七段碼數(shù)字鐘課程設(shè)計

1、目 錄1 系統(tǒng)概述21.1 數(shù)字鐘的設(shè)計目的21.2 基本內(nèi)容及目標(biāo)22 方案論證32.1 數(shù)字鐘設(shè)計方案論證32.2 數(shù)碼管顯示原理32.3 控制任務(wù)要求43 硬件設(shè)計43.1 系統(tǒng)的原理方框圖（略）43.2 主電路設(shè)計43.3 I/O接點地址分配53.4 編程元器件選型及地址分配64 軟件設(shè)計74.1 主流程圖74.2 PLC梯形圖85 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果分析19設(shè)計心得20參 考 文 獻(xiàn)211 系統(tǒng)概述本設(shè)計共分五大章：第一章是系統(tǒng)概述，介紹了PLC系統(tǒng)概述和設(shè)計目的、設(shè)計內(nèi)容以及實現(xiàn)的目標(biāo)。第二章是方案論證，即數(shù)碼管數(shù)字電子鐘設(shè)計方案與工作原理介紹及應(yīng)用。第三章是硬件設(shè)計，即數(shù)字電子鐘的主電

2、路設(shè)計及元器件的選型，進(jìn)一步清楚的了解其內(nèi)部結(jié)果和工作原理。第四章是軟件設(shè)計，即數(shù)字電子鐘的主流程及梯形圖程序，第五章是系統(tǒng)調(diào)試，即硬件軟件調(diào)試結(jié)果及結(jié)果分析等。設(shè)計心得即是本設(shè)計所取得的成果及其設(shè)計意義。針對本設(shè)計在制作過程所參考文獻(xiàn)及資料的統(tǒng)一說明及介紹。1.1 數(shù)字鐘的設(shè)計目的本系統(tǒng)采用計數(shù)器、顯示器和校時電路組成。由LED數(shù)碼管來顯示PLC所輸出的信號?？傮w方案設(shè)計由主體電路和擴(kuò)展電路兩大部分組成，其中主體電路完成數(shù)字鐘的基本功能，擴(kuò)展電路完成數(shù)字鐘的擴(kuò)展功能。1.2 基本內(nèi)容及目標(biāo)1.1.1 PLC控制系統(tǒng)的基本內(nèi)容包括如下幾點(1) 選擇用戶輸入、輸出設(shè)備以及輸出設(shè)備驅(qū)動的控制對象

3、，這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，選擇方法請參考其他有關(guān)資料。(2) PLC的選擇：PLC是控制系統(tǒng)的核心部件，對于保證整個控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能指標(biāo)起著重要作用。選擇PLC，應(yīng)包括機(jī)型、容量、I/O點數(shù)、電源模塊以及特殊功能模塊的選擇等。(3) 設(shè)計控制程序：主電路、梯形圖、控制系統(tǒng)流程圖等?？刂瞥绦蚴强刂普麄€系統(tǒng)工作的軟件，是保證系統(tǒng)工作正常、安全可靠的關(guān)鍵，因此控制程序的設(shè)計必須經(jīng)過反復(fù)調(diào)試、修改，直到符合要求為止。(4) 編制系統(tǒng)的技術(shù)文件：包括說明書、電氣圖及電氣元件明細(xì)表等。傳統(tǒng)的電氣圖，一般包括電氣原理圖、電器布置圖及電氣安裝接線圖。1.1.2 設(shè)計的實現(xiàn)目標(biāo)本設(shè)計運(yùn)用SIMEINS

4、 S7200軟件控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計了PLC電子時鐘的梯形圖。學(xué)習(xí)PLC的最終目的是能把它應(yīng)用到實際控制系統(tǒng)中去，若遇到實際的工業(yè)控制項目，需用PLC進(jìn)行控制，應(yīng)如何著手去設(shè)計一個控制系統(tǒng)。2 方案論證2.1 數(shù)字鐘設(shè)計方案論證目前常用的數(shù)字電子鐘控制方法有：單片機(jī)控制和PLC控制兩種。兩種方式的控制原理基本相似，都是分別以各自的主控器件來完成門信號的采集、運(yùn)行狀態(tài)控制和設(shè)定，達(dá)到自動調(diào)節(jié)和控制運(yùn)行的功能。本設(shè)計采用PLC控制方式，選用SIMEINS S7200 PLC作控制器，繼電器輸出，時間顯示用六個數(shù)碼管，完成本設(shè)計要求的各項指標(biāo)，實現(xiàn)數(shù)字電子鐘的控制。數(shù)字電子鐘是一個將“時”、“分”、

5、“秒”顯示于人的視覺器官的計時裝置。它的計時周期為24小時，PLC控制數(shù)字電子鐘采用數(shù)碼管顯示。2.2 數(shù)碼管顯示原理本系統(tǒng)只顯示時、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 2-1 所示。表格括號中的數(shù)字表示顯示的數(shù)字范圍。表2-1 電子鐘顯示內(nèi)容與數(shù)值顯示時(023)分（0059）秒（0059）十位個位十位個位十位個位數(shù)字120905090509(1) 由PLC控制的數(shù)字電子鐘由6個七段LED發(fā)光管組成。(2) 左邊兩個數(shù)碼管顯示023小時,中間兩個數(shù)碼管顯示0059分,右邊兩個發(fā)光二極管顯示秒。(3）顯示時、分、秒，由于時鐘顯示范圍為00:00:0023:59:59，因此當(dāng)

6、到達(dá)23:59:59時，再過1秒將小時和分鐘各位復(fù)位到0。(4) 時、分、秒中間間隔的“:”用LED燈（24V）實現(xiàn)，并保持一直亮著的狀態(tài)。(5) 開始狀態(tài)時,顯示為00:00:00,啟動以后開始計時。2.3 控制任務(wù)要求2.3.1 數(shù)字電子鐘的控制要求數(shù)字電子鐘的控制要求如下：（1）開始狀態(tài)時,顯示為00:00:00,按下啟動按鈕，啟動以后開始計時，控制器開始計時工作；（2）能將時間顯示調(diào)整到當(dāng)前的時間；（3）設(shè)置相應(yīng)的手動按鈕，使控制器使用更加方便。2.3.2 控制任務(wù)用六個七段數(shù)碼管分別顯示“秒個位”、 “秒十位”、“分個位”、“分十位”、“時個位”和“時十位”。設(shè)計一個數(shù)字電子鐘，用L

7、ED數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時間，根據(jù)控制要求，需要顯示的時間如下：秒：顯示范圍為0059，用兩只LED數(shù)碼管顯示；分鐘：顯示范圍為0059，用兩只LED數(shù)碼管顯示；小時：顯示范圍為0023，用兩只LED數(shù)碼管顯示。3 硬件設(shè)計3.1 系統(tǒng)的原理方框圖（略）3.2 主電路設(shè)計主電路設(shè)計如圖3-1所示：圖3-1 主電路圖3.3 I/O接點地址分配I/O地址代號名 稱I/O地址代號名 稱X0SB0運(yùn)行開關(guān)Y6GG段顯示輸出X1SB1預(yù)置按鈕Y7HL秒閃爍指示Y0AA段顯示輸出Y10S1秒個位顯示Y1BB段顯示輸出Y11S2秒十位顯示Y2CC段顯示輸出Y12S3分個位顯示Y3DD段顯示輸出Y13S4分十位顯

8、示Y4EE段顯示輸出Y14S5時個位顯示Y5FF段顯示輸出Y15S6時十位顯示I/O地址分配如表3-1所示：表3-1 I/O分配表COM端接線：COM1和COM2（Y0Y7所對應(yīng)的公共端）接24V直流電源“+”極，COM3（Y10Y15所對應(yīng)的公共端）和COM接24V電源“-”極。I/O接線如圖3-3所示：圖3-3 I/O接線圖3.4 編程元器件選型及地址分配元器件選型清單如表3-2所示：表3-2 元器件選型清單序號元器件名稱代號元器件型號生產(chǎn)廠家數(shù)量1熔斷器FURT16-20邦迪電氣有限公司12PLC處理器CPUCPU222上海啟水自動化科技有限公司13發(fā)光二極管LEDADM4無錫電熱電器公

9、司464選擇開關(guān)SBLXK2北京興海華電子公司45輔助繼電器M943-1C蘇州歐富菱電器公司若干6可編程控制器PLCFX2N-32MR三菱電機(jī)公司17交流電源AC220V蘇州固鼎電子有限公司18電阻RE-96系列東莞順發(fā)電子有限公司8輔助繼電器數(shù)字顯示如表3-3所示：表3-3 輔助繼電器數(shù)字顯示數(shù)字0123456789秒個位M121M122M123M124M125M126M127M128M129M130秒十位M133M134M135M136M137M138分個位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18時個位M21M22M23M24M25M26M27M

10、28M29M30時十位M33M34M35輔助繼電器各劃顯示如表3-4所示：表3-4 輔助繼電器各劃顯示各劃abcdefg秒個位M140M141M142M143M144M145M146秒十位M150M151M152M153M154M155M156分個位M40M41M42M43M44M45M46分十位M50M51M52M53M54M55M56時個位M60M61M62M63M64M65M66時十位M70M71M72M73M74M75M764 軟件設(shè)計4.1 主流程圖主流程圖如圖4-1所示：圖4-1 軟件設(shè)計主流程圖4.2 PLC梯形圖5 系統(tǒng)調(diào)試結(jié)果分析由于數(shù)字電子鐘是采用數(shù)字電路實現(xiàn)對“時”、“分

11、”、“秒”數(shù)字顯示的計時裝置，所以數(shù)字鐘與傳統(tǒng)機(jī)械鐘相比，具有走時準(zhǔn)確、顯示直觀、無機(jī)械傳動裝置等優(yōu)點。在數(shù)字顯示方面，有集成的記數(shù)、譯碼電路，它可以直觀的驅(qū)動數(shù)碼顯示器件。也可直接采用CMOS-LED光電組合器件，構(gòu)成模塊式石英晶體數(shù)字鐘。這些電路裝置十分小巧，安裝使用也方便，如果想實現(xiàn)大型光電顯示，可以加一定的驅(qū)動電路，采用白熾燈顯示系統(tǒng)，做起來也不困難。數(shù)字電子鐘是以不同的計數(shù)器為基本單元構(gòu)成的，它的用途十分廣泛，只要有計時、計數(shù)的存在，便要用到數(shù)字鐘的原理及結(jié)構(gòu)；同時在日期中，它以其小巧，價格低廉，走時精度高，使用方便，功能多，便于集成化而受廣大消費(fèi)的喜愛。采用PLC的定時中斷功能實現(xiàn)

12、定時，不僅定時精度高，編程簡單，顯示效果穩(wěn)定可靠，具有較大的實用價值。普通本科類院校的培養(yǎng)目標(biāo)，首要任務(wù)是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的各類技術(shù)人才，人才培養(yǎng)目標(biāo)的實現(xiàn)必須有一定的實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。我們通過實踐教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練與鍛煉，才能在實踐中不斷鞏固和加深理論知識，提高獨立工作的能力和創(chuàng)新能力。通過數(shù)字電子鐘的設(shè)計與制作，我們能夠掌握一定的匯編語言知識并用于編寫程序，掌握了定時與計數(shù)器的使用方法，以及微機(jī)常用的輸入、輸出方式及接口技術(shù)。培養(yǎng)了自己的動手操作和實踐能力，學(xué)習(xí)并鞏固了程序設(shè)計的基本思路和方法。設(shè)計心得兩個星期的課程設(shè)計很快就結(jié)束了，看看自己兩個星期的努力成果，心里感到格外欣慰。從最初的

13、無從下手，到分析設(shè)計，到最后的編程調(diào)試，一步步走來，知識一點點積累，最終完成了這份自己滿意的作品。這次課程設(shè)計使我把書本上的理論知識運(yùn)用到相關(guān)的具體內(nèi)容上，讓我自身的設(shè)計能力得到了培養(yǎng)和提高。在設(shè)計過程中，我通過查閱大量相關(guān)資料、自學(xué)、與同學(xué)交流，向老師請教等方式，使自己學(xué)到了不少知識。雖然經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲卻也同樣令人欣慰。在整個設(shè)計開發(fā)過程中，我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨立工作的能力，樹立了自己工作能力的信心，相信會對今后的學(xué)習(xí)工作生活產(chǎn)生非常重要的影響。而且大大提高了動手的能力，還培養(yǎng)了我在實際的工程設(shè)計中查閱專業(yè)資料、工具書和參考書，掌握工程設(shè)計手段和軟件工具，并能用設(shè)計報告表達(dá)設(shè)計思想和結(jié)果分析能力。使我充分體會到了在創(chuàng)造過程中的探索的艱難和成功的喜悅。當(dāng)然，我所完成的這個作品仍不完美。例如，在修改時間的時候秒針應(yīng)停止計時等，這些問題有待我在今后的學(xué)習(xí)過行程中