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XX职业技术学院毕业论文（设计）开题报告书开题时间：2012年10月10号学生姓名张XX专业班级10级机电一体化1班指导教师孙XX课题名称基于PLC的数字电子钟设计课题来源教师命题1．课题研究的意义及现状分析：可编程控制器(ProgrammableLogicalController)是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。PLC自身具有完善的功能，模块化的结构，以及开发容易、操作方便、性能稳定、可靠性高的特点和较高的性价比，使其在工业生产中的应用前景广阔，而且随着集成电路的发展和网络时代的到来，PLC必将能够有更大的用武之地。2．课题拟采用的方案和技术路线：本课题设计方案为：数控部分用PLC带动数模转换芯片提供PLC自身具有完善的功能线拟采用的技术路线：（1）采用PLC作为整机的控制单元，利用4×4键盘输入数字量，通过控制单元输出数字信号。（2）经过D/A转换器（DA0832）输出模拟量。（3）经过运算放大器隔离放大，控制输出功率管的基极，随着输出功率管的基极电压的变化，间接地改变输出电压的大小。3．课题计划及进度安排：01~02周：查寻收集资料，了解单片机原理，引脚及参数功能，学习与掌握PLC线路模版的设计，为毕业设计打下基础，并写出开题报告。03~04周：确定控制方案，构思硬件电路。05~06周：毕业实习，每天写实习日志，实习结束后写出实习报告。07~10周：绘制PLC的版图以及设计出软件程序，并进行上机调试。11~12周：撰写毕业设计说明书（毕业论文），打印装订说明书，准备毕业答辩。4.参考文献1．《可编程控制器实用技术》王兆义主编机械工业出版社2．《流行PLC实用程序及设计》贺哲荣主编西安电子科技大学出版社3．《电气控制与可编程序控制器技术》史国生主编化学工业出版社4．《可编程控制器应用技术》张万忠主编化学工业出版社5．《电器控制及可编程控制器》张凤珊主编中国轻工业出版社学号：XXXXXXXXX密级：XX职业技术学院毕业论文(设计)姓名张法学科专业机电一体化研究方向PLC设计指导教师孙长运完成时间2013年4月数字式可调稳压电源毕业论文（设计）承诺书本人郑重承诺：1、本论文（设计）是在指导教师的指导下，查阅相关文献，进行分析研究，独立撰写而成的。2、本论文（设计）中，所有实验、数据和有关材料均是真实的。3、本论文（设计）中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或机构已经撰写发表过的研究成果。4、本论文（设计）如有剽窃他人研究成果的情况，一切后果自负。毕业论文（设计）作者签名：签字日期：年月日毕业论文（设计）版权使用授权书本论文作者完全了解亳州职业技术学院有关保留、使用论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权亳州职业技术学院可以将论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。论文作者签名：指导教师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日目录-2-第1章PLC控制的数字显示电子钟................................11.1设计目的...................................................11.2设计要求...................................................21.3电子钟的显示数值范围、PLC控制的硬件接口及软件设计..........41.4数字电路CD4511的原理（引脚及功能）........................6第2章程序设计................................................72.1数字显示电子钟主程序.......................................82.2梯形图....................................................102.3接线图....................................................12结论......................................................13致谢......................................................14参考文献......................................................15-3-[摘要]本文是介绍采用三菱FX2－40MRCD4511PLC编写数字显示电子钟，显示器采用七段LED显示器，共接入6位，从左至右分别表示秒、时、分的个、时位。采用BCD码驱动器CD4511把PLC输出的时、分、秒等显示BCD码变换成对应的显示器所要求的7段驱动信号。由于显示位数较多，故显示采用动态显示方式，PLC的输出类型为晶体管源输出（正逻辑），其中输出端子Y0～Y3输出第一组显示器的BCD信号，Y10～Y13输出第二组显示器的BCD信号，Y4～Y7依次为各组显示器的选通信号。关键词：PLC，驱动器,晶体管前言可编程控制器(ProgrammableLogicalController)是在计算机技术、通信技术和继电器控制技术的发展基础上开发起来的，现已广泛应用于工业控制的各个领域。它以微处理器为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。PLC自身具有完善的功能，模块化的结构，以及开发容易、操作方便、性能稳定、可靠性高的特点和较高的性价比，使其在工业生产中的应用前景广阔，而且随着集成电路的发展和网络时代的到来，PLC必将能够有更大的用武之地。-2-第1章PLC控制的数字显示电子钟1.1设计目的1.熟悉集成电路的引脚安排。2.掌握各芯片的逻辑功能及使用方法。3.了解数字钟的组成及工作原理。4.熟悉数字钟的设计与制作。1.2设计要求1．设计指标时间以24小时为一个周期；显示时、分、秒；有校时功能，可以分别对时及分进行单独校时，使其校正到标准时间；计时过程具有报时功能，当时间到达整点前5秒进行蜂鸣报时；为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表针时间基准信号。2．设计要求画出电路原理图（或仿真电路图）；元器件及参数选择；电路仿真与调试；3．制作要求自行装配和调试，并能发现问题和解决问题。4．编写设计报告写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。1.3电子钟的显示数值范围、PLC控制的硬件接口及软件设计1．电子钟的显示数值范围电子钟显示的内容通常有月、日、星期、时、分、秒等。本系统只显示月、日、时、分、秒，采用七段显示器显示各位数字，显示数值的范围如表1所示。表格括号中的数字表示显示的数字范围，×表示不显示状态。月份显示共有1～12这十二种数字。月的个位显示数的基本值为0～9，月份的十位数字显示1或不显示。日的个位显示值为0～9，日的十位有×、1、2、3四种情况。时的显示有12小时和24小时之分，取24小时显示，则时的个位显示为0～9，时的十位显示为×、1、2。分和秒的显示数字完全相同，在实际显示情况下，秒值不一定显示，而以∶的闪动形式来表示，-3-闪动频率为1Hz。分显示值为00～59，分的个位显示值为0～9，分的十位显示为0～5六个数字。2．PLC控制硬件接口用PLC实现电子钟的硬件接口电路如图1所示。图中PLC采用三菱FX2－40MR，显示器采用七段LED显示器，共接入两组共8位，其中第一组（上面）4位用来表示小时、分,从左至右分别表示月的十位、月的个位、日的十位、日的个位。采用BCD码驱动器CD4511把PLC输出的月、日、时、分等显示BCD码变换成对应的显示器所要求的7段驱动信号。由于显示位数较多，故显示采用动态显示方式，PLC的输出类型为晶体管源输出（正逻辑），其中输出端子Y0～Y3输出第一组显示器的BCD信号，Y10～Y13输出第二组显示器的BCD信号，Y4～Y7依次为各组显示器的选通信号。图中秒信号输出为1Hz方波，可作秒点∶闪动信号，与电子手表中的秒点闪动相同，表示在走时；图中的时信号输出为一脉冲，表示整点小时时刻到的定时脉冲信号，可作控制用，如每小时放一次音乐控制。3．软件设计本系统采用软件定时，在程序的控制下得到月、日、时、分信号，由PLC输出端输出BCD码，通过驱动器驱动各7段显示器。系统软件分为主程序和中断服务程序，分别如图2、图3所示。在执行正常的程序运行前，应用键操作输入月、日、时、分秒信息，才能使PLC在下个正确的时刻开始执行计时程序。初始化开中断等待中断开始执行计时程序。-4-1）主程序主程序主要完成月、日、时、分、秒等数据寄存器的初始化，设置中断指针及开放中断等功能。当然，当定时时钟只是PLC控制系统的一部分，则主程序还包括控制系统的其它控-5-制功能。FX2的中断有两种方式：外部输入信号触发中断及定时器中断。对外部输入信号触发中断，输入信号为X0～X5；对定时器中断，定时时间范围为10ms～99ms，定时器中断号为6～8。本系统采用定时器中断方式，定时时间为10ms，所以中断指针为I610，即每隔10ms就执行标号为I610后面的中断程序，并根据IRET指令返回。2）中断服务程序中断服务程序完成计时及月、日、时、分、秒等信次数，每10ms中断一次，若D2＝50表示为0．5秒，D2＝100表示为1秒，根据D2内容即可输出频率为1Hz的方波秒信号。其它分、时、日、月也有相应的存贮单元如数据寄存器D3、D4、D5、D6，各按相对应的关系进行计数。当分的存贮单元内容为60时，应输出时信号。月、日、时、分的显示采用动态显示，考虑到动态显示方式下，每位扫描间隔时间不能太长，不然会出现闪烁甚至走动现象，所以采用定时器中断（10ms）显示的方法，在中断服务程序中，执行一位LED的显示输出操作。显示子程序如图4所示。图中D0为第一组显示器的输出数据存储器，D1为第二组显示器输出数据存储器。-6-图四图4中显示输出采用带锁存的7段显示指令，指令梯形图如下：指令中参数K用于选择7段显示器数据输入、选通信号的正／负逻辑及显示单元的组数（1或2），它取决于PLC逻辑与7段显示逻辑的相互配合，其配合如表2、表3所示。-7-对二组4位显示，当7段显示的数据输入及选通信号的逻辑与PLC逻辑相同时，参数K取4。本系统为二组四位显示，且PLC为正逻辑，显示数据输入为正逻辑，选通信号为正逻辑，所以参数取4，即为K4。2.4数字电路CD4511的原理（引脚及功能）CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。CD4511是一片CMOSBCD—锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图2所示。其中abcd为BCD码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。a～g是7段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD4511显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观图3是CD4511和CD4518配合而成一位计数显示电路，若要多位计数，只需将计数器级联，每级输出接一只CD4511和LED数码管即可。所谓共阴LED数码管是指7