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1、 成绩 可编程逻辑控制器 课程设计报告 题 目 LED 灯数码显示控制 系 别 专业名称 班 级 学 号 姓 名 指导教师 目录 一、引言.4 二、系统总体方案设计.4 系统硬件配制及组成原理.4 PLC 各组成部件及作用.4 PLC 的分类.5 LED 数码管的结构及工作原理.6 系统变量定义及分配表.7 系统接线图设计.7 三、控制系统设计.8 控制程序设计思想.8 控制程序时序图设计.8 四、系统调试及结果分析.8 系统调试及解决的问题.8 结果分析.9 五、结束语.9 六、参考文献.9 附录.10 LED 数码显示控制 一、实验目的 了解并掌握 LED 数码显示控制中的应用及其编程方法
2、。二、控制要求 按下启动按钮后，由八组 LED 发光二极管模拟的八段数码管开始显示：一一显示各段，之后一次显示 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F 再返回初始显示，并循环不止。三、LED 数码显示控制的实验面板图：四、实验设备 1、安装了 STEP7-Micro/WIN32 编程软件的计算机一台 2、PC/PPI 编程电缆一根 3、锁紧导线苦干 五、实验步骤 1、根据上表进行输入输出接线；2、编写程序，并把程序输入 STEP7 中；3、检查输入程序无误以后，将程序下载到主机内，并且把 PLC 的工作模式达到 RUN 模式；4、拨动输入开关 SD，观察输出 LED 的
3、显示结果。输入 接线 SD 启动 输出 接线 A B C D E F G H A B C D E F G H 一、引言 可编程逻辑控制器课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。它需要学生统筹运用所学基本理论、基本方法对现实生活中的实际系统进行设计和调试。本课程设计是以 LED 数码管和 PLC 控制为基础，通过了解 PLC 的基本编程方法及 LED 数码管的原理，用顺序控制法实现：按下启动按钮，由八组 LED 发光二极管模拟的八段数码管开始显示，显示次序是 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F 再返回初始显示，并循环不止的控制要求。而实
4、验的目标为：8 个 LED 循环显示控制要求所要显示的内容。二、系统总体方案设计 系统硬件配制及组成原理 PLC 各组成部件及作用 PLC 的类型种类繁多，功能和指令系统也不尽相同，但其结构和工作方式大同小异。硬件系统有主机、I/O 接口、电源、编程器、I/O 扩展接口和外部设备接口等主要部分构成。1.主机 主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序储存器和用户程序集数据存储器。CPU 是 PLC 的核心，起着总指挥的作用，与通用微机CPU 一样，CPU 在 PC 系统中的作用类似于人体的神经中枢。其功能：（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存
5、器；（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；（3）诊断电源和 PC 内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；（4）在 PC 进入运行状态后：a）执行用户程序产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）b）进行数据处理分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务 c）更新输出状态输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）2.电源 PLC 的电源是指为 C
6、PU、存储器、I/O 接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电，PLC 通常使用 AC 220V 或 DC 24V 工作电源。他的电源模块为其他各功能模块提供 DC 5V、DC 12V、DC 24V 等各种内部直流工作电源。O（输入/输出）接口（I/O 模块：接口电路、I/O 映像存储器）CPU 与现场 I/O 装置或其他外部设备之间的连接部件。4.编程器 编程器是编制、调试 PLC 用户程序的外部设备，是人机交互的窗口。通过编程器可以把用户程序输入到 RAM 中，或者对 RAM 中已有程序进行编辑；通过编程器还可以对PLC 的工作状态进行监视和跟踪，对调试和试行用户程序非常有用。5.输入
7、/输出（I/O）扩展接口 I/O 扩展接口是 PLC 主机为了扩展输入/输出点数和类型的部件没输入/输出扩展单元、远程输入/输出扩展单元、智能输入/输出单元等都通过它与主机相连。6.外部 I/O 接口 外设 I/O 接口是 PLC 主机实现人机对话、机机对话的通道。PLC 的分类 现在比较习惯的 PLC 分类是按 I/O 点数分，一般分为三类：小型 PLC：小型 PLC 的 I/O 点数一般在 128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量 I/O 以外，还可以连接模拟量 I/O 以及其他各种特殊功能模块。中型 PLC：中型 PLC 采用模块化结构，其 I/O 点数一般
8、在 2561024 点之间。大型 PLC：一般 I/O 点数在 1024 点以上的称为大型 PLC。大型 PLC 的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能 LED 数码管的结构及工作原理 LED 数码管（LED Segment Displays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连 接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。led 数码管常用段数一般为 7 段有的另加一个小数点，还有一种是类似于 3 位“+1”型。位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10 位等等.，led 数码管根据 LED 的接法不同分为共阴和共阳两类，了解 LED的这些特性，对编程是很重要的
9、，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。LED 数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据 LED 数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。A、静态显示驱动：静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的 I/O埠进行驱动，或者使用如 BCD 码二-十进位*器*进行驱动。静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用 I/O 埠多。B、动态显示驱动：数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的 8 个显示笔划a,b,c,d,e,f,g,d
10、p 的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM 增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的 I/O 线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通 COM 端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。透过分时轮流控制各个 LED 数码管的 COM 端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。系统变量定义及分配表 输入：SD 输出：A B C D E F G H 系统接线图设计 输入 SD 启动 输出 A B C D E F G H A B C D E F
11、 G H 三、控制系统设计 控制程序设计思想 根据控制要求：按下启动按钮，由八组 LED 发光二极管模拟的八段数码管开始显示，显示次序是 0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F 再返回初始显示，并循环不止；用顺序控制法，运用移位寄存器、定时器等指令进行程序编译，完成设计。控制程序时序图设计 四、系统调试及结果分析 系统调试及解决的问题 遇到的问题（1）数码管没有单独一段一段的显示。（2）中间有几个数字没显示。（3）没有设计时间延时。（4）程序运行完一次后没有循环。（5）连接线路时，出现接线错误。在老师的指导和本组同学的共同努力下，我们对上的问题进行了讨论并改正，最终得到
12、正确的 实验程序和显示结果。结果分析 八组 LED 发光二极管模拟八段数码显示。程序运行后先是一段段显示，显示次序是ABCDEFGH随后显示数字及字符，先是次序是09AbCdEF再返回初始显示，并循环不止，断开启动开关实验停止。五、结束语 本次课程设计使我加深了对PLC 知识的理解，同时通过这次一周的课程设计，我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高，并再一次明白只有加强组内合作才能提高工作效率和速度。还有就是通过这次团队合作课程设计，深刻体会到 PLC 的广阔强大的应用功能，相信学好用好 PLC，不管是对以后从事这一专业还是工作学习，都会有很大的帮助！六、参考文献【1】刘美俊.西门子 PLC 编程及其应用.北京：机械工程出版社，2011.【2】廖常初.S7-200PLC编程及应用.北京：机械工程出版社，2010.【3】杨后川，张瑞，高建设，等.西门子 S7-200PLC 应用 100 例.北京：机械工程出版社，2009.【4】李辉.S7-200PLC 编程原理与工程实训.北京：北京航空航天大学出版社，2007.【5】高鸿斌，孔美静，郝孟合.西门子 PLC 与工业控制网络应用.北京：电子工业出版社，2006.附录