PLC控制的数字显示电子钟—毕业设计论文.doc
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1、毕业设计论文题目:PLC控制的数字显示电子钟摘 要 本文是介绍采用三菱FX240MRCD4511PLC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Y0Y3输出第一组显示器的BCD信号,Y10Y13输出第二组显示器的BCD信号,Y4Y7依次为各组显示器的选通信号。 第2章 PLC控制的数字显示电子钟为了保证计时的稳定及准确须由晶体振荡器提供表
2、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。2.3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112这十二种数字。月的个位显示数的基本值为09,月份的十位数字显示1或不显示。日的个位显
3、示值为09,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09,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,闪动频率为1Hz。分显示值为0059,分的个位显示值为09,分的十位显示为05六个数字。2PLC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FX240MR,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、
4、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Y0Y3输出第一组显示器的BCD信号,Y10Y13输出第二组显示器的BCD信号,Y4Y7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
5、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。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X0X5;对定时器中断,定时时间范围为10ms99ms,定时器中断号为68。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I61
6、0,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D250表示为05秒,D2100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。
7、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。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。 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
8、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 CMOS BCD锁存/7 段译码/驱动器,引脚排列如图 2 所示。其中a b c d 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
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