七段碼數(shù)字鐘課程設(shè)計(jì)

1、目 錄1 系統(tǒng)概述21.1 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)43.1 系統(tǒng)的原理方框圖（略）43.2 主電路設(shè)計(jì)43.3 I/O接點(diǎn)地址分配53.4 編程元器件選型及地址分配64 軟件設(shè)計(jì)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(jì)心得20參 考 文 獻(xiàn)211 系統(tǒng)概述本設(shè)計(jì)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(jì)目的、設(shè)計(jì)內(nèi)容以及實(shí)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(jì)方案與工作原理介紹及應(yīng)用。第三章是硬件設(shè)計(jì)，即數(shù)字電子鐘的主電

2、路設(shè)計(jì)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(jì)，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(jì)心得即是本設(shè)計(jì)所取得的成果及其設(shè)計(jì)意義。針對(duì)本設(shè)計(jì)在制作過(guò)程所參考文獻(xiàn)及資料的統(tǒng)一說(shuō)明及介紹。1.1 數(shù)字鐘的設(shè)計(jì)目的本系統(tǒng)采用計(jì)數(shù)器、顯示器和校時(shí)電路組成。由LED數(shù)碼管來(lái)顯示PLC所輸出的信號(hào)。總體方案設(shè)計(jì)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(diǎn)(1) 選擇用戶(hù)輸入、輸出設(shè)備以及輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象

3、，這些設(shè)備屬于一般的電氣元件，選擇方法請(qǐng)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(duì)于保證整個(gè)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(diǎn)數(shù)、電源模塊以及特殊功能模塊的選擇等。(3) 設(shè)計(jì)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€(gè)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(jì)必須經(jīng)過(guò)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(shuō)明書(shū)、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(xiàn)圖。1.1.2 設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)本設(shè)計(jì)運(yùn)用SIMEINS

4、 S7200軟件控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了PLC電子時(shí)鐘的梯形圖。學(xué)習(xí)PLC的最終目的是能把它應(yīng)用到實(shí)際控制系統(tǒng)中去，若遇到實(shí)際的工業(yè)控制項(xiàng)目，需用PLC進(jìn)行控制，應(yīng)如何著手去設(shè)計(jì)一個(gè)控制系統(tǒng)。2 方案論證2.1 數(shù)字鐘設(shè)計(jì)方案論證目前常用的數(shù)字電子鐘控制方法有：?jiǎn)纹瑱C(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(lái)完成門(mén)信號(hào)的采集、運(yùn)行狀態(tài)控制和設(shè)定，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)和控制運(yùn)行的功能。本設(shè)計(jì)采用PLC控制方式，選用SIMEINS S7200 PLC作控制器，繼電器輸出，時(shí)間顯示用六個(gè)數(shù)碼管，完成本設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字電子鐘的控制。數(shù)字電子鐘是一個(gè)將“時(shí)”、“分”、

5、“秒”顯示于人的視覺(jué)器官的計(jì)時(shí)裝置。它的計(jì)時(shí)周期為24小時(shí)，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(shí)、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(hào)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(shí)(023)分（0059）秒（0059）十位個(gè)位十位個(gè)位十位個(gè)位數(shù)字120905090509(1) 由PLC控制的數(shù)字電子鐘由6個(gè)七段LED發(fā)光管組成。(2) 左邊兩個(gè)數(shù)碼管顯示023小時(shí),中間兩個(gè)數(shù)碼管顯示0059分,右邊兩個(gè)發(fā)光二極管顯示秒。(3）顯示時(shí)、分、秒，由于時(shí)鐘顯示范圍為00:00:0023:59:59，因此當(dāng)

6、到達(dá)23:59:59時(shí)，再過(guò)1秒將小時(shí)和分鐘各位復(fù)位到0。(4) 時(shí)、分、秒中間間隔的“:”用LED燈（24V）實(shí)現(xiàn)，并保持一直亮著的狀態(tài)。(5) 開(kāi)始狀態(tài)時(shí),顯示為00:00:00,啟動(dòng)以后開(kāi)始計(jì)時(shí)。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(kāi)始狀態(tài)時(shí),顯示為00:00:00,按下啟動(dòng)按鈕，啟動(dòng)以后開(kāi)始計(jì)時(shí)，控制器開(kāi)始計(jì)時(shí)工作；（2）能將時(shí)間顯示調(diào)整到當(dāng)前的時(shí)間；（3）設(shè)置相應(yīng)的手動(dòng)按鈕，使控制器使用更加方便。2.3.2 控制任務(wù)用六個(gè)七段數(shù)碼管分別顯示“秒個(gè)位”、 “秒十位”、“分個(gè)位”、“分十位”、“時(shí)個(gè)位”和“時(shí)十位”。設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)字電子鐘，用L

7、ED數(shù)碼管顯示當(dāng)前的時(shí)間，根據(jù)控制要求，需要顯示的時(shí)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(shí)：顯示范圍為0023，用兩只LED數(shù)碼管顯示。3 硬件設(shè)計(jì)3.1 系統(tǒng)的原理方框圖（略）3.2 主電路設(shè)計(jì)主電路設(shè)計(jì)如圖3-1所示：圖3-1 主電路圖3.3 I/O接點(diǎn)地址分配I/O地址代號(hào)名 稱(chēng)I/O地址代號(hào)名 稱(chēng)X0SB0運(yùn)行開(kāi)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(gè)位顯示Y1BB段顯示輸出Y11S2秒十位顯示Y2CC段顯示輸出Y12S3分個(gè)位顯示Y3DD段顯示輸出Y13S4分十位顯

8、示Y4EE段顯示輸出Y14S5時(shí)個(gè)位顯示Y5FF段顯示輸出Y15S6時(shí)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(xiàn)：COM1和COM2（Y0Y7所對(duì)應(yīng)的公共端）接24V直流電源“+”極，COM3（Y10Y15所對(duì)應(yīng)的公共端）和COM接24V電源“-”極。I/O接線(xiàn)如圖3-3所示：圖3-3 I/O接線(xiàn)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(hào)元器件名稱(chēng)代號(hào)元器件型號(hào)生產(chǎn)廠(chǎng)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(dòng)化科技有限公司13發(fā)光二極管LEDADM4無(wú)錫電熱電器公

9、司464選擇開(kāi)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(gè)位M121M122M123M124M125M126M127M128M129M130秒十位M133M134M135M136M137M138分個(gè)位M1M2M3M4M5M6M7M8M9M10分十位M13M14M15M16M17M18時(shí)個(gè)位M21M22M23M24M25M26M27M

10、28M29M30時(shí)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(gè)位M140M141M142M143M144M145M146秒十位M150M151M152M153M154M155M156分個(gè)位M40M41M42M43M44M45M46分十位M50M51M52M53M54M55M56時(shí)個(gè)位M60M61M62M63M64M65M66時(shí)十位M70M71M72M73M74M75M764 軟件設(shè)計(jì)4.1 主流程圖主流程圖如圖4-1所示：圖4-1 軟件設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)對(duì)“時(shí)”、“分

11、”、“秒”數(shù)字顯示的計(jì)時(shí)裝置，所以數(shù)字鐘與傳統(tǒng)機(jī)械鐘相比，具有走時(shí)準(zhǔn)確、顯示直觀(guān)、無(wú)機(jī)械傳動(dòng)裝置等優(yōu)點(diǎn)。在數(shù)字顯示方面，有集成的記數(shù)、譯碼電路，它可以直觀(guān)的驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)大型光電顯示，可以加一定的驅(qū)動(dòng)電路，采用白熾燈顯示系統(tǒng)，做起來(lái)也不困難。數(shù)字電子鐘是以不同的計(jì)數(shù)器為基本單元構(gòu)成的，它的用途十分廣泛，只要有計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)的存在，便要用到數(shù)字鐘的原理及結(jié)構(gòu)；同時(shí)在日期中，它以其小巧，價(jià)格低廉，走時(shí)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(ài)。采用PLC的定時(shí)中斷功能實(shí)現(xiàn)

12、定時(shí)，不僅定時(shí)精度高，編程簡(jiǎn)單，顯示效果穩(wěn)定可靠，具有較大的實(shí)用價(jià)值。普通本科類(lèi)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(shí)踐能力的各類(lèi)技術(shù)人才，人才培養(yǎng)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)必須有一定的實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)。我們通過(guò)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)的訓(xùn)練與鍛煉，才能在實(shí)踐中不斷鞏固和加深理論知識(shí)，提高獨(dú)立工作的能力和創(chuàng)新能力。通過(guò)數(shù)字電子鐘的設(shè)計(jì)與制作，我們能夠掌握一定的匯編語(yǔ)言知識(shí)并用于編寫(xiě)程序，掌握了定時(shí)與計(jì)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(dòng)手操作和實(shí)踐能力，學(xué)習(xí)并鞏固了程序設(shè)計(jì)的基本思路和方法。設(shè)計(jì)心得兩個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)很快就結(jié)束了，看看自己兩個(gè)星期的努力成果，心里感到格外欣慰。從最初的

13、無(wú)從下手，到分析設(shè)計(jì)，到最后的編程調(diào)試，一步步走來(lái)，知識(shí)一點(diǎn)點(diǎn)積累，最終完成了這份自己滿(mǎn)意的作品。這次課程設(shè)計(jì)使我把書(shū)本上的理論知識(shí)運(yùn)用到相關(guān)的具體內(nèi)容上，讓我自身的設(shè)計(jì)能力得到了培養(yǎng)和提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)查閱大量相關(guān)資料、自學(xué)、與同學(xué)交流，向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)。雖然經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲卻也同樣令人欣慰。在整個(gè)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹(shù)立了自己工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)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(dòng)手的能力，還培養(yǎng)了我在實(shí)際的工程設(shè)計(jì)中查閱專(zhuān)業(yè)資料、工具書(shū)和參考書(shū)，掌握工程設(shè)計(jì)手段和軟件工具，并能用設(shè)計(jì)報(bào)告表達(dá)設(shè)計(jì)思想和結(jié)果分析能力。使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中的探索的艱難和成功的喜悅。當(dāng)然，我所完成的這個(gè)作品仍不完美。例如，在修改時(shí)間的時(shí)候秒針應(yīng)停止計(jì)時(shí)等，這些問(wèn)題有待我在今后的學(xué)習(xí)過(guò)行程中