（上面）4位用來表示小時(shí)、分,從左至右分別表示月的十位、月的個(gè)位、日的十位、日的個(gè)位。采用bcd碼驅(qū)動(dòng)器cd4511把plc輸出的月、

4、日、時(shí)、分等顯示bcd碼變換成對(duì)應(yīng)的顯示器所要求的7段驅(qū)動(dòng)信號(hào)。由于顯示位數(shù)較多，故顯示采用動(dòng)態(tài)顯示方式，plc的輸出類型為晶體管源輸出（正邏輯），其中輸出端子y0y3輸出第一組顯示器的bcd信號(hào)，y10y13輸出第二組顯示器的bcd信號(hào)，y4y7依次為各組顯示器的選通信號(hào)。圖中秒信號(hào)輸出為1hz方波，可作秒點(diǎn)閃動(dòng)信號(hào)，與電子手表中的秒點(diǎn)閃動(dòng)相同，表示在走時(shí)；圖中的時(shí)信號(hào)輸出為一脈沖，表示整點(diǎn)小時(shí)時(shí)刻到的定時(shí)脈沖信號(hào)，可作控制用，如每小時(shí)放一次音樂控制。3 軟件設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用軟件定時(shí)，在程序的控制下得到月、日、時(shí)、分信號(hào)，由plc輸出端輸出bcd碼，通過驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)各7段顯示器。系統(tǒng)軟件分為主

5、程序和中斷服務(wù)程序，分別如圖2、圖3所示。在執(zhí)行正常的程序運(yùn)行前，應(yīng)用鍵操作輸入月、日、時(shí)、分秒信息，才能使plc在下個(gè)正確的時(shí)刻開始執(zhí)行計(jì)時(shí)程序。初始化開中斷等待中斷開始執(zhí)行計(jì)時(shí)程序。1）主程序 主程序主要完成月、日、時(shí)、分、秒等數(shù)據(jù)寄存器的初始化，設(shè)置中斷指針及開放中斷等功能。當(dāng)然，當(dāng)定時(shí)時(shí)鐘只是plc控制系統(tǒng)的一部分，則主程序還包括控制系統(tǒng)的其它控制功能。 fx2的中斷有兩種方式：外部輸入信號(hào)觸發(fā)中斷及定時(shí)器中斷。對(duì)外部輸入信號(hào)觸發(fā)中斷，輸入信號(hào)為x0x5；對(duì)定時(shí)器中斷，定時(shí)時(shí)間范圍為10ms99ms，定時(shí)器中斷號(hào)為68。本系統(tǒng)采用定時(shí)器中斷方式，定時(shí)時(shí)間為10ms，所以中斷指針為i61

6、0，即每隔10ms就執(zhí)行標(biāo)號(hào)為i610后面的中斷程序，并根據(jù)iret指令返回。2）中斷服務(wù)程序 中斷服務(wù)程序完成計(jì)時(shí)及月、日、時(shí)、分、秒等信次數(shù)，每10ms中斷一次，若d250表示為05秒，d2100表示為1秒，根據(jù)d2內(nèi)容即可輸出頻率為1hz的方波秒信號(hào)。其它分、時(shí)、日、月也有相應(yīng)的存貯單元如數(shù)據(jù)寄存器d3、d4、d5、d6，各按相對(duì)應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行計(jì)數(shù)。當(dāng)分的存貯單元內(nèi)容為60時(shí)，應(yīng)輸出時(shí)信號(hào)。 月、日、時(shí)、分的顯示采用動(dòng)態(tài)顯示，考慮到動(dòng)態(tài)顯示方式下，每位掃描間隔時(shí)間不能太長(zhǎng)，不然會(huì)出現(xiàn)閃爍甚至走動(dòng)現(xiàn)象，所以采用定時(shí)器中斷（10ms）顯示的方法，在中斷服務(wù)程序中，執(zhí)行一位led的顯示輸出操作。

7、顯示子程序如圖4所示。圖中d0為第一組顯示器的輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，d1為第二組顯示器輸出數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。圖四 圖4中顯示輸出采用帶鎖存的7段顯示指令，指令梯形圖如下： 指令中參數(shù)k用于選擇7段顯示器數(shù)據(jù)輸入、選通信號(hào)的正負(fù)邏輯及顯示單元的組數(shù)（1或2），它取決于plc邏輯與7段顯示邏輯的相互配合，其配合如表2、表3所示。 對(duì)二組4位顯示，當(dāng)7段顯示的數(shù)據(jù)輸入及選通信號(hào)的邏輯與plc邏輯相同時(shí)，參數(shù)k取4。本系統(tǒng)為二組四位顯示，且plc為正邏輯，顯示數(shù)據(jù)輸入為正邏輯，選通信號(hào)為正邏輯，所以參數(shù)取4，即為k4。2.4 數(shù)字電路cd4511的原理（引腳及功能）cd4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 led （數(shù)碼

8、管）顯示器的 bcd 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有bcd轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的cmos電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)led顯示器。cd4511 是一片 cmos bcd鎖存/7 段譯碼/驅(qū)動(dòng)器，引腳排列如圖 2 所示。其中a b c d 為 bcd 碼輸入，a為最低位。lt為燈測(cè)試端，加高電平時(shí)，顯示器正常顯示，加低電平時(shí)，顯示器一直顯示數(shù)碼“8”，各筆段都被點(diǎn)亮，以檢查顯示器是否有故障。bi為消隱功能端，低電平時(shí)使所有筆段均消隱，正常顯示時(shí)， b1端應(yīng)加高電平。另外 cd4511有拒絕偽碼的特點(diǎn)，當(dāng)輸入數(shù)據(jù)越過十進(jìn)制數(shù)9(1001)時(shí)，顯示字形也自行消隱。le是鎖存控制

9、端，高電平時(shí)鎖存，低電平時(shí)傳輸數(shù)據(jù)。ag是 7 段輸出，可驅(qū)動(dòng)共陰led數(shù)碼管。另外，cd4511顯示數(shù)“6”時(shí)，a段消隱；顯示數(shù)“9”時(shí)，d段消隱，所以顯示6、9這兩個(gè)數(shù)時(shí)，字形不太美觀 圖3是 cd4511和cd4518配合而成一位計(jì)數(shù)顯示電路，若要多位計(jì)數(shù)，只需將計(jì)數(shù)器級(jí)聯(lián)，每級(jí)輸出接一只 cd4511 和 led 數(shù)碼管即可。所謂共陰 led 數(shù)碼管是指 7 段 led 的陰極是連在一起的，在應(yīng)用中應(yīng)接地。限流電阻要根據(jù)電源電壓來選取，電源電壓5v時(shí)可使用300的限流電阻。cd4511引腳圖其功能介紹如下： bi：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)bi=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管

10、均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。 lt：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)bi=1，lt=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入 dcba 狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來檢測(cè)數(shù)碼管是否損壞。 le：鎖定控制端，當(dāng)le=0時(shí)，允許譯碼輸出。 le=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在le=0時(shí)的數(shù)值。 a1、a2、a3、a4、為8421bcd碼輸入端。 a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端，輸出為高電平1有效。1. cd4511的引腳 cd4511具有鎖存、譯碼、消隱功能，通常以反相器作輸出級(jí)，通常用以驅(qū)動(dòng)led。其引腳圖如3-2所示。 各引腳的名稱：其中7、1、2、6分別表示a、b、

11、c、d；5、4、3分別表示le、bi、lt；13、12、11、10、9、15、14分別表示 a、b、c、d、e、f、g。左邊的引腳表示輸入，右邊表示輸出，還有兩個(gè)引腳8、16分別表示的是vdd、vss。 cd4511的工作原理 2.cd4511的工作真值表如表表cd 4511的真值表 3.鎖存功能 譯碼器的鎖存電路由傳輸門和反相器組成,傳輸門的導(dǎo)通或截止由控制端le的電平狀態(tài)。 當(dāng)le為“0”電平導(dǎo)通，tg2截止；當(dāng)le為“1”電平時(shí)，tg1截止，tg2導(dǎo)通，此時(shí)有鎖存作用。如圖（1）譯碼 cd4511譯碼用兩級(jí)或非門擔(dān)任，為了簡(jiǎn)化線路，先用二輸入端與非門對(duì)輸入數(shù) 據(jù)b、c進(jìn)行組合，得出四項(xiàng)，

12、然后將輸入的數(shù)據(jù)a、d一起用或非門譯碼。 （2）消隱 bi為消隱功能端，該端施加某一電平后，迫使b端輸出為低電平，字形消隱。消隱控制電路如圖所示。 消隱輸出j的電平為 j=（c+b）d+bi如不考慮消隱bi項(xiàng)，便得j=（b+c）d據(jù)上式，當(dāng)輸入bcd代碼從1010-1111時(shí)，j端都為“1”電平，從而使顯示器中的字形消隱。8421 bcd 碼對(duì)應(yīng)的顯示見下圖：cd4511驅(qū)動(dòng)共陰極led數(shù)碼管的典型接線靜態(tài)特性第3章 程序設(shè)計(jì)3.1 數(shù)字顯示電子鐘主程序說明：x0復(fù)位按鈕；x5為手動(dòng)時(shí)，x2手動(dòng)調(diào)秒，x3手動(dòng)調(diào)分，x4手動(dòng)調(diào)時(shí)；x5手動(dòng)關(guān)時(shí)，整個(gè)程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)、分、秒自動(dòng)運(yùn)行；k1y0、k1y4進(jìn)

13、行秒顯示；k1y10、k1y14分顯示、k1y20、k1y24時(shí)顯示。1.比較指令cmpcmp指令時(shí)將兩個(gè)操作數(shù)大小進(jìn)行比較，然后將比較結(jié)果通過指定的位元件（占用連續(xù)的3個(gè)點(diǎn)）進(jìn)行輸出的指令，指令的輸出結(jié)果如圖所cmp指令的目標(biāo)d.假如指定為m0，則m0m1m2將被占用。當(dāng)x0為on，則比較的結(jié)果通過目標(biāo)元件m0m1m2輸出；當(dāng)x0為off，則指令不執(zhí)行，m0m1m2的狀態(tài)保持不變，要清除比較結(jié)果的話，可以使用復(fù)位指令或區(qū)間復(fù)位指令。2.傳送指令mov常數(shù)可以傳送到數(shù)據(jù)寄存器，寄存器與寄存器之間也可以傳送，此定時(shí)器或計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值也可以被傳送到寄存器。mov指令除了進(jìn)行16位數(shù)據(jù)傳送外，也可以

14、進(jìn)行32位數(shù)據(jù)傳送，但必須在mov指令前加d。3.區(qū)間復(fù)位指令zrst在zrst指令中，d1.和d2.應(yīng)該是同一類元件，而且d1.的編號(hào)要比d2.小，如果d1.的編號(hào)比d2.大，則只有d1.指定的元件復(fù)位。3.2 梯形圖說明：0：整體復(fù)位 6：自動(dòng)計(jì)時(shí)和手動(dòng)調(diào)時(shí)，初始條件 20：秒個(gè)位 50：秒十位 80：分個(gè)位 115：分十位 145：時(shí)個(gè)位204：時(shí)十位x000是復(fù)位按鈕，x5是自動(dòng)計(jì)時(shí)和手動(dòng)調(diào)時(shí)的初始條件，c1為1時(shí)，c2是復(fù)位c1，c1為常閉時(shí)自動(dòng)計(jì)時(shí)。m8013是一秒脈沖，d0是秒個(gè)位存儲(chǔ)器，x2是秒個(gè)位手動(dòng)調(diào)整，當(dāng)m1為1時(shí)秒個(gè)位進(jìn)位到秒十位，從20-80是完成秒的運(yùn)算。m11是分

15、的個(gè)位進(jìn)位，m21則是分進(jìn)位到十，m31是進(jìn)位到時(shí)的個(gè)位，c0是控制一天的24小時(shí)，如果滿24小時(shí)y000-y017復(fù)位，d0-d10復(fù)位，mh是時(shí)位到十。如果x5在自動(dòng)計(jì)時(shí)時(shí)，就這樣0-24小時(shí)的循環(huán)下去。3.3 接線圖cd4511是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 led （數(shù)碼管）顯示器的 bcd 碼七段碼譯碼器，特點(diǎn)：具有bcd轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的cmos電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)led顯示器。結(jié) 論經(jīng)過這次的課程設(shè)計(jì)，使得我對(duì)plc的掌握進(jìn)一步的增強(qiáng)，加深了對(duì)plc它們的理解，并對(duì)plc產(chǎn)生了濃厚的興趣，但是我也深深的知道自己的不足之處，比如說對(duì)應(yīng)用指令的不熟悉，大大

16、地加深了我的程序復(fù)雜程度。多在學(xué)習(xí)過程中不能想通的問題，在plc調(diào)試過程中，終于得以解決?？梢钥闯鏊鼘?duì)理論教學(xué)起到了必要的補(bǔ)充和額拓寬作用，對(duì)培養(yǎng)既具有扎實(shí)理論功底又具有相當(dāng)實(shí)踐能力的人才必不可少。在這次的課程中，我發(fā)現(xiàn)plc在工業(yè)控制中的作用很大，它能使人的控制轉(zhuǎn)變成電腦的控制，大大地降低了產(chǎn)品的成本，很大地提高生產(chǎn)效率。 在此過程中我還發(fā)現(xiàn)到修改完善程序的重要性。當(dāng)時(shí)編完一個(gè)程后感覺是正確的。就是這樣還要仔細(xì)檢查自己的程序?？紤]到各種可能發(fā)生的情況。經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們的設(shè)計(jì)能力以及全面的考慮問題能力。學(xué)習(xí)的過程是痛苦的但是收獲成功的喜悅更是讓人激動(dòng)的。相信通過這次課程設(shè)計(jì)它對(duì)我以后

17、的學(xué)習(xí)及工作都會(huì)產(chǎn)生積極的影響。 采用plc的定時(shí)中斷功能實(shí)現(xiàn)定時(shí)，不僅定時(shí)精度高，編程簡(jiǎn)單，顯示效果穩(wěn)定可靠，同時(shí)硬件接口簡(jiǎn)單，顯示器可采用各種不同大小的7段顯示器件，具有較大的實(shí)用價(jià)值。致 謝為期近半年的論文寫作即將畫上一個(gè)圓滿的句號(hào)，在論文寫作的過程中，從論文的選題到確定思路，從資料的搜集、提綱的擬定到內(nèi)容的寫作與修改，繼而諸多觀點(diǎn)的梳理，都得益于我的導(dǎo)師彭基龍老師的悉心指導(dǎo)和匠心點(diǎn)撥。論文的點(diǎn)評(píng)中總是閃爍著智慧的火花，與他的每次交談我都能從中獲益。他淵博的學(xué)識(shí)，敏銳的學(xué)術(shù)洞察力，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的負(fù)責(zé)精神，以及對(duì)學(xué)生孜孜不倦的教誨都給予了我極其深刻的印象，讓我受益匪淺。在此，謹(jǐn)向彭老師表示我最衷心地感謝和最誠(chéng)摯的敬意。 同時(shí)，也