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范文一：交通灯课程设计

交通灯的设计与制作

一．设计要求：

设计并制作一具有三种信号灯的十字路口交通灯控制器。要求：

1）由一条主干道和一条支干道汇合成的十字路口，每个入口处设置-红、绿、黄三盏信号灯，

红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行，黄灯亮则给行驶中的车量有时间停在禁行线外； 2）信号灯变换次序为：主支干道交替允许通行，主干道每次放行45s，亮5s黄灯，让行驶

中的车辆有时间停在禁行线外；支干道放行30s，亮5s黄灯，让行驶中的车辆有时间停在禁行线外，??

3）各计时电路采用倒计时显示。

二．题目分析：

该题目要求分主干道和支干道，且它们要分别显示时间和亮起相应的灯。而他们的定时要求最大为两位数字，所以可以分别用两片十进制计数器来控制各自道路的计数。但是它们的控制权限不一样。在主干道亮绿灯和黄灯时控制由主干道的高位片的借位信号控制是否置数和编码的进位。而当主干道亮红灯时控制由支干道的高位借位信号控制。为了使得计时比较准确，所以用石英晶体构成多谐振荡经分频来实现1S脉冲。而灯的点亮顺序由74LS138译码器控制，74 LS245用来为倒计时置数，CC4511驱动译码显示等。

主干道，支干道的状态如表

三．总体方案：

1．支干道与主干道的主要电路是一样的，只是各个灯的点亮顺序不同。

2．.主支干道路由一个两位十进制计数器组成99S以内的倒计时器。而它们的计数初始数字由置数字信号控制置入不同的数字。

3．控制模块，由一个4进制计数器组成。它来控制各个道路灯亮的顺序和各个道路置入的倒计时数字的大小。

4．.灯的显示模块，各个道路由相应颜色的发光二极管组成。 5.总体框图：

图1 总体原理图

四．原理图设计：

说明：

交通灯控制系统功能图它主要由减法计数器、步骤控制器、置数逻辑电路和秒脉冲信号

发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。

其中控制部分由74LS192组成，然后经译码后，输出十字路口主干道﹑支干道二个方向的控制型号。

当主干道方向绿灯亮，而支干道方向红灯亮时，使主干道方向的74LS192以减法计数器方式工作，从数字“45”开始往下减，当减到“0”时，主干道方向绿灯灭，红灯亮，而支干道方向红灯灭，绿灯亮。由于支干道方向红灯信号，使与门关断，减法计数器工作结束，而主干道方向红灯亮，使另一方向——支干道方向减法计数器开始工作。

显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示可用ＣＤ４５１１七段译码器，显示器用LC5011-11共阴极LED显示器，计数器材用可预置加、减法计数器。

原理图使用Altium Designer 8.0绘制。共分为两部分（控制部分、显示部分）

图2 显示部分原理图

图3 控制部分原理图

五．各部分定性说明以及定量计算：

1.振荡电路设计 a.振荡电路工作原理

石英晶体秒脉冲源由 CD4060 和晶体、电阻、电容网络构成，电路如图4所示。 CD4060 内部含有构成振荡器的门电路。通过外接元件构成了一个振荡频率为 32.768kHz 的典型石英振荡器。该脉冲源的输出直接接到4013计数器，在输出端可以得到 0.5s 脉（32768/2 14 =2Hz ）。这种电路常用于电子表、电子钟及其它定时设备。

图4 振荡电路工作原理图

b.参数计算

并联在两个反相器输入、输出间的电阻 R 1 、 R 2 的作用是使反相器工作在线性放大区， R 1 、 R 2 的阻值，对于 TTL 门来说通常取 0.7 ～ 2K Ω , 而对 CMOS 门来说则常取 10 ～ 100M Ω。

电容 C 1 和 C 2 用作反相器间的耦合，它们的容抗在石英晶体的谐振频率 f 0 时，可

以忽略不计。

从上图可知，石英晶体在串联谐振频率附近的选频特性非常好，只有频率 f 0 的信号容

易通过，而其它频率的信号均会被晶体所衰减。因此，一旦合上电源，振荡器只有 f 0 频率信号通过，不断放大，而有稳定输出。

c.器件选择

1）、CD4060

图5 CD4060引脚图

2）CD4013

图6 CD4013引脚图 2、计数器电路设计

a、计数器工作原理

计数器原理如图 7 用4片74HC245分别置数45、5、30、5.用两片74HC192级联构成两位数倒计数器。

初始状态为主干道亮绿灯，支干道亮红灯，计数器从45开始倒计时到0，转到下一状态主干道亮黄灯，支干道亮红灯，计数器从5开始倒计时到0，又转到下一状态主干道亮红灯支干道亮绿灯，计数器从30开始倒计数到0，再转入下一状态主干道亮红灯支干道亮黄灯，计数器开始从5开始倒计时，如此循环。每计时完成一次即向红绿灯控制电路发出一脉冲，使74HC138输出控制相应置数芯片有效。

图7 计数器原理图 b.参数计算

74LS245还具有双向三态功能，既可以输出，也可以输入数据。当CE低电平有效时，DIR=“0”，信号由 B 向 A 传输；DIR=“1”，信号由 A 向 B 传输；当CE为高电平时，A、B均为高阻态。 C.器件选择

图8 74HC245功能表及引脚图

74HC(LS)192是同步十进制可逆计数器，它具有双时钟输入，并具有清除和置数等功能。

图9 74HC192引脚图及逻辑符号

图10 74HC192功能表

3、主要控制电路设计 a、主要控制电路原理

控制电路主要由一个74HC(LS)192组成的4进制计数器。它再通过74HC(LS)138组成的

译码控制灯的点亮顺序和控制选择那组传输门来置数。由于74HC(LS)245的控制端本来就是底电平有效而74HC(LS)138的输出也是底电平，所以可以直接用74LS138的输出端来接到74HC(LS)245的控制端。

图11 主要控制电路原理图 b、参数计算

控制电路的74ls192的清零在工作时由LD端控制。而且74ls192为异步清零所以四进制记

数时应该在0100时进行进位清零。而启动的时候由CR端控制清零。译码控制灯的时候可以列出真值表对应各路的灯。

c、器件选择

1）74HC138

定义：能够将1个输入数据，根据需要传送到m个输出端的任何一个输出端的电路，叫做数据分配器，又称为多路分配器，其逻辑功能正好与数据选择器相反。

电路结构：由与门组成的阵列。由于译码器和数据分配器的功能非常接近，所以译码器一个很重要的应用就是构成数据分配器。也正因为如此，市场上没有集成数据分配器产品，只有集成译码器产品。当需要数据分配器时，可以用译码器改接。功能表如下图：

图12 74HC(LS)138功能表

由74LS138构成的1—8路数据分配器：

图13 74HC(LS)138接线图

图14 74HC138引脚图

2）74HC192

74HC(LS)192已在前面介绍，在此就不在赘述。 4、译码显示电路设计 a、译码显示电路原理

显示控制部分实际上是一个定时控制电路。当绿灯亮时，使减法计数器开始工作（用对方的红灯信号控制），每来一个秒脉冲，使计数器减1，直到计数器为“0”而停止。译码显示可用ＣＤ４５１１码七段译码器，显示器用LC5011-11共阴极LED显示器，计数器材用可预置加、减法计数器。

其中数码管3、8接低电平。4511的3、4脚接高电平、5接低电平

图15 译码显示电路原理图

b 、参数计算

根据实验要求，译码显示电路注意的就是接线，拐脚一定要对应正确否则会出现乱码等情况。

c、器件选择

1）CD4511

图16 CD4511引脚图图17 数码管引脚图

5、红绿灯

a、红绿灯电路

138输出是低电平所以要使用74HC00,74HC04。

图18 红绿灯电路

b、器件选择

图19 74HC00 引脚及内部电路

图20 74HC00 引脚及内部电路

六．在设计过程中遇到的问题及排除措施：

在这次课程设计中，遇到了各种各样的问题。在确定好方案之后画仿真图的时候不管怎么弄，最开始数码管的置数部分就是不正确，而且74ls192的倒计时也不对，我们小组就一起讨论，在老师的指导下我们对74ls192的功能有所了解后就又开始画仿真图，最后在大组成员的坚持下，仿真图成功的做好了。但是在画PCB的时候也遇到了问题，可是有位同学一直坚持着，并在老师的指导与修改下控制部分的PCB做好了，所以真的很感谢老师的指导。在接下来的焊板过程中，各组成员积极配合，基本上没遇到什么问题。在调试阶段，我们没有调试成功，可能是因为PCB板有些线已经被腐蚀了以及显示部分有些线路没有连接好，最后我们没有调试成功。不过通过在此遇到问题以及解决问题的过程中，我们都懂得了坚持就一定会由收获的。

七．设计心得体会：

持续近两个星期的课程设计结束了，经过这两星期的努力在小组成员的配合下，我完成了本次课程设计-----交通灯的设计与制作。我们的设计虽然有一些小毛病，但总体上还是很成功的。两周的时间虽然很忙，但从中获益匪浅. 毕竟在课堂上学习的内容真真正正能用到实际是有点超乎我们的想象，而且要把理论知识付诸实践确实非一件易事。我从最初的设想设计一个什么样的数字电路到绘制电路图，最后校正设计中的漏洞与不足。整个过程中我翻阅大量资料，跑遍图书馆各个能找到数电资料的角落，上网查找有关内容，马不停蹄思考如何绘制电路，并和周围同学进行着一遍又一遍的交流与设计思想。

首先对数字电路这门课程有了更深的了解，因为课程设计本身要求将以前所学的理论知识运用到实际的电路设计当中去，在电路的设计过程中，无形中便加深了对数字电路的了解及运用能力，对课本以及以前学过的知识有了一个更好的总结与理解；以前的数字实验只是针对某一个小的功能设计，而课程设计对我们的总体电路的设计的要求更严格，需要通过翻阅复习以前学过的知识确立了实验总体设计方案，然后逐步细化进行各模块的设计。例如： 555定时器的使用原理和作用，用它构成触发器和振荡器的方法，还有一个难题就是怎么来选择我们所需要的芯片，从而实现我们所想实现的功能。

最后，感谢学校给我们这次机会，锻炼了我们的动手能力。通过这次课设让我明白了理论和实际操作之间差距，而且也让我很明确得意识到自己在数电上有很多的知识漏洞，以后应该多钻研一下。从这过程，我锻炼了自己的动手能力，独立思考能力，分析实践能力，并学会了把自己的设计经验和思路拿出来与大家分享。

再次感谢老师的辅导以及同学的帮助。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，由此看来实践的重要，短短两星期的课程设计，学到了很多的东西，最重要的是我自己动手把我学习的知识用于实践，做出成功的作品，这才算真正学习到了东西。总之，这次实验我收获颇多。实践是获得知识的一种最好的手段！

参考文献：

[1] 康华光，数字电子技术基础，北京：高等教育出版社，2008年1月。 [2]数字电子技术《实验指导书》

[3]顾永杰.《电工电子技术实训教程》.上海:上海交通大学出版社,1999 [4]宋春荣.《通用集成电路速查手册》.山东科学技术出版社,1995 [5]吕思忠.《数子电路实验与课程设计》.哈尔滨工业大学出版社,2001 [6]谢自美.《电子线路设计、实验、测试》.华中理工大学出版社,2000

附控制部分PCB 、仿真图

图21 控制部分

PCB

图22 仿真图

范文二：PLC交通灯课程设计

郑州华信学院

课程设计任务书

题目 : Plc 交通灯设计

专业 :电气工程及其自动化

姓名 :XXX

学号 :10021203XX

班级 :电气工程及其自动化 3班

完成期限:2013年 5月 25日

指导教师 : XXX

课程负责人签名:

2013年 5月 25日

主要内容、基本要求、主要参考资料

主要内容

按照城市交通控制的需要,本文讨论了用 PLC 实现交通信号灯正常时序控制方式。

交通灯控制具体要求:

该实验在十字路口交通信号灯控制实验区内完成 , 按启动按钮 , 南北方向红灯亮 25s 转到绿灯亮 25s ,再按一秒钟一次的规律闪烁 3次,然后转到黄灯亮 2s ,东西方向绿灯亮 25s ,在闪烁 3s ,装到黄灯亮 2s ,然后红灯亮 30s ,完成一个周期。如此循环运行。

参考文献

1刘美俊《电气控制与 PLC 工程应用》 . 北京:机械工业出版社, 2011.8

2 吴晓君同志学《电气控制课程设计指导》 . 北京:中国建材工业出版社, 2007.8

3宋伯生,主编《 PLC. 编程理论 . 算法及技巧》 [J].机械工业出版社 2005年

4吴明亮、蔡文忠主编《可编程控制器实训教程》 [M].化学工业出版社 2005 年

5贾德胜等主编《 PLC 应用开发实用子程序》 [M].人民邮电出版社 2006年

6陈忠华主编《可编程控制器与工业自动化》 [M].机械工业出版社 2005年

7崔元明主编《可编程器件应用导》 [J].清华大学出版社 2000年

郑州华信学院课程设计说明书题目:基于 plc 的交通灯控制设计

姓名:XXX

院 (系) :机电工程学院

专业班级:10电气工程 3班学号:10021203XX 指导教师:XXX XXX

成绩:

1 摘要 ...................................................................................................... 4

2 简述 PLC ................................................................................................. 5 2.1 PLC简介 . ......................................................................................... 5 2.2 可编程序控制器的分类: ............................................................ 6 2.3 PLC工作原理 . ................................................................................. 7

2.4 PLC主要功能 . ................................................................................. 8

3 PLC的交通信号灯系统设计 . .................................................................. 9 3.1时序图 . .............................................................................................. 9 3.2 交通灯时序工作 I\0分配图 . ........................................................ 10 3.3流程图 . ............................................................................................ 11 3.4梯形图 . ............................................................................................ 12 3.5指令表 . ........................................................................................... 14

3.6工作原理 . ....................................................................................... 15

4调试错误与修改方法 ............................................................................. 15

5 实验心得 ................................................................................................ 16

6 附录 ...................................................................................................... 17

1 摘要

随着交通的不断发展和汽车化进程的加快,交通拥挤加剧,交通事故频发,交通环境恶化,已经成为引人注目的城市问题之一。交通问题不仅在发展中国家,就在发达国家也是一个令人困扰的严重问题。众所周知,缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市,不可能无限制地修建道路,不论是资金因素还是土地因素,都限制了道路的无节制增长。因此,无限制地修建道路难满足日益增长的交通需求。与此同时,通过限制车辆增加削减交通需求也受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上,由于交通系统是一个相当复杂的大系统,无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑,都很难从根本上解决问题。

随着城市机动车量的不断增加,许多大城市出现了交通超负荷运行的情况,因此, 自 80年代后期,这些城市纷纷修建城市高速道路,在高速道路建设完成的初期,它们也曾有效地改善了交通状况。然而,随着交通量的快速增长和缺乏对高速路的系统研究和控制,高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点,也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路藕合处交通状况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路,缓解主干道车流量繁忙的交通拥堵状况, 越来越成为交通运输管理和城市规划部门待解决的主要问题 .

交通信号灯的出现,使交通得以有效管制,对于疏导交通流量、提高道路通行能力,减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理,力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统,以及该系统软、硬件设计方法,实验证明该系统实现简单、经济,能够有效地疏导交通,提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状,结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理,给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的 PLC

设计方案。可编程序控制器在工

业自动化中的地位极为重要,广泛的应用于各个行业。随着科技的发展,可编程控制器的功能日益完善,加上小型化、价格低、可靠性高,在现代工业中的作用更加突出

2 简述 PLC

2.1 PLC简介

可编程序控制器(PLC )是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力,受到用户的青睐。因此在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用,成为了现代工业控制的三大支柱之一。

可编程序控制器是一种存储器控制器,支持控制系统工作的程序存放在存储器中利用程序来实现逻辑控制,完成控制任务。在可编程控制器构成的控制系统中,要实现一个控制任务,首先要针对具体的被控对象,分析它对控制系统的要求,然后编制出相应的控制程序,利用编程器将控制程序写入可编程控制器的程序存储器中。系统运行时,可编程控制器依次读取程序存储器中的程序语句,对它们的内容加以解释并执行。根据输入设备的状态和其他条件, 可编程控制器将其程序执行结果输出给相应的输出设备,控制被控对象工作。可编程控制器是利用软件来实现控制逻辑的,能够适应不同的控制任务的需要,通用、灵活、可靠性高。它是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它的内部存储器可以执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入或输出控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 是在继电器控制逻辑基础上, 与 3C 技 (Computer Control Communication) 相结合,不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制,发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。 PLC 早期主要应用于工业控制,但随着技术的发展,其应用领域正在不断扩大 .

可编程控制器 (Programmable Logical Controller) 简称 PC 或 PLC ,是 60年代末发明的工业控制器件,是美国数字公司 (DEC ) 为美国通用公司 (GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上,可编程控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速发展, PLC 软硬件水平与规模也发生了质与量的变化,其控制技术也朝着智能化方向不断发展,同时推动了先进制造技术的相应发展。现代 PLC 已经成为真正的工业控制设备。最初, PLC 主要是用在生产线控制和大型机械的控制上。但不久,西德的西门子 (SIEMENS)公司、 BBC 公司就开始研制 PLC ,当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。 70年代初,日本的 OMRON 也推出了他们的 PLC 。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了 PLC 制造者的行列。 70年代中期,美国和西德首先出现了微电脑化的小型 PLC 。由于 PLC 是为工业控制所生产的通用性很强,适合于大批量生产的装置,所以成本迅速下降 ; 加上其是专为工业控制所设计, 所以具有极好的抗干扰性能 ; 并且他的使用和维护都极为方便,实现了低水平的操作、高性能的控制,所以在机械制造业深受欢迎。小型 PLC 开始步入诸如塑料注塑机、包装机械、橡胶机械、纺织机械等轻工机械的控制领域, 其成本的低廉和性能的优良对直接使用微机作为控制单元的做法构成了强有力的挑战,

更有全面取代传统继电器控制屏的趋势。据国外资料介绍 :1982年美国 PLC 用户中,有 48%来自自动程序操作部门 (如汽车、拖拉机工业、机械工业等 ) 、 13%来自石油化工业、 9%来自食品饮料业、 7%来自冶金工业、其余部分来自造纸、采矿、污水处理等部门‘ “。近年来, 随着我国对外开放, 日、美、西德等国生产的 PLC 己通过多种途径进入了我国, 引起了各方面的重视并得到应用。如宝钢工程应用了数百台 PLC ,首钢、武钢、开滦煤矿也分别应用了美国和德国的 PLC 。

2.2 可编程序控制器的分类:

PLC 的种类很多,其实现的功能、内存容量、控制规模、外型等方面均存在较大的差异。因此, PLC 的分类没有一个严格的统一标准,而是按照结构形式、控制规模、实现的功能进行大致的分类。

(1)按结构形式分类

PLC 按照硬件的结构形式可以分为整体式和组合式。整体式 PLC 外观上是一个长方形箱体,又称为箱式 PLC 。组合式 PLC 在硬件构成上具有一定的灵活性,其规模可以像拼积木一样的进行组合,构成具有不同控制规模和功能的 PLC ,因此这种 PLC 又称为积木式 PLC 。

整体式 PLC :整体式 PLC 的 CPU 、存储器、输入输出安装在同一机体内,这种结构的特点是:结构简单,体积小,价格低;输入输出路数固定,实现的功能和控制规模固定, 灵活性较低。

组合式 PLC :组合式 PLC 为总线结构。其总线做成总线板,上面有若干个总线槽,每个总线槽可安装一个 PLC 模块,不同的模块实现不同的功能。 PLC 的 CPU 、存储器和电源等做成一个模块,该模块在总线版上的安装位置一般来说是固定的,而且该模块也是构成组合式 PLC 所必需的。其他的模块根据 PLC 的控制规模、实现的功能选取,安装在总线版的其他任一总线槽上。组合式 PLC 安装完成后,需进行登记,使 PLC 对安装在个总线上的模块进行确认。组合式 PLC 的总线板又称为基版。组合式 PLC 的特点是系统构成灵活性高,可构成具有不同控制规模和功能的 PLC ;价格较高。

(2)按控制规模分类

输入输出的总线数,又称 I/O点数,是表征 PLC 控制规模的重要参数。因此,按控制规模对 PLC 分类时,可根据 I/O点数的不同大致分为小型、中型和大型 PLC 。

小型 PLC :I/O点数较少,在 256点以下的 PLC 。

中型 PLC :I/O点数较多,在 256点以上、 2048以下的 PLC 。

大型 PLC :I/O点数较多,在 2048点以下的 PLC 。

(3)按实现的功能分类

按照 PLC 所能实现的功能的不同,可以把 PLC 大致的分为低档、中档、和高档机三类。低档机:具有逻辑运算、计时、计数、移位自诊断监控等功能,还具有一定的算术、数据传送和比较、通讯、远程和模拟量处理功能。

中档机:除具有低档机的功能外, 还具有较强的算术运算、数据传送和比较、数据转换、远程、通讯、子程序、中断处理和回路控制功能。

高档机:除具有中档机的功能外, 还具有带符号数的算术运算、矩阵运算。函数、表格、 CRT 显示、打印机打印等功能。

一般地,低档机多为小型 PLC ,采用整体式机构;中档机可为大、中、小型 PLC ,其中小型 PLC 多采用整体式结构, 中型和大型 PLC 多采用组合式结构; 高档机多为大型 PLC ,

采用组合式结构。目前,在国内工业控制中应用最广泛的是中、低档机。

2.3 PLC工作原理

CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。 CPU 的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通信请求、执行 CPU 自诊断测试及写输出等内容。

PLC可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。它一直周而复始地循环扫描并执行由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分,用户程序不运行时, PLC 也在扫描,只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分内容。典型的 PLC 在一个周期中可完成以下 5个扫描过程。

1.自诊断测试扫描过程。为保证设备的可靠性,及时反应所出现的故障, PLC 都具有自监视功能。自监视功能主要由时间监视器完成。 WDT 是一个硬件定时器,每一个扫描周期开始前都被复位。 WDT 的定时可由用户修改, 一般在 100~200ms 之间。其它的执行结果错误可由程序设计者通过标志位进行处理。

2.与网络进行通信的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程,配有网络的 PLC 系统才有通信扫描过程, 这一过程用于 PLC 之间及 PLC 与上位计算机或终端设备之间的通信。

3.用户程序扫描过程。机器处于正常运行状态下, 每一扫描周期内部包换扫描过程。该过程在机器运行中是可控的,即用户可以通过软件进行设定。用户程序的长短,会影响过程所用的时间 . 4.读输入与写输出扫描过程。机器在正常运行状态下,每一时间, 每个扫描周期内都包含这个扫描过程。该过程在机器运行中是否被执行是可控的。 CPU 在处理用户程序时, 使用的输入值不是直接从输入点读取的运算的结果也不直接送到实际输出点,而是在内存中设置了两个映像寄存器:一个为输入映像寄存器,另一个为输出映像寄存器。用户程序中所用的输入值是输入映像寄存器的值,运算结果也放在输出映像寄存器中。在输入扫描过程中, CPU 把实际输入点的状态锁入到输入映像寄存器; 在输出过程中, CPU 把输出映像寄存器的值锁定到实际输出点。为了现场调试方便, PLC 具有 I/O控制功能,用户可以通过编程器封锁或开放 I /O 。封锁 I /O 就是关闭 I /O 扫描过程。

在读输入阶段, CPU 对各个输入端子进行扫描,通过输入电路将各输入点的状态锁入输入映像寄存器中。紧接着转入用户程序执行阶段, CPU 按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描,根据输入映像寄存器和输出映像寄存器的状态执行用户程序,同时将执行结果写入输出映像寄存器中。在程序执行期间,即使输入端子状态发生变化, 输入状态寄存器的内容也不会改变—输入端子状态变化只能在下一个工作周期的输入阶段才被集中读入。在写输出阶段,将输出映像寄存器的状态集中锁定到输出锁存器, 再经输出电路传递到输出端子。

由上述分析得出循环扫描有如下特点:

(一 ) 扫描过程周而复始地进行,读输入、写输出和用户程序是否执行是可控的。

(二 ) 输入映像寄存器的内容是设备驱动的,在程序执行过程中的一个工作周期内输入映像寄存器的值保持不变, CPU 采用集中输入的控制思想,只能使用输入映像积存的值来控制程序的执行。

(三 ) 程序执行完后的输出映像寄存器的值决定了下一个扫描周期的输出值,而在程序执行阶段,输出映像寄存器的值即可以作为控制程序执行的条件,同时又可以被程序修改用于存储中间结果或下一个扫描周期的输出结果。此时的修改不会影响输出锁存器的现在输出值,这是与输入映像寄存器完全不同的。

(四 ) 对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不同的执行结果。由于输出映像寄存器的值可以作为程序执行的条件, 所以程序的下一个扫描周期的集中输出结果是与编程顺序有关的,即最后一次的修改决定了下一个周期的输出值,这是编程人员要注意的问题。

各个电路和不同的扫描阶段会造成输入和输出的延迟,这是 PLC 的主要缺点。各 PLC 厂家为了缩小延迟采取了很多措施, 编程人员应对所使用型号的 PLC 的延迟时间的长短很清楚,它是进行 PLC 选型时的重要指标。

2.4 PLC主要功能

PLC的外部设备中,最重要的就是编程器,它用来对用户程序进行写入,检查,修改和调试,也可以在线监视 PLC的运行,它经过编程器接口与 CPU 联系,完成人 -机对话。目前,有很多 PLC 都可以利用微型计算机作为编程工具,这时应配上相应的编程软件及接口,由于微机的强大功能,使 PLC 的编程和调试更为方便。

另外, PLC 的外部设备中还包括打印机:在用户程序编制阶段用来打印带注解的梯形图或指令语句表程序,以利于维修和系统的改造 ;外存储器:存储部分程序或改变生产工艺流程时需要调用的程序,它所存的程序也可重新装入内存,有利于 PLC 的内存程序的恢复; EPROM 写入器:用语将用户程序写入到 EPROM 中去,它提供了一个非易失性的用户程序保存方法。

PLC是一种微机控制系统, 工作原理也与微机相同, 但它在应用时一般将其等效成输入,输出和内部控制电路三部分。输入部分用于接受被控设备的信息或操作命令等外部信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是 PLC 与外部的开关,按钮,传感器转换信号等连接的端口,每个端子可等效为一个内部继电器线圈,线圈号即输入接点号, 这个由接到输入端的外部信号来驱动,其驱动电源可由 PLC 的电源部件提供,也可由独立的交流电源供给, 每个输入继电器可以有无数多个内部触电 (动合, 动断的形式均可) , 供用户设计 PLC 的内部控制电路时使用。

内部控制电路是是用户根据控制要求编制的程序,作用是运算和处理由输入部分得到的信息并判断应产生哪些输出。 PLC 的程序一般用梯形图表示,而梯形图是以继电器控制的电气原理图演变而来的, PLC 中的动合、动断触点、线圈等概念与继电器控制电路相同,在 PLC 内部还有定时器、技术器、移位器、内部辅助继电器等。继电器控制系统中没有器件,他们的线圈自动合,动断触点只能在 PLC 内部控制电路中使用,如要与外部电路相连,则必须通过输出部分。

输出部分作用是驱动外部负载,在 PLC 内部,有若干能与外部设备直接相连的输出继电器(有继电器形、双向硅形,晶体管形等三种形式) ,它也有无限多个软件实现的动合,动断触点,可在 PLC 内部控制电路中使用,但对应每个输出只有一个硬件的动合触点与之相连,用以驱动需要操作的外部负载,外部复杂的驱动电源接在输出公共端(COM )上。

总之,在使用 PLC 时,可以把输入端为一个继电器线圈,其相应的继电器结点可以在内部控制电路中使用,而输出端又可以等效为内部输出继电器的一个动合触点,驱动外部设备。

PLC一般采用循环扫描方式工作,在 PLC 加电后,先进行初始化处理、开始运行之后,串行的执行器存储器中的程序。 PLC 的内部工作过程用图表示为如本章末之图:用 PLC 设计一个控制系统时, 必须知道有一个输入信号后 PLC 要经过多长时间才能有一个对应的输出信号,这样才能精确的解决系统各个不见之间配合问题。从 PLC 受到

一个输入信号到 PLC 向输出端输出一个控制信号所需的 PLC I/O响应时间,一般在设计系统时都要对此进行一定的考虑。

顺序控制是 PLC 最基本、应用最广泛的领域。由于它具有编程设计灵活、速度快、可靠性高、成本低、便于维护等优点,所以在实现单机控制、多机群控制、生产流程控制中可以完全取代传统的继电器接触器控制系统。如:有色冶金行业的冶炼厂和选矿厂的物料输送及配料、井下采矿皮带输送系统、选矿厂球磨机及各润滑站系统、电收尘输灰系统、冶炼厂转炉本体联锁和加料系统等,其它行业如汽车生产线、印刷机械、加工机床、包装机以及日常生活的电梯控制等。本系统就是应用可编程控制器(PLC )对十字路口交通控制等实现控制。

本系统采用 PLC 是基于以下四个原因:

(1) PLC 具有很高的可靠性,抗干扰能力。通常的平均无障碍时间都在 30万小时以上;

(2)系统设计周期短,维护方便,改造容易,功能完善,实用性强;

(3)干扰能力强,具有硬件故障的自我检查功能,目前空中各种电磁干扰日益严重,为了保证交通控制的可靠稳定,我们选择了能够在恶劣的电磁干扰环境下正常工作的 PLC ;

(4)近年来 PLC 的性能价格比有较大幅度的提高,是的实际应用成为可能。

3 PLC的交通信号灯系统设计

3.1时序图

3.2 交通灯时序工作 I\0分配图

3.3流程图

3.4梯形图

3.5

指令表

3.6工作原理

当按下 XO 时, M0线圈得电闭合 M0常闭触电闭合并形成自锁。由于 M0闭合开始计数 20S 后 T0开始运行, M0关断。 2s 后 T1开始运行 T0关断。 2S 后 T1关断 T2开始运行。 25s 后 T3闭合 T2关断。 3s 后 T4运行 T3关断。 2s 后 T5闭合 T4关断。当按下 M0时 Y0开始启动,当 T2断开时 Y0停止运行,当 T0闭合后 Y1运行当 T1断开后停止运行。当按下 M0时 Y1启动。当 T1闭合后 Y2开始启动当 T2断开后 Y2停止运行。当 T2闭合后 Y3开始运行,当 T5断开后 Y3停止运行。

4调试错误与修改方法

经过设计,想一次性把程序完成是非常难的,在调试中就出现了不少的错误。刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手,只好一条一条地检查才发现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。灯虽然是亮了但仍然循环不起来。从梯形图又仔细的看了一次却看不出什么问题出来。突然想起来编程器还可以进行监控于是再在运行的同时进行监控, 于是发现了在程序的第一周期一切都运行正常但再运行下去的时候第二周期就再没有反应了,包括里面的辅助继电器,最后发现原来是程序前面没有并上完成这个循环的继电器号。后来就这样把加上其他功能出现的错误也找出来了。虽然找错误是一个枯燥无味的工作,但只要你耐心的去做的话,你肯定能学到有用的东西。

5 实验心得

毕业设计是专科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会,通过这次课程设计,我摆脱了单纯的理论知识学习状态。通过实际设计相结合,锻炼了我综合运用所学的专业基础知识, 解决实际工程问题的能力, 同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平。通过这次毕业设计,提高了我的意志力和品质力,提升了自己的忍耐力,懂得了怎样缓解压力,学会了独立思考、逻辑思维、提出问题、分析问题、解决问题的方法。这是我们希望看到的,也正是我们进行毕业设计的目的所在。

虽然毕业设计内容繁多,过程繁琐,但我的收获却更加丰富。通过与张老师的沟通和交流,我了解到此系统的适用条件,此设备的选用标准,以及各种器件适用性。我的能力也得到了提高,提高是有限的但提高也是全面的,正是这一次设计让我积累了无数实际经验,使我的头脑更好的被知识武装了起来,也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力,更强的沟通力和理解力。最终按质按量完成本次设计。我的收获是很难用语言来描述的。非常感谢各位老师的指导与帮助。

顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心, 让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。无论 PLC 控制交通灯系统怎么复杂,我都采用了一些新的技术和设备。它们有着很多的优越性,但也存在一定的不足,这些不足在一定程度上限制了我们的创造力。今后我更会关注新技术新设备新工艺的出现,并争取尽快的掌握这些先进的知识,更好的为社会做出应有的贡献,为祖国的四化服务。

我们衷心希望,我国科技界,产业界和教育界通力合作,把握好知识经济给我们带来的难得机遇,迎接竞争全球化带来的严峻挑战,为在 21世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列,使我国经济继续保持强劲的发展势头而共同努力奋斗!

毕业设计能顺利完成,是因为在设计当中我得到了许多人的帮助。我的毕业设计终于完成了。虽然中间有着不完美,但却是我自己不断地查阅资料、思考和动手的结果。经过几个月的忙碌和工作,本次毕业设计已经接近尾声,作为一个专科生的毕业设计, 由于经验的匮乏,难免有许多考虑不周全的地方,如果没有导师的督促指导,以及一起工作的同学们的支持,想要完成这个设计是难以想象的。首先非常感谢我的指导老师张国栋老师。从课题的选取、研究、到总体设计的结束。他都帮助我解决了不少困难。在我们本次设计中,给了我很大的帮助。如果没有他们的帮助,这次设计的完成将变得更加困难。

6 附录

范文三：课程设计交通灯

1. 交通灯课程设计简介

1.1 概述

交通灯设计课题简介

十字道口的交通红绿灯控制是保证交通安全和道路畅通的关键。当前，国内大多数城市正在采用“自动”红绿交通灯，它具有固定的“红灯—绿灯”转换间隔，并自动切换。它们一般由“通行与禁止时间控制显示、红黄绿三色信号灯和方向指示灯”三部分组成。在交通灯的通行与禁止时间控制显示中，通常要么南北两方向绿灯各5秒；要么根据交通规律，东西方向5秒，时间控制都是固定的。

1.2 设计要求及目的目的：

通过实习进一步了解微型计算机的工作原理，熟悉微机基本输入、输出接口的组成及地址分析方法，了解各种接口芯片，熟悉试验机的软件与硬件系统的组成，掌握简单接口电路的设计原则，并完成有关接口程序的编制、运行和调试工作。要求：

1）按照实习内容完成实习任务；

2）认真编写程序，并进行程序调试，在试验机上运行，完成接口程序的设计； 3）完成实验报告。

1.3 设计思想

设计中使用了8088/8086和8255A可编程并行接口实现了，对南北、东西方向交通的分别计时、分别控制，设计采用定时加中断控制的方式进行,对两个方向车辆的通行时间分别计时,可随意进行更改双向的通行时间。

1．交通灯采用红、黄、绿三色发光二极管构成交通灯亮灭规律；四个方向红灯亮（延时）南、北方向绿灯亮5秒；南、北方向绿灯灭，黄灯闪烁5秒；南、北方向红灯灭，东、西方向的绿灯亮5秒，黄灯闪烁5秒（延时），南、北方向绿灯亮5秒重复；

2．用数码管倒计时显示时间； 3．绘制电路原理图； 4．根据要求编程。

2. 硬件电路介绍

2.1 8255 并行接口芯片

8255是Intel公司生产的可编程并行I/O接口芯片，有3个8位并行I/O口。具有3个通道3种工作方式的可编程并行接口芯片（40引脚）。其各口功能可由软件选择，使用灵活，通用性强。8255可作为单片机与多种外设连接时的中间接口电路。

8255作为主机与外设的连接芯片，必须提供与主机相连的3个总线接口，即数据线、地址线、控制线接口。同时必须具有与外设连接的接口A、B、C口。由于8255可编程,所以必须具有逻辑控制部分，因而8255内部结构分为3个部分：与CPU连接部分、与外设连接部分、控制部分。

2.2 8253可编程定时/计数接口芯片

intel8253是NMOS工艺制成的可编程计数器/定时器，有几种芯片型号，外形引脚及功能都是兼容的，只是工作的最高计数速率有所差异，例如8253（2.6MHz），8253-5(5MHz)

8253内部有三个计数器，分别称为计数器0、计数器1和计数器2，他们的机构完全相同。每个计数器的输入和输出都决定于设置在控制寄存器中的控制字，互相之间工作完全独立。每个计数器通过三个引脚和外部联系，一个为时钟输入端CLK，一个为门控信号输入端GATE，另一个为输出端OUT。每个计数器内部有一个8位的控制寄存器，还有一个16位的计数初值寄存器CR、一个计数执行部件CE和一个输出锁存器OL。

执行部件实际上是一个16位的减法计数器，

它的起始值就是初值寄存器的值，而初始值寄存器的值是通过程序设置的。输出锁存器的值是通过程序设置的。输出锁存器OL用来锁存计数执行部件CE的内容，从而使CPU可以对此进行读操作。顺便提一下，CR、CE和OL都是16位寄存器，但是也可以作8位寄存器来用。

2.3 8086微处理器

Intel 8086拥有四个16位的通用寄存器，也能够当作八个8位寄存器来存取，以及四个16位索引寄存器（包含了堆栈指标）。资料寄存器通常由指令隐含地使用，针对暂存值需要复杂的寄存器配置。它提供64K 8 位元的输出输入（或32K 16 位元），以及固定的向量中断。大部分的指令只能够存取一个内存位址，所以其中一个操作数必须是一个寄存器。运算结果会储存在操作数中的一个寄存器。

Intel 8086有四个内存区段（segment)寄存器，可以从索引寄存器来设定。区段寄存器可以让 CPU 利用特殊的方式存取1 MB内存。8086 把段地址左移 4 位然后把它加上偏移地址。大部分的人都认为这是一个很不好的设计，因为这样的结果是会让各分段有重叠。尽管这样对组合语言而言大部分被接受（也甚至有用），可以完全地控制分段，，使在编程中使用指针（如C编程语言）变得困难。它导致指针的高效率表示变得困难，且有可能产生两个指向同一个地方的指针拥有不同的地址。更坏的是，这种方式产生要让内存扩充到大于 1 MB 的困难。而 8086 的寻址方式改变让内存扩充较有效率。

8086处理器的时钟频率介于4.77MHz（在原先的IBM PC频率）和10 MHz之间。8086 没有包含浮点指令部分（FPU），但是可以通过外接数学辅助处理器来增强浮点计算能力。

2.4 硬件连接

3. 软件设计介绍

3.1十字路口交通灯状态转换表：

3.2主程序流程图：

3.4共阴数码管码表：

3.5 8259初始化说明

MOV AL,13H MOV DX,INTPORT1 OUT DX,AL MOV AL,08H MOV DX,INTPORT2 OUT DX,AL MOV AL,09H OUT DX,AL MOV AL,0F7H OUT DX,AL

；写ICW1，需要ICW4、单片工作、边沿触发方式

；写ICW2,设置中断向量号

；写ICW4,普通全嵌套方式、采用缓冲方式；写OCW1,只开IR3中断请求，其余屏蔽

8253初始化说明

MOV DX,TCONTRO

MOV AL,10110100B；采用二进制计数方式，工作方式二，十六们计数，计数器二 OUT DX,AL

MOV DX,TCON2 MOV AL,0AH OUT DX,AL MOV AL,00H OUT DX,AL

；计数初值为10，即1S中断一次

8255初始化说明

MOV MOV OUT

AL,80H ；PA、PB、PC口都设定为输出工作方式 DX,IOCONPT DX,AL

3.6 具体代码及注释

CODE SEGMENT ASSUME CS:CODE

INTPORT1 EQU 0020H ;8259端口地址 INTPORT2 EQU 0021H ;8259端口地址

INTQ3 EQU INTREEUP3 ;8259 IRQ3中断程序 CONTPORT EQU 00DFH ;8255控制地址 DATAPORT EQU 00DEH ;8279数据口 TCONTRO EQU 004BH TCON2 EQU 004AH IOCONPT EQU 0073H IOCPT EQU 0072H IOBPT EQU 0071H

DATA0 EQU 0580H DATA1 EQU 0500H DATA2 EQU 0508H DATA3 EQU 0518H DATA4 EQU 0520H ORG 1000H

START: JMP Tint1 Tint1: CLI MOV AX,0H MOV DS,AX

MOV DX,CONTPORT MOV AL,00H OUT DX,AL MOV AL,2AH OUT DX,AL MOV AL,0d0h OUT DX,AL MOV AL,90h OUT DX,AL

MOV AL,80H MOV DX,IOCONPT OUT DX,AL

;8253 ;所用芯片端口地址初始化 ;8255 8279初始化及工作方式设定

；8255初始化设定

；PA、PB、PC口都设定为输出工作方式；

MOV DX,TCONTRO ；8253初始化及工作方式的设定

MOV AL,10110100B ；采用二进制计数方式，工作方式二，十六进制，计数器2 OUT DX,AL MOV DX,TCON2 表

MOV AL,13H ；8259初始化及工作方式的设定

MOV DX,INTPORT1 ;写ICW1，需要ICW4，单片工作，边沿触发方式 OUT DX,AL MOV AL,08H

MOV DX,INTPORT2 ；写ICW2，设置中断向量号 OUT DX,AL

MOV AL,09H ；写ICW4，普通全嵌套方式、采用缓冲方式 OUT DX,AL MOV OUT MOV OUT CALL CLI MOV MOV XOR REP MOV CALL MOV MOV CALL

AL,0AH ；计数初值为10，即0.1s×10=1s 中断一次 DX,AL AL,00H DX,AL

FORMAT ;调用FORMAT子程序建显示模型库 DI,DATA0 CX,08H AX,AX STOSW SI,DATA3 LEDDISP AX,0H DS,AX WRINTVER

；数码管显示初始图案“-------”

；调用子程序WRINTVER，设置中断地址向量

MOV AL,0F7H ；写OCW1，只开IR3中断请求，其余屏蔽 OUT DX,AL MOV BYTE PTR DS:[0601H],03H MOV BYTE PTR DS:[0602H],00H STI ；开中断 WATING: JMP WATING ；等待中断，无限循环 WRINTVER:MOV AX,0H ；设定中断向量表子程序 MOV ES,AX MOV DI,002CH

LEA

AX,INTQ3

；IRQ3端口

STOSW

MOV AX,CS STOSW

RET

；中断子程序INTREEUP3

INTREEUP3: CLI MOV AL,DS:[0601H] CALL CONVERS

MOV CALL CMP JNZ MOV

SI,DATA0 ；DATA0存放中断次数 LEDDISP

BYTE PTR DS:[0601H],03H NEXT DX,IOBPT

COMP: ；判断DS:[0602H]里面的值，并跟据结果来进行对应的转

换

CMP BYTE PTR DS:[0602H],00H ；状态为00，则跳转到SI0 JZ SI0

CMP BYTE PTR DS:[0602H],01H ；状态为01，则跳转到SI1 JZ SI1

CMP BYTE PTR DS:[0602H],02H ；状态为10，则跳转到SI2 JZ SI2

CMP BYTE PTR DS:[0602H],03H ；状态为11，则跳转到SI3 JZ SI3

SI0: MOV AL,22H ；状态00，南北红灯亮，东西绿灯亮 ADD BYTE PTR DS:[0602H],01H JMP PUT ；调用显示子程序

SI1: MOV AL,21H ；状态01，南北绿灯亮，东西黄灯亮 ADD BYTE PTR DS:[0602H],01H JMP PUT ；调用显示子程序

SI2: MOV AL,14H ；状态10，南北绿灯亮，东西红灯亮 ADD BYTE PTR DS:[0602H],01H JMP PUT ；调用显示子程序

SI3: MOV AL,0CH ；状态11，南北黄灯亮，东西红灯亮 MOV BYTE PTR DS:[0602H],00H JMP PUT ；调用显示子程序 PUT:

MOV DX,IOBPT ；输出当前状态，显示红黄绿灯 OUT DX,AL NEXT: MOV AL,20H MOV DX,INTPORT1 OUT DX,AL SUB BYTE PTR DS:[0601H],01H ；计数次数减1

CMP BYTE PTR DS:[0601H],00H

JZ INTRE1 ；时间为0，则跳转到INTRE1，置位为5 JMP EX CONVERS: MOV BH,0H AND AL,0FH MOV BL,AL MOV AL,CS:[BX+DATA2] MOV BX,DATA0 MOV DS:[BX],AL RET

INTRE1: ；时间置位为5s MOV BYTE PTR DS:[0601H],05H

EX: ；中断结束控制方式OCW2，普通中断结束方式

MOV MOV OUT STI IRET

AL,20H

DX,INTPORT1 DX,AL

LEDDISP: ；显示子程序，从左到右一次送数，显示-------- MOV AL,90H MOV DX,CONTPORT OUT DX,AL MOV BYTE PTR DS:[0600H],00 LED1: CMP BYTE PTR DS:[0600H],07H JA LED2 MOV BL,DS:[0600H] MOV BH,0H MOV AL,CS:[BX+SI] MOV DX,DATAPORT OUT DX,AL ADD BYTE PTR DS:[0600H],01H JNZ LED1 LED2: RET

FORMAT: MOV BX,0；格式化内存，将数码管将要显示的字符的编码写入内存

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],5050H ;DATA1 rr ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],0079H ;E

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],0000H;全熄 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],0000H；全熄 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],063FH；DATA2 0 1 ADD BX,2 MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],4F5BH； 2 3

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],6D66H； 4 5

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],077DH； 6 7

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],6F7FH； 8 9

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],7C77H； A B

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],5E39H； C D

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],7179H； E F

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],4040H； - -

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],4040H； - -

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],4040H； - -

ADD BX,2

MOV WORD PTR DS:[BX+0500H],4040H； - -

ADD BX,2

RET

CODE ENDS

END START

4. 运行结果展示

交通灯初始化，数码管显示--------

交通灯运行

5. 课程设计心得体会

1）微机原理是一门很有趣的课程，任何一个计算机系统都是一个复杂的整体，学习计算机原理是要涉及到整体的每一部分。讨论某一部分原理时有要涉及到其它部分的工作原理。这样一来，不仅不能在短时间内较深入理解计算机的工作原理，而且也很难孤立地理解某一部分的工作原理。所以，在循序渐进的课堂教学过程中，我总是处于“学习了一些新知识，弄清楚一些原来保留的问题，又出现了一些新问题”的循环中，知道课程结束时，才把保留的问题基本搞清楚。

2）此次实习可以说是获益匪浅。通过查阅了很多资料，了解了许多汇编程序的思想，扩展了自己的视野，不再仅仅局限于书本中几条简短的程序，而且更重要的是明白写程序的态度：仔细谨慎，精益求精。在程序中添加了黄灯闪烁，更加醒目。另外加入能够实现各路口绿灯显示时间不同，适应在主干道和支线路口中使用。在系统加电调试中，针对一些问题，熟练掌握了根据原理分步测试，将错误之处缩小的最小范围内。

3）而且在设计中，把死板的课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的计算机编译原理的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的程序表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对与计算机操作系统的认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手做实验，从实践上认识了操作系统是如何处理命令的，如何协调计算机内部各个部件运行，对计算机编译原理的认识更加深刻。

4）之前学习微机原理，汇编语言这两门课时，我都只是在emu8086上面编译，调制，运行，只是普通的编程，但是，这次课程设计是在dvcc上面

进行编译，调试，与解调。更接近于实际一些。期间遇到了一些问题，如端口的选择，obj文件找不到，但是通过杨老师的耐心讲解与自己的探索，终于找到了解决的办法。发现问题?独立思考?解决问题，这是在科学探索里面最基本的机制。

5）另一个我觉得比较重要的问题就是时序的问题，在学习微机原理与接口技术这门课的时候，因为课堂上只是对基本知识进行讲解，因此对实践中非常重檐的时序就没进行过多的提及。但是，其实，时序是非常重要的，这一点，在我对硬件进行调试的时候才逐渐的发觉。

6）通过本次课程设计，我对汇编语言也获得了更深层次的理解。汇编语言是一个最基础最古老的计算机语言。语言总是越基础越重要，在重大的编程

项目中应用最广泛。就我的个人理解，汇编是对寄存的地址以及数据单元进

行最直接的修改。而在某些时候，这种方法是最有效，最可靠的。比如，在当今的战争中，首先就是运用这方面的知识来修改地方的系统程序。让地方的卫星偏离轨道，从而不能发现目标。其威力可见一斑。

然而，事物总有两面性，有优点自然缺点也不少。其中，最重要的一点就是，汇编语言很复杂，对某个数据进行修改时，本来很简单的一个操作会用比较烦琐的语言来解决，而这些语言本身在执行和操作的过程中，占有大量的时间和成本。在一些讲求效率的场合，并不可取。汇编语言对学习其他计算机起到一个比较、对照、参考的促进作用。学习事物总是从最简单基础的开始。那么学习高级语言也当然应当从汇编开始。学习汇编语言实际上是培养了学习计算机语言的能力和素养。个人认为，学习汇编语言对学习其他语言很有促进作用。

范文四：交通灯课程设计

数字逻辑课程设计报告

姓名：学号：选课号：

一、设计题目

交通灯控制器

二、设计要求

1．东西方向为主干道，南北方向为副干道；

2．主干道通行40秒后，若副干道无车，仍主干道通行，否则转换；

4．换向时要有4秒的黄灯期；

5．南北通行时间为20秒，到时间则转换，若未到时，但是南北方向已经无车，也要转换。 6．附加：用数码管显示计时。

三、设计过程

1．交通控制灯总体设计方案

整个交通控制灯电路可以用主控电路控制交通灯电路的亮灯顺序，用计数器控制亮灯时间并给译码器输入信号以便数码管显示时间，用函数发生器产生频率为1Hz的矩形波信号以供计数器计数。框图如下：

十字路口车辆运行情况只有4种可能（在副干道有车时）： (1)设开始时主干道通行，支干道不通行，这种情况下主绿灯和支红灯亮，持续时间为40s。

(2)40s后，主干道停车，支干道仍不通行，这种情况下主黄灯和支红灯亮，持续时间为4s。

(3)4s后，主干道不通行，支干道通行，这种情况下主红灯和支绿灯亮，持续时间为20s。

(4)20s后，主干道仍不通行，支干道停车，这种情况下主红灯和支黄灯亮，持续时间为4s。4s后又回到第一种情况，如此循环反复。

因此，要求主控制电路也有4种状态，设这4种状态依次为：S0、S1、S2、S3。即：

状态转换图如下：

这四个状态可以用用一个4进制的异步清零计数器(74LS160)进行控制并作为主控部分，控制亮灯的顺序。再用两片计数器(74LS160)控制亮灯时间，分别计数40、20、4。

2．主控电路

主控电路是由一块74LS160接成的4进制计数器，即当QC为1时用异步清零法立刻将计数器清为零，同时，另外两片74LS160计数器产生的清零信号与主控电路的计数器的计数CLK连接，即当计数器一次计数完成后（一种的状态的亮灯时间过后），计数器清零，同时主控电路CLK接收一个脉冲，跳至下一状态。如此循环变可实现四个状态的轮流转换。

3．计数器

计数器的作用：一是根据主干道和副干道车辆运行时间以及黄灯切换时间的要求，进行40s、20s、4s 3种方式的计数；二是向主控制器发出状态转换信号，主控制器根据状态转换信号进行状态转换。

计数器除需要单位脉冲作时钟信号外，还应受主控制器的状态控制。计数器的工作情况为：计数器在主控制器进入状态S0时开始40s计数；若在S0状态的40s过后，副干道没有车，则使主控制器始终清零，保持在S0状态（单刀双掷开关处于高电平），继续保持主干道路灯亮，副干道红灯亮。40s后如果副干道有车，则恢复主控制器正常状态（单刀双掷开关处于低电平），计数器产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S1，计数器开始4s计数，4s后又产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器进入状态S2，计数器开始20s计数；如果副干道一直有车则20s后也产生归零脉冲，使主控制器进入S3状态，如果在20s内没有车，则给主控制器传送一个脉冲信号（即按下按键开关，此时单刀双掷开关处于低电平），使主控制器直接跳到S3状态，同时计数器清零，计数器又开始4s计数；4s后同

样产生归零脉冲，并向主控制器发出状态转换信号，使计数器归零，主控制器回到状态S0，开始新一轮循环。

根据以上分析，设40s、4s 、20s、4s计数的清零信号分别为A、B、C，D，S0状态时副干道有车信号为P，S2状态时副干道有车信号为Q，则计数器的归零信号S为： S=A+B+C+D+Q A=X0·X1·（Q2高位） B=X0·X1·(Q1高位) C=X0·X1·(Q2低位) D=X0·X1·(Q2低位) Q=1

主控制器的归零信号为： P=X0·X1·1 电路图如下：

4．灯控电路

主控制器的4种状态分别要控制主、支干道红、黄、绿灯的亮与灭。设灯亮为1，灯灭为0，则交通控制灯的译码电路的真值表如下：

交通控制灯的译码电路的真值表

由真值表可写出六盏等的逻辑式,经化简获的六盏灯逻辑式为：

R?X1Y?X1X0G?X1X0R1?X1Y1?X1X0G1?X1X0

根据灯控函数逻辑表达式,可画出由与门和非门组成的状态译码器电路,如图所示。将状态控制器，与三色信号灯相连接，构成三色信号灯逻辑控制电路，如图所示：

5．交通控制灯原理图

元件清单为：

6．74LS160功能简介

74LS160芯片是一个具有清零、置数、保持、十进制计数等功能的计数器。其引脚图如下：

? CLR是清零端，低电平有效； CLK是脉冲输入端口，?低电平有效；（一

般情况下CLK为高电平有效，本次实验的CLK是低电平有效，设计电路要特别注意）

? ABCD数据输入端；

? LOAD为预置端，低电平有效； ? QaQbQcQd数据输出端；

74LS160真值表

四、设计结论

1．数码管时序图

上图是0-18s的时序图，0-10s内，低位从0变到9，高位为0，当低位从9变为0时，高位从0变为1，低位继续计数至输出39。

2．主控制器时序图

当高位计数至3、低位计数至9，即过了40s，S0状态结束，主控制器由00变为01，同时高位与低位同时清零，进入状态S1的计数，4s后，主控制器由01变为10，进入状态S2，同时高位与低位同时清零，进行20s的计数，之后进入S3状态，最后再回到S0状态，如此循环。

3．交通灯时序图

当40s时，主控制器由00变为01，则主干道绿灯灭，副干道不变，在主控制器为01的4s内，主干道黄灯一直亮，4s后，主干道黄灯灭，红灯亮，副干道由红灯变为绿灯，进入S2状态；S2状态结束时已经是总第64s，进入S3时，主干道维持不变，副干道绿灯灭，黄灯亮，由S3进入S0时，主干道红灯灭，绿灯亮，副干道黄灯灭，红灯亮，然后重复。

4．特殊情况（副干道无车）时序图

当主干道通行时，40s后副干道无车，则将单刀双掷开关拨至高电平(图中双掷开关一直处在高电平)，由上图可以看到40s后主控制器仍处在S0状态，两个数码管归零，重新计数。

当单刀双掷开关拨至低电平，在S2状态内（总第44-64s内），若副干道无车，则按下按键开关，给一个脉冲（由于时间极短，原图中未能显示，上图中的脉冲式加上去的，便于观察），则主控制器直接跳入S2状态，同时译码管归零，重新开始S2状态的计数。

5．结果分析

通过以上分析，交通控制灯的要求全部实现。

6．设计中遇到的问题

（1）交通74LS160的CLK 是低电平有效，设计的时候应特别注意；

（2）刚开始设计时，把低位74LS160的RCO通过反相器连到高位的CLK上，结果发现当低位数码管显示9时，高位已经变成1，后改成现在的连接方式，即并行级联方式。

（3）刚开始总的设计思路总想不出来，后来通过翻阅有关书籍和上

网查询，最终确定了试验总体思路；

（4）实验中CLK的产生本应使用555定时器，但没有调出来，由于电子实验课上使用的是1Hz的函数发生器产生脉冲，故本实验也采用这种方式。

7．设计心得和体会

本次实验采用multisim搭建电路，最后仿真成功。设计过程中出现了不少问题，因为根本就不知道从哪里入手，虽然课本上有很多理论知识，但仅仅有理论的指导而没有实践能力是不行的，自己的动手能力差，对所学知识的理解和灵活运用的能力还远远不够，虽然最后解决了所有的问题，但自己的不足也显现了出来。通过这次实验，我认识到了自己在学习上暴露出来的问题，知道了对知识的理解不能仅仅的停留在书本上，还要在实践中检验，相信通过以后的学习，自己会不断提高自己实践能力。

范文五：PLC交通灯课程设计

北向

南向

东向西向

红

红红黄

黄黄

黄绿绿

绿

交通信号灯 PLC 课程设计

院系班级姓名学号

第一章摘要 . ........................................................................... - 2 - 第二章简述 PLC . ........................................................................ - 3 - 2.1 PLC简介 . ............................................................................. - 3 - 2.2 PLC工作原理 ...................................................................... - 4 - 2.3 PLC主要功能 ...................................................................... - 5 - 第三章 PLC 的交通信号灯系统设计 . ......................................... - 7 - 3.2 流程图如下:. ................................................................... - 8 - 3.3程序梯形图设计: ............................................................. - 9 - 第四章总结 . ............................................................................. - 12 - 4.1程序调试 . .......................................................................... - 12 - 4.2 收获和体会 . ..................................................................... - 12 -

第一章摘要

随着交通的不断发展和汽车化进程的加快,交通拥挤加剧,交通事故频发,交通环境恶化, 已经成为引人注目的城市问题之一。交通问题不仅在发展中国家, 就在发达国家也是一个令人困扰的严重问题。众所周知, 缓解交通拥挤的最直接和最有效办法是提高路网的通信能力。但无论哪个国家的大城市, 不可能无限制地修建道路, 不论是资金因素还是土地因素, 都限制了道路的无节制增长。因此,无限制地修建道路难满足日益增长的交通需求。与此同时, 通过限制车辆增加削减交通需求也受到客观因素的制约而无法取得满意的结果。事实上, 由于交通系统是一个相当复杂的大系统, 无论单独从车辆方面考虑还是从道路方面考虑, 都很难从根本上解决问题。

早在 19世纪,人们就开始研究交通信号,用信号指挥车通行,控制车辆进出交叉口的次序。据文献记述,早在 1868年,英国伦敦的威斯特明斯特 (Westminster)街就安装了红、绿色两色的交通信号灯。到 1917年,美国的盐湖城开始使用由人工控制的红、黄、绿 3色的信号灯。 1925年,这种由人工控制的 3色信号灯也首次出现在英国伦敦的皮克路口。次年,英国人研制出了自己的自动控制信号机。

道路交通系统是一个地区、一个城市的主要组成部份, 这个系统的运行状况如何, 直接反映了一个地区、一个城市的现代化管理水平。在这一系统中,道路不仅仅是易变化的部分,而其它组成部分则存在着较大的可变性和随机性。只有对这一系统的组成及其运行机理进行科学客观的分析研究,对能制定出科学有效的管理和控制对策,从而保障系统的有效运行。随着城市机动车量的不断增加,许多大城市出现了交通超负荷运行的情况,因此,自 80年代后期, 这些城市纷纷修建城市高速道路, 在高速道路建设完成的初期, 它们也曾有效地改善了交通状况。然而, 随着交通量的快速增长和缺乏对高速路的系统研究和控制, 高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点, 也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路藕合处交通状况的制约。所以, 如何采用合适的控制方法, 最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路, 缓解主干道车流量繁忙的交通拥堵状况, 越来越成为交通运输管理和城市规划部门待解决的主要问题

第二章简述 PLC

2.1 PLC简介

可编程序控制器(PLC )是以微处理器为基础,综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术发展起来的一种通用的工业自动控制装置。它具有体积小、功能强、灵活通用与维护方便等一系列的优点。特别是它的高可靠性和较强的适应恶劣环境的能力, 受到用户的青睐。因此在冶金、化工、交通、电力等领域获得了广泛的应用,成为了现代工业控制的三大支柱之一。

可编程序控制器是一种存储器控制器,支持控制系统工作的程序存放在存储器中利用程序来实现逻辑控制, 完成控制任务。在可编程控制器构成的控制系统中, 要实现一个控制任务, 首先要针对具体的被控对象, 分析它对控制系统的要求, 然后编制出相应的控制程序, 利用编程器将控制程序写入可编程控制器的程序存储器中。系统运行时, 可编程控制器依次读取程序存储器中的程序语句, 对它们的内容加以解释并执行。根据输入设备的状态和其他条件, 可编程控制器将其程序执行结果输出给相应的输出设备, 控制被控对象工作。可编程控制器是利用软件来实现控制逻辑的,能够适应不同的控制任务的需要,通用、灵活、可靠性高。它是一种专为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它的内部存储器可以执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令, 并能通过数字式或模拟式的输入或输出控制各种类型的机械或生产过程。 PLC 是在继电器控制逻辑基础上, 与 3C 技 (Computer Control Communication) 相结合,不断发展完善的。目前已从小规模单机顺序控制,发展到包括过程控制、位置控制等场合的所有控制领域。 PLC 早期主要应用于工业控制,但随着技术的发展,其应用领域正在不断扩大 .

可编程控制器 (Programmable Logical Controller)简称 PC 或 PLC , 是 60年代末发明的工业控制器件,是美国数字公司 (DEC )为美国通用公司 (GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上,可编程控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速发展, PLC 软硬件水平与规模也发生了质与量的变化, 其控制技术也朝着智能化方向不断发展, 同时推动了先进制造技术的相应发展。现代 PLC 已经成为真正的工业控制设备。最初, PLC 主要是用在生产线控制和大型机械的控制上。但不久,西德的西门子 (SIEMENS)公司、 BBC 公司就开始研制 PLC ,当时主要是用于轧钢机、升降设备等大型设备上。 70年代初,日本的 OMRON 也推出了他们的 PLC 。三菱、日立、富土、东芝、横河、日电等公司也先后加入了 PLC 制造者的行列。 70年代中期, 美国和西德首先出现了微电脑化的小型 PLC 。由于 PLC 是为工业控制所生产的通用性很强, 适合于大批量生产的装置,所以成本迅速下降 ; 加上其是专为工业控制所设计,所以具有极好的抗干扰性能 ; 并且他的使用和维护都极为方便,实现了低水平的操作、高性能的控制, 所以在机械制造业深受欢迎。小型 PLC 开始步入诸如塑料注塑机、包装机械、橡胶机械、纺织机械等轻工机械的控制领域, 其成本的低廉和性能的优良对直接使用微机作为控制单元的做法构成了强有力的挑战,更有全面取代传统继电器控制屏的趋势。据国外资料介绍 :1982年美国 PLC 用户中, 有 48%来自自动程序操作部门 (如汽车、拖拉机工业、机械工业等 ) 、 13%来自石油化工业、 9%来自食品饮料业、 7%来自冶金工业、其余部分来自造纸、采矿、污水处理等部门‘ “。近年来,随着我国对外开放,日、美、西德等国生产的 PLC 己通过多种途径进入了我国,引起了各方面的重视并得到应用。如宝钢工程应用了数百台 PLC ,首钢、武钢、开滦煤矿也分别应用了美国和德国的 PLC 。

可编程序控制器的分类:

(1)按结构形式分类

PLC 按照硬件的结构形式可以分为整体式和组合式。整体式 PLC 外观上是一个长方形箱体, 又称为箱式 PLC 。组合式 PLC 在硬件构成上具有一定的灵活性,其规模可以像拼积木一样的进行组合,构成具有不同控制规模和功能的 PLC ,因此这种 PLC 又称为积木式 PLC 。

整体式 PLC :整体式 PLC 的 CPU 、存储器、输入输出安装在同一机体内, 这种结构的特点是:结构简单, 体积小, 价格低; 输入输出路数固定, 实现的功能和控制规模固定, 灵活性较低。组合式 PLC :组合式 PLC 为总线结构。其总线做成总线板,上面有若干个总线槽,每个总线槽可安装一个 PLC 模块,不同的模块实现不同的功能。 PLC 的 CPU 、存储器和电源等做成一个模块,该模块在总线版上的安装位置一般来说是固定的,而且该模块也是构成组合式 PLC 所必需的。其他的模块根据 PLC 的控制规模、实现的功能选取, 安装在总线版的其他任一总线槽上。组合式 PLC 安装完成后,需进行登记,使 PLC 对安装在个总线上的模块进行确认。组合式 PLC 的总线板又称为基版。组合式 PLC 的特点是系统构成灵活性高, 可构成具有不同控制规模和功能的 PLC ;价格较高。

(2)按控制规模分类

输入输出的总线数,又称 I/O点数,是表征 PLC 控制规模的重要参数。因此,按控制规模对 PLC 分类时,可根据 I/O点数的不同大致分为小型、中型和大型 PLC 。

小型 PLC :I/O点数较少,在 256点以下的 PLC 。

中型 PLC :I/O点数较多,在 256点以上、 2048以下的 PLC 。

大型 PLC :I/O点数较多,在 2048点以下的 PLC 。

(3)按实现的功能分类

中档机:除具有低档机的功能外,还具有较强的算术运算、数据传送和比较、数据转换、远程、通讯、子程序、中断处理和回路控制功能。

高档机:除具有中档机的功能外, 还具有带符号数的算术运算、矩阵运算。函数、表格、 CRT 显示、打印机打印等功能。

一般地,低档机多为小型 PLC ,采用整体式机构;中档机可为大、中、小型 PLC ,其中小型 PLC 多采用整体式结构,中型和大型 PLC 多采用组合式结构;高档机多为大型 PLC ,采用组合式结构。目前,在国内工业控制中应用最广泛的是中、低档机。

2.2 PLC工作原理

CPU 连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描。 CPU 的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通信请求、执行 CPU 自诊断测试及写输出等内容。

PLC 可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备。它一直周而复始地循环扫描并执行由系统软件规定好的任务。用户程序只是扫描周期的一个组成部分, 用户程序不运行时, PLC 也在扫描,只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分内容。典型的 PLC 在一个周期中可完成以下 5个扫描过程。

1. 自诊断测试扫描过程。为保证设备的可靠性,及时反应所出现的故障, PLC 都具有自监视功能。自监视功能主要由时间监视器完成。 WDT 是一个硬件定时器,每一个扫描周期开始前都被复位。 WDT 的定时可由用户修改, 一般在 100~200ms 之间。其它的执行结果错误可由程序设计者通过标志位进行处理。

2. 与网络进行通信的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程,配有网络的 PLC 系统才有通信扫描过程,这一过程用于 PLC 之间及 PLC 与上位计算机或终端设备之间的通信。 3. 用户程序扫描过程。机器处于正常运行状态下,每一扫描周期内部包换扫描过程。该过程在机器运行中是可控的, 即用户可以通过软件进行设定。用户程序的长短, 会影响过程所用的时间 . 4. 读输入与写输出扫描过程。机器在正常运行状态下,每一时间,每个扫描周期内都包含这个扫描过程。该过程在机器运行中是否被执行是可控的。 CPU 在处理用户程序时, 使用的输入值不是直接从输入点读取的运算的结果也不直接送到实际输出点, 而是在内存中设置了两个映像寄存器:一个为输入映像寄存器, 另一个为输出映像寄存器。用户程序中所用的输入值是输入映像寄存器的值, 运算结果也放在输出映像寄存器中。在输入扫描过程中, CPU 把实际输入点的状态锁入到输入映像寄存器; 在输出过程中, CPU 把输出映像寄存器的值锁定到实际输出点。为了现场调试方便, PLC 具有 I/O控制功能,用户可以通过编程器封锁或开放 I /O 。封锁 I /O 就是关闭 I /O 扫描过程。

在读输入阶段, CPU 对各个输入端子进行扫描, 通过输入电路将各输入点的状态锁入输入映像寄存器中。紧接着转入用户程序执行阶段, CPU 按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描, 根据输入映像寄存器和输出映像寄存器的状态执行用户程序, 同时将执行结果写入输出映像寄存器中。在程序执行期间, 即使输入端子状态发生变化, 输入状态寄存器的内容也不会改变—输入端子状态变化只能在下一个工作周期的输入阶段才被集中读入。在写输出阶段, 将输出映像寄存器的状态集中锁定到输出锁存器, 再经输出电路传递到输出端子。由上述分析得出循环扫描有如下特点:

(一 ) 扫描过程周而复始地进行,读输入、写输出和用户程序是否执行是可控的。

(二 ) 输入映像寄存器的内容是设备驱动的,在程序执行过程中的一个工作周期内输入映像寄存器的值保持不变, CPU 采用集中输入的控制思想, 只能使用输入映像积存的值来控制程序的执行。

(三 ) 程序执行完后的输出映像寄存器的值决定了下一个扫描周期的输出值,而在程序执行阶段, 输出映像寄存器的值即可以作为控制程序执行的条件, 同时又可以被程序修改用于存储中间结果或下一个扫描周期的输出结果。此时的修改不会影响输出锁存器的现在输出值, 这是与输入映像寄存器完全不同的。

各个电路和不同的扫描阶段会造成输入和输出的延迟, 这是 PLC 的主要缺点。各 PLC 厂家为了缩小延迟采取了很多措施, 编程人员应对所使用型号的 PLC 的延迟时间的长短很清楚, 它是进行 PLC 选型时的重要指标。

2.3 PLC主要功能

PLC 的外部设备中,最重要的就是编程器,它用来对用户程序进行写入,检查,修改和调试,也可以在线监视 PLC 的运行,它经过编程器接口与 CPU 联系,完成人 -机对话。目前, 有很多 PLC 都可以利用微型计算机作为编程工具, 这时应配上相应的编程软件及接口,

由于微机的强大功能,使 PLC 的编程和调试更为方便。

另外, PLC 的外部设备中还包括打印机:在用户程序编制阶段用来打印带注解的梯形图或指令语句表程序,以利于维修和系统的改造 ;外存储器:存储部分程序或改变生产工艺流程时需要调用的程序, 它所存的程序也可重新装入内存, 有利于 PLC 的内存程序的恢复; EPROM 写入器:用语将用户程序写入到 EPROM 中去, 它提供了一个非易失性的用户程序保存方法。

PLC 是一种微机控制系统,工作原理也与微机相同,但它在应用时一般将其等效成输入, 输出和内部控制电路三部分。输入部分用于接受被控设备的信息或操作命令等外部信息或操作命令等外部输入信息。输入接线端是 PLC 与外部的开关, 按钮, 传感器转换信号等连接的端口, 每个端子可等效为一个内部继电器线圈, 线圈号即输入接点号, 这个由接到输入端的外部信号来驱动,其驱动电源可由 PLC 的电源部件提供,也可由独立的交流电源供给, 每个输入继电器可以有无数多个内部触电(动合,动断的形式均可) ,供用户设计 PLC 的内部控制电路时使用。

内部控制电路是是用户根据控制要求编制的程序,作用是运算和处理由输入部分得到的信息并判断应产生哪些输出。 PLC 的程序一般用梯形图表示,而梯形图是以继电器控制的电气原理图演变而来的, PLC 中的动合、动断触点、线圈等概念与继电器控制电路相同,在 PLC 内部还有定时器、技术器、移位器、内部辅助继电器等。继电器控制系统中没有器件, 他们的线圈自动合, 动断触点只能在 PLC 内部控制电路中使用, 如要与外部电路相连, 则必须通过输出部分。

输出部分作用是驱动外部负载,在 PLC 内部,有若干能与外部设备直接相连的输出继电器(有继电器形、双向硅形,晶体管形等三种形式) ,它也有无限多个软件实现的动合,动断触点, 可在 PLC 内部控制电路中使用, 但对应每个输出只有一个硬件的动合触点与之相连, 用以驱动需要操作的外部负载,外部复杂的驱动电源接在输出公共端(COM )上。

总之, 在使用 PLC 时, 可以把输入端为一个继电器线圈, 其相应的继电器结点可以在内部控制电路中使用, 而输出端又可以等效为内部输出继电器的一个动合触点, 驱动外部设备。 PLC 一般采用循环扫描方式工作,在 PLC 加电后,先进行初始化处理、开始运行之后, 串行的执行器存储器中的程序。 PLC 的内部工作过程用图表示为如本章末之图:

用 PLC 设计一个控制系统时,必须知道有一个输入信号后 PLC 要经过多长时间才能有一个对应的输出信号, 这样才能精确的解决系统各个不见之间配合问题。从 PLC 受到一个输入信号到 PLC 向输出端输出一个控制信号所需的 PLC I/O响应时间,一般在设计系统时都要对此进行一定的考虑。

第三章 PLC 的交通信号灯系统设计

3.1 需求分析

按照城市交通控制的需要,本文讨论了用 PLC 实现交通信号灯正常时序控制方式。

交通灯控制具体要求:

启动 I0.0

东西绿灯 Q东西黄灯 Q4.1

东西红灯 Q4.2

南北绿灯 Q4.3

南北黄灯 Q4.4

南北红灯

3.2 流程图如下:

3.3程序梯形图设计:

网络 1:启动控制交通灯处于工作状态

M 2.1

I0.0I0.1

I0.2

( )

M 2.1网络 2:控制交通灯是否为下班状态 , 即黄灯常闪状态

M 2.2

I0.2I0.1

I0.0

( )

M 2.2网络 3:南北红灯记时 , 30 s后启动 T0, 当 T1为 1时红灯亮

M 2.1

(SD) T0S5T#30 S

网络 4:东西红灯记时 , 30 s后启动 T1, 当 T0为 0时红灯亮

(SD) T1S5T#30 S

网络 5:东西绿灯长亮记时, 25 s后启动 T2, 绿灯闪

M 2.1

(SD) T2S5T#25 S

网络 6:东西绿灯闪亮记时, 3 s后停止

(SD) T3S5T#3 S

网络 7:东西黄灯与南北黄灯记时 , 同时亮、同时灭 , 共计 2 s

T3(SD )

S5T#2 S

网络 8:南北绿灯长亮记时 , 25 s后启动 T5

T0(SD )

S5T#25 S

网络 9:南北绿灯闪亮记时 , 3 s后启动 T6

T5(SD )

S5T#3 S

网络 10:南北黄灯与东西黄灯记时 , 同时亮、同时灭 , 共计 2 s

T6(SD )

S5T#2 S

网络 11:输出信号 Q 4.5控制南北红灯 , 当 T0为 0时灯亮

M 2.1( )

Q 4.5

T0网络 12:输入信号 Q 4.2控制东西红灯 , 当 T0为 1时灯亮

T0( )

Q 4.2

T2Q 4.5T2( )

Q 4.0

T3T10

T6T3T4( )Q 4.1

T7( )

Q 4.4

M 2.2T10

控制说明

信号灯的动作受开关总体控制,按一下起动按钮,信号灯

系统开始工作。

第四章总结

4.1程序调试

经过设计, 想一次性把程序完成是非常难的, 在调试中就出现了不少的错误。

刚开始的时候把程序写进去然后运行却发现有些灯亮不起来而且在完成了一个

周期后就循环不起来了。那时真的不知道从哪里入手, 只好一条一条地检查才发

现了一条指令把常闭写成了输出真正的输出口就没有收到信号了。虽然找错误是

一个十分枯燥无味的工作, 但只要你耐心的去做的话, 你肯定能学到很多有用的

东西。

4.2 收获和体会

通过这次毕业设计, 使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决问题

全面系统的锻炼。使我在 PLC 的基本原理、 PLC 应用系统开发过程,以及在常用

编程设计思路技巧 (特别是汇编语言) 的掌握方面都能向前迈了一大步, 为日后

成为合格的应用型人才打下良好的基础。

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