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1、课程设计课程名称称： PLCC的原理理与应用用 题 目： 基基于PLLC的交交通灯控控制系统统系、专业业：电气气自动化化目 录摘要3一、 系系统总体体方案设设计31.1 系统设设计任务务要求31.2系统总总框图41.3系统工工作原理理41.4 方案论论证与比比较441.4.1PLLC控制制交通灯灯41.4.2FPGGA控制制方式51.4.3单片机机82555扩展展方式661.4.4单片片机744LS1164扩扩展方式式66二、硬件件设计72.1 PLLC简介介72.2 红绿绿灯显示示电路设设计882.3 倒计计时电路路992.4报警提示示电路9三、 软软件设计计103.1程程序设计计思想103
2、.2系系统程序序流程图图103.3 PLCC梯形图图编程优优点111四、 系系统调试试与仿真真11五、心得得体会122参考文献献13附录1整整机原理理图114附录2本本交通灯灯设计系系统源程程序114摘要：本本文论述述了基于于PLCC的交通通灯模拟拟控制系系统, 该系统统根据实实际公路路交通灯灯情况进进行东西西和南北北方向的的切换控控制，通通过数码码管显示示和箭头头指示来来指挥车车辆的轮轮流流通通，采用用高亮度度数码管管和发光光二极管管模拟交交通灯的的实际情情况。该该系统具具有贴近近生活、实实用性强强、操作作简单、扩扩展性好好等特点点。关键词：PLCC; 交通通灯; 模拟控控制一、系统统总体方
3、方案设计计1.1系系统设计计任务要要求1.1.1任务务 设计计并制作作一个能能对东、西西、南、北北方向进进行控制制和显示示的一个个自动化化交通灯灯系统。1.1.2要求求（1）基基本要求求控制功功能：能能分别对对东、西西、南、北北四个方方向进行行合理的的控制，其其中向右右转要求求能够一一直通行行；显示功功能：能能实现显显示当前前倒数的的时间。采采用七段段LEDD数码管管来显示示；报警功功能：当当其中某某个方向向的灯坏坏了或者者某个线线路有问问题时，能能够及时时报警。（2）发发挥部分分能实时时测定车车辆的数数量；能根据据车辆的的数量合合理变更更不同的的通行方方案；其他功功能。1.2 系统总总框图F
4、X0N信号灯控制倒计时显示键盘报警输出图1.22.1 系统总总方框图图1.3 系统工工作原理理本系统采采用FXXON系系列PLLC作为为主控器器，设计计的最小小交通灯灯模拟系系统。硬件方面面：红绿绿灯指示示、倒计计时显示示采用高高亮度发发光二极极管和数数码管。软件方面面：使用用PLCC的普通通I/OO口进行行数据传传送，完完成数码码管送数数和红绿绿灯箭头头指示，实实现模拟拟交通灯灯指挥系系统。南北方向向倒计时时显示和和红绿灯灯指示状状态一致致，东西西方向倒倒计时显显示和红红绿灯指指示状态态一致。因因此可以以用7个I/O口作作为数码码管送数数。用6个I/0口作作为红绿绿黄灯指示示信号的的传送，用
5、用一个普普通I/O口输输出一个个CMOOS逻辑辑电平点点亮右行行绿灯，使使右行车车辆一直直可以通通行；用用一个普普通I/O口作作为报警警信号输输出提醒醒。1.4方方案论证证与比较方案一：PLCC控制交交通灯此方案选选用三菱菱FX00N系列列PLCC作为核心心控制器器。PLLC可编编程控制制器核心心是一台台微型计算算机，它它是专为为工业环环境应用用而设计计制造的的计算机机。它具具有高可可靠性丰丰富的输入/输出接接口，并并且具有有较强的的驱动能能力；它采用用一类可可编程的的存储器器，用于于其内部部存储程程序，执执行逻辑辑运算,顺序控控制，定定时，计计数与算算术操作作等面向向用户的的指令，并并通过数
6、字字或模拟拟式输入入/输出出控制各各种类型型的机械或或生产过过程;该该控制系系统由启启动按钮钮、复位位按钮、PPLC控控制器件件、东西西通道的的灯指示示与计时时、南北北通道的的灯指示示与计时时、定时时器组成成。它采采用模块块化结构构，编程程简单，安安装简单单，维修修方便。如图所示示是PLLC硬件件系统结结构框图图输入电路电源ROMCPURAM输出电路编程器或外围设备图1.44.1 系统结结构框图图方案二：FPGGA控制制方式 此方案采采用FPPGA作作为主控控器，采用状状态设计计，每来来一个时时钟1HHz脉冲冲倒计时时数码减减一和箭箭头指示示；用5500HHZ的时时钟频率率扫描数数码管显显示,
7、 用122MHZZ时钟分分频成两两个时钟钟频率。FPGA除了完成交通灯控制、存储和显示功能外，还可进行人机交互，实现定时器延时可调。交通灯控制系统的原理框图如图1.5.2所示。它主要由箭头指示、倒计时显示、语音提示、FPGA控制器、键盘、定时器、译码器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。状态转换换过程：表1.44.1 状态转转换过程程状态直行灯（南南北）左转灯（南南北）直行灯（东东西）左转灯（东东西）有效状态态时间红黄绿红黄绿红黄绿红
8、黄绿S010010010000160S110010011000140S210010000100130S31001100110010S410000110000115S51101100100015S600100110000145S70110111000015 图1.4.2交通灯灯控制系系统的原原理框图图方案三：单片机机82555扩展展方式此方案采采用MSSC-551系列列单片机机ATSSC511和可编编程并行行I/OO接口芯芯片82255AA为中心心器件来来设计交交通灯控控制器，实实现了能能根据实实际车流流量通过过80551芯片片的P11口设置置红、绿绿灯指示示；红绿绿灯循环环点亮，倒倒计时显显示
9、（交交通灯信信号通过过PA口口输出，显显示时间间直接通通过82255的的PC口口输出至至双位数数码管）；车辆闯闯红灯报报警；绿绿灯时间间可检测测车流量量并可能能过双位位数码管管显示。本本系统实实用性强强、操作作简单、扩扩展功能能强。总总体方框1.4.3下：图1.44.3 总体体方框图图方案四：单片机机 744LS1164扩扩展方式式本设计采采用MSSC-551系列列单片机机AT889S551和串串入并出移位位寄存器器74LLS1664作为为主要控控制器件件。只需需用普通通I/OO口模拟拟时钟和和数据传传送口即即可对774LSS1644进行送送数控制制。根据据实际交交通灯控控制系统统本设计计共需
10、112个普普通I/O口，留留有大量量I/OO口来扩扩充其他他创新设设计和优优化设计计。方案比较较：方案一该该设计采采用PLLC控制制器件作作为系统统的控制制核心，模块化结构，编程简单，安装简单由于PLC可靠性高，抗干扰能力强，适应性好，功能完善，接中多样，程序简单。方案二该该设计采采用FPPGA（现现场可编编程逻辑辑门阵列列）作为为系统的的控制核核心，由由于FPPGA具具有强大大的资源源，使用用方便灵灵活，易易于能扩扩展进行行功，特特别是结结合了EEDA，可可以达到到很高的的效率，系系统的多多个部件件如分频频器电路路，定时时器电路路，译码码器电路路等，都都可以集集成到一一块芯片片上，大大大减小
11、小了系统统的体积积，并且且提高了了系统的的稳定性性，但硬硬件设计计复杂成成本较高高，适合合大型系系统设计计和实际际应用系系统设计计。方案三该该电路本本设计采采用MSSC-551系列列单片机机ATSSC511和可编编程并行行I/OO接口芯芯片82255AA为中心心器件来来设计交交通灯控控制器，单片机技术比较成熟，开发过程中可以利用的资源和工具丰富、价格便宜、成本低。但此方案占用硬件资源多、调试过程复杂。方案四采采用单片片机 774LSS1644扩展方方式。此此方案通通用性强强，硬件件设计容容易，编编程简单单，功能能强大，也也可日后后扩展其其他功能能模块，但但电路图图过于复复杂，设设计难度度大，调
12、调试过程程复杂。综合比较较后，确确定采用用第一种方案案设计。二、硬硬件设计计2.1PLCC的简介介PLC即即可编程程控制器器（Prrogrrammmablle llogiic CConttrolllerr，是指指以计算算机技术术为基础础的新型型工业控控制装置置。PLLC是一一种数字字运算操操作的电电子系统统，专为为在工业业环境应应用而设设计的。它它采用一一类可编编程的存存储器，用用于其内内部存储储程序，执执行逻辑辑运算,顺序控控制，定定时，计计数与算算术操作作等面向向用户的的指令，并并通过数数字或模模拟式输输入/输输出控制制各种类类型的机机械或生生产过程程.“PPLC是是一种专专门为在在工业环
13、环境下应应用而设设计的数数字运算算操作的的电子装装置。它它采用可可以编制制程序的的存储器器，用来来在其内内部存储储执行逻逻辑运算算、顺序序运算、计计时、计计数和算算术运算算等操作作的指令令，并能能通过数数字式或或模拟式式的输入入和输出出，控制制各种类类型的机机械或生生产过程程。PLLC及其其有关的的外围设设备都应应该按易易于与工工业控制制系统形形成一个个整体，易易于扩展展其功能能的原则则而设计计。”PLC引引脚示意意图如下下：图2.11.1 FXOON引脚脚图2.2 红绿灯灯显示电电路设计计此显示电电路为公公共模块块。由11位高亮度度的共阴阴极数码码管组成成，所有有段码位位选都设设计为高高电平
14、点亮亮；红绿绿灯指示示由高亮亮度的发发光二极极管组成成，电路路设计成成均压均均流形式式，以保保证二极极管发光光亮度一一样。如如图所示示是电路路的原理理图：图2.22.1 红绿灯灯显示电电路2.3倒倒计时电电路图2.33.1 倒计计时电路路2.4报报警提示示电路图2.44.1 报警警电路三、 软软件设计计3.1程程序设计计思想本交通灯灯设计使用用FX00N系列列的PLLC作为为主控器器。采用用梯形图图作为编编程语言言，发挥挥梯形图图的灵活活性和模模块化来来优化设设计。采用并行行通信，使使数据一一位接一一位地顺顺序传送送，通信信线路简简单，特特别适用用远距离离通信。本系统使使用FXX0N系系列的P
15、PLC的的普通II/O口口进行数数据传送送，完成数数码管送送数和红红绿黄灯灯指示，实实现模拟拟交通灯灯指挥系系统。南南北方向向倒计时时显示和和红绿灯灯指示状状态一致致，东西西方向倒倒计时显显示和红红绿灯指指示状态态一致。东西南北方向红绿灯指示，所以红绿黄灯指示用6个I/O口传送数据，再用一个I/O口输出一个低电平点亮右行灯，让右行车辆一直通行。3.2系系统程序序流程图图开始初始化倒计时显示与红绿灯指示子程序按键处理子程序报警子程序红绿灯指示子程序倒计时显示子程序图3.22.1主主程序流流程图3.3 PLCC梯形图图编程优点点PLC的的梯形图图程序一一般采用用顺序控控制设计计方法。这这种编程程方
16、法很很有规律律，很容容易掌握握。对于于复杂的的控制系系统，梯梯形图的的设计时时间比设设计继电电器系统统电路图图的时间间要少得得多。 梯形图是是使用得得最多的的可编程程序控制制器的编编程语言言，其电电路符号号和表达达方式与与继电器器电路原原理图相相似，梯梯形图语语言形象象直观，易易学易懂懂，熟悉悉继电器器电路图图的电气气技术人人员只要要花几天天时间就就可以熟熟悉梯形形图语言言，并用用来编制制用户程程序。 梯形图语语言实际际上是一一种面向向用户的的一种高高级语言言，可编编程序控控制器在在执行梯梯形图的的程序时时，用解解释程序序将它“翻译”成指令表表后再去去执行。四、整机机系统调调试进行通电电测试，
17、看看电源是是否正常常工作，主主要测试试点电压压电流是是否正常常，如不不正常可可分析具具体电路路和模块块，一一一排解直直到工作作电压正正常；测测试主要要芯片电电源引脚脚是否达达到正常常工作电电压。确确保成功功完成硬硬件调试试的整个个过程后后。进行软硬硬件调试试，先分分模块调调试，然然后整机机调试。确确保子程程序模块块正常的的情况下下，调试试整机系系统。PLC系系统的硬硬件调试试和软件件调试是是不能分分开的，许许多硬件件错误是是在软件件调试中中被发现现和纠正正的。但但通常是是先排除除明显的的硬件故故障以后后，再和和软件结结合起来来调试以以进一步步排除故故障。可可见硬件件的调试试是基础础，如果果硬件
18、调调试不通通过，软软件设计计则是无无从做起起。本文文结合作作者在单单片机开开发过程程中体会会，讨论论硬件调调试的技技巧。.五、心得得体会通过此次次的设计计，我们们学到了了很多知知识，跨跨越了传传统方式式下的教教与学的的体制束束缚，在在设计的的过程中中，通过过查资料料和搜集集有关的的文献，培培养了自自学能力力和动手手能力。并并且由原原先的被被动的接接受知识识转换为为主动的的寻求知知识，这这是学习习方法上上的一个个很大的的突破。在在以往的的传统的的学习模模式下，我我们可能能会记住住很多的的书本知知识，但但此次设设计，我我们学会会了如何何将学到到的知识识转化为为自己的的东西，学学会了怎怎么更好好的处
19、理理知识和和实践相相结合的的问题。在设计的的过程中中也学到到了做任任何事情情所要有有的态度度和心态态。做学学问要一一丝不苟苟，对于于发展过过程中出出现的任任何问题题和偏差差都不要要轻视，要要通过正正确的途途径去解解决，在在做事情情的过程程中要有有耐心和和毅力，不不要一遇遇到困难难就打退退堂鼓，只只要坚持持下去就就可以找找到思路路去解决决问题。在在学习工工作中要要学会与与人合作作，认真真听取同同组人员员的意见见，这样样做起事事情来就就可以事事半功倍倍。在本本次设计计中，本本组人员员充分发发挥团队队精神，精精密的合合作让我我们克服服一个又又一个困困难与疑疑惑，三三个人互互相信任任、互相相配合、分分
20、工合作作。在顺顺境时相相互提醒醒保持冷冷静，逆逆境时相相互鼓励励共度难难关，出出现问题题时不相相互埋怨怨。这种种团队精精神不仅仅有利于于本次设设计的成成功完全全，对我我们今后后的人生生路也有有重大启启示作用用。总之，此此次课程程设计过过程中，我我们收获获了很多多，电子子设计制制作能力力、应变变能力、创创新能力力、学习习能力等等得到提提高，心心理素质质得到锻锻炼，团团队精神神得到加加强等等等收益促促进我们们综合能能力大大大提高，因因此，本本次设计计应是我我们学电电子生涯涯重大转转折点，它它为我们们的这学学期结尾尾画上了了完美的的句号。参考文献献1 李全利利等编著著单片机机原理及及应用技技术（第第
21、2版）高等教育出版社2004.112周周立功等等编著单片机机实验与与实践. 北京京航空航航天大学学出版社社20004.83林林志琦等等编著基于PProtteuss的单片片机可视视化软硬硬件仿真真. 航空空航天大大学出版版社.220066.94杨杨素行.模拟电电子技术术基础简简明教程程(第二二版)M.北京:高等教教育出版版社,2200555 俞国亮亮等编著著.PLCC原理与与应用(三菱FFX系列列21世世纪高职职高专规规划教材材)/电电气自动动化应用用电子技技术系列列清华华大学出出版社,20005.6潘潘松等编编著.EDAA技术实实用教程程（第二二版）.科学出版版社.220055附录1：整机原原理图整机原理理图19