基于PLC控制交通灯设计毕业设计论文.doc
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1、泸 州 职 业 技 术 学 院毕 业 论 文基于PLC控制交通灯设计学生姓名毛建奎所 在 系机械工程系班 级2012级机电三班专 业机电一体化指导教师李庭贵讲师2014年10月5日指导教师评阅书指导教师评价:一、撰写(设计)过程1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神 优 良 中 及格 不及格2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度 优 良 中 及格 不及格3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力 优 良 中 及格 不及格4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性 优 良 中 及格 不及格5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况 优 良 中 及格 不及格二、论文(
2、设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)指导教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日评阅教师评阅书评阅教师评价:一、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良
3、 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格建议成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)评阅教师: (签名) 单位: (盖章)年 月 日教研室(或答辩小组)及教学系意见教研室(或答辩小组)评价:一、答辩过程1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况 优 良 中 及格 不及格2、对答辩问题的反应
4、、理解、表达情况 优 良 中 及格 不及格3、学生答辩过程中的精神状态 优 良 中 及格 不及格二、论文(设计)质量1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范? 优 良 中 及格 不及格2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)? 优 良 中 及格 不及格三、论文(设计)水平1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义 优 良 中 及格 不及格2、论文的观念是否有新意?设计是否有创意? 优 良 中 及格 不及格3、论文(设计说明书)所体现的整体水平 优 良 中 及格 不及格评定成绩: 优 良 中 及格 不及格(在所选等级前的内画“”)教研室主任(或答辩小组组长): (签名)年
5、 月 日教学系意见:系主任: (签名)年 月 日摘要随时代的发展,城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调,已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测,交通信号灯的控制与交通疏导的计算机综合管理系统,它是现代城市交通监控指挥中最重要的组成部分。随着城市机动车量的不断增加,许多大城市如北京、上海、南京等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公路,在高速公路建设完成的初期,它们也曾有效的改变交通状况。然而,随着交通量的快速增长和缺乏对高速道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
6、构造上的特点,也解决了城市高速道路的交通状况,必然受高速道路和普通道路耦合出交通状况的制约。所以,如何采用合适的控制方法,最大限度的利用好耗费巨资城市高速道路,缓解主干道与匝道,城市与周边地区的交通拥堵状况,越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。关键词:PLC可编程控制器、交通信号灯、可靠性高目录摘要1 11.1 课题背景11.2 课题意义11.3 本章小节22 系统功能及操作32.1 系统功能的确定32.1.1 基本功能32.1.2 扩展功能32.2 系统操作说明42.3 本章小节43 系统硬件设计实验板介绍53.1 芯片的选择53.2 实验板电路原理图63.3 功能电路分
7、析63.3.1 时钟电路63.3.2 复位电路63.3.3 键盘电路73.3.4 数码显示电路73.3.5 蜂鸣器电路83.4 本章小节84 系统软件设计94.1 数据单元分配94.1.1 数据存储单元分配94.1.2 标志位单元分配94.2 计时时钟实现的基本方法94.3 实现时钟程序设计步骤104.3.1 主程序模块设计104.3.2 计时子程序模块的实现114.3.3 显示子程序模块的实现124.3.4 时钟设定子程序模块的实现124.3.5 日期、定时设定子程序模块的实现124.4 程序说明124.4.1 定时器初值计算124.4.2 程序初始化124.4.3 误差分析及校正134.4
8、.4 实现闪动设定134.4.5 实现连续加1134.4.6 定时音与显示相冲突问题及解决方案134.5 本章小节135 系统调试14结束语15致谢16附录A:实验板原理图17附录B:程序清单18参考文献45第一章 设计任务分析1.1 课题背景单片机自1976年由Intel公司推出MCS-48开始,迄今已有二十多年了。由于单片机集成度高、功能强、可靠性高、体积小、功耗低、使用方便、价格低廉等一系列优点,目前已经渗入到人们工作和生活的方方面面,单片机的应用领域已从面向工业控制、通讯、交通、智能仪表等迅速发展到家用消费产品、办公自动化、汽车电子、PC机外围以及网络通讯等广大领域。单片机有两种基本结
9、构:一种是在通用微型计算机中广泛采用的,程序存储器和数据存储器共用一个存储器空间的结构,称为“冯诺依曼”(Von Neumann)结构。另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开,分别寻址的结构,称为“哈佛”(Harvard)结构,目前的单片机采用此种结构为多。本文讨论的单片机多功能时钟系统的核心是目前应用极为广泛的51系列单片机,配置了外围设备,构成了一个可编程的计时定时系统,具有体积小,可靠性高,功能多等特点。不仅能满足所需要求而且还有很多功能可供扩展,有着广泛的应用领域。1.2 设计任务1.3 课题意义在日常生活和工作中,我们常常用到定时控制,如扩印过程中的曝光定时等。早期常用的一些时间控
10、制单元都使用模拟电路设计制作的,其定时准确性和重复精度都不是很理想,现在基本上都是基于数字技术的新一代产品,随着单片机性价比的不断提高,新一代产品的应用也越来越广泛。大则可以构成复杂的工业过程控制系统,完成复杂的控制功能;小则可以用于家电控制,甚至可以用于儿童电子玩具。它功能强大、体积小、质量轻、灵活好用,配以适当的接口芯片,可以构成各种各样、功能各异的微电子产品。随着电子技术的飞速发展,家用电器和办公电子设备逐渐增多,不同的设备都有自己的控制器,使用起来很不方便。这些具有人们所需要的智能化特性的产品减轻了人的劳动,扩大了数字化的范围,为家庭数字化提供了可能。根据这种实际情况,设计了一个单片机
11、多功能时钟系统,它有基本的时间功能,还有定时功能,既可作为闹铃,也可扩展为定时对家电等电气产品的自动控制,可以避免多种控制器的混淆,利用一个控制器对多路电器进行控制;可增加温度传感器,进行实时温度显示,进一步扩展为利用不同的温度某些电气产品进行自动控制;也可增加湿度传感器,进行实时湿度显示,以便对湿度进行控制,方便人们的生活。1.4 本章小节本章主要介绍了课题背景、设计任务和课题意义,对单片机的优点及结构作了简要叙述,也对本系统的应用及概况进行了说明。第二章 系统功能及操作2.1 系统功能的确定2.1.1 基本功能系统具有时间、日期、三路定时功能,并可以对时间、日期、定时进行设定,有定时提示音
12、。要求计时精度尽量提高。显示格式为:时间:“时”(第1、2位)、“分”(第3、4位)、“秒”(第5、6位);日期:“年”(第1、2位,如2007年显示为07)、“月”(第3、4位)、“日” (第5、6位);定时:“时”(第1、2位)、“分”(第3、4位)、“状态标志”(第5、6位)。键盘及数码管排列如图2-1所示。2.1.2 扩展功能该系统可以增加温度传感器,实现温度测量,以实时显示温度,用1、2位数码管显示;还可以增加湿度传感器,实现湿度测量,以实时显示湿度,用5、6位数码管显示。多路定时器功能也可扩展为对多种家电等电气产品的自动控制,比如电饭煲等;也可利用温度对某些电气产品进行自动控制,比
13、如空调等;还可利用湿度传感器对湿度进行调节。如图2-1所示。图2-1 系统功能图2.2 系统操作说明(1)按K1键显示日期,3秒后自动返回时间显示,3秒内按K2键进入日期设置,此时年位闪烁,按K1键进行年位加1或连续加1调整。按K2键依次切换到月位、日位,分别按K1键进行月位、日位调整,日位设置好后,再按K2键保存日期设定值,并返回显示时间。(2)按K2键大于1秒进入时间设置,此时小时位闪烁,秒位自动清零,按K1键进行小时调整,按K2键切换到分钟位,按K1键进行分钟调整,分位设置好后,再按K2键保存时间设定值,并返回显示时间,按所设定的时间值进行计时。(3)连续按K3键显示3路定时及其开关状态
14、,当显示某一路定时时,3秒后自动返回时间显示,3秒内按K2键进入定时设置,设置同日期(5、6位显示00为当路定时关,显示01为当路定时开)。当路定时设置完后按K2键保存定时设定值并返回时间显示。(4)按K4键显示实时温度和湿度,5秒后自动返回时间显示。2.3 本章小节本章主要对本系统的基本功能和扩展功能进行了说明,也对本系统的系统的显示情况及操作作了详细说明。3 系统硬件设计实验板介绍3.1 芯片的选择本设计选用AT89S52芯片,它是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器,具有8K(0000H1FFFH)在线系统可编程Flash存储器。片上Flash允许程序存储器在线编程,也适于常规编程器
15、。在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash,使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供灵活、高效的解决方案。AT89S52具有以下标准功能:8K(0000H1FFFH)Flash,256字节(00HFFH)数据存储器(RAM),64K(0000HFFFFH)程序存储器(ROM),32位I/O口线,看门狗定时器,2个数据指针,三个16位定时器/计数器,一个6向量2级中断结构,全双工串行口内晶振及时钟电路。其中,数据存储器(RAM)用于存放各种运算的中间结果,作缓存和数据暂存,以及设置特征标志等。AT89S52的片内数据存储器用位寻址方式,最大寻址范围为256字节(00HFF
16、H)。按使用情况不同可分成低128字节(00H7FH)和高128字节(80HFFH)。其中低128字节为真正的RAM存储器,高128字节为特殊功能寄存器(SFR)区,如累加器ACC、程序状态字PSW、数据指针DPTR、程序计数器PC等。整个片内RAM区分布如图3-1所示。图3-1 片内RAM区3.2 实验板电路原理图实验板电路结构框图如图3-2所示,原理电路图(只有本设计所需部分)见附录A。图3-2 实验板结构框图3.3 功能电路分析3.3.1 时钟电路实验板的时钟振荡源电路如图3-3所示。其中JT 为11.0592MHz 的晶振,改变两电容CB的值即可对此晶振频率进行调节。该电路提供单片机工
17、作所需的振荡频率,计算定时器初值即需此晶振频率,在通信时也需知道晶振频率,以对波特率进行计算。图 3-3 时钟电路3.3.2 复位电路如图3-4所示为实验板的复位电路,当RESET 信号为低电平时,实验板为工作状态,当RESET信号为高电平时,实验板为复位或下载程序状态。由于AT89S52具有ISP 的功能,即可以通过并口线直接将程序下载到单片机内,因此, AT89S52 具有两种状态,下载程序状态和运行状态。该复位电路能实现上电自动复位,也能手动复位,一般复位时RESET应保持20毫秒以上高电平,此复位时间由接地电容控制。图 3-4 复位电路3.3.3 键盘电路如图3-5所示为阵列按键电路,
18、各设置及转换信号由此电路输入,实验板提供了16个按键,由P1口经SN74F244(驱动芯片)输出扩展成44的阵列按键,P1.0P1.3为行线,P1.4P1.7为列线。SN74F244有一片选信号线,当此口线为低电平时,A1A4与Y1Y4接通,反之,A1A4与Y1Y4断开。此键盘用扫描工作方式,若有键按下,则相应位端口被拉低为低电平,由于本系统只用了4个按键,所以只需对4个按键进行扫描。扫描时,先置P3.3口为高电平,向P1口送0EFH(MOV P1,#0EFH),再置P3.3口为低电平,读P1口(MOV A,P1),最后判断P1口低4位哪位是低电平,若某位为低电平,则相应按键被按下,如P1.0
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