【正文】 一個(gè)例子，看一看使用操作系統(tǒng)編程是如何的方便 目前 歐洲、美國(guó)的很多工業(yè)品都是很小的公司（也許就一、兩個(gè)人）做的，每家公司只做一樣，但是在行業(yè)里做得最好。 2．單片機(jī)的新特性也為其工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用創(chuàng)造了條件 目前，單片機(jī)的 品種不斷增加，新的單片機(jī)加入了很多新特性，如內(nèi)部 RAM、 Flash、Rom 的增加等，為高級(jí)語(yǔ)言的普遍使用創(chuàng)造了條件；幾乎都有 ISP（在線編程）的功能，便于采用 “ 軟件仿真＋寫片驗(yàn)證 ” 的開(kāi)發(fā)方式，一條下載線即可解決問(wèn)題；采用 SST 單片機(jī)更可實(shí)現(xiàn)在板仿真功能。 在解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)干擾嚴(yán)重、單片機(jī)系統(tǒng)工作不可靠的問(wèn)題 上 國(guó)內(nèi) 有了一些經(jīng)驗(yàn)，所做的一些產(chǎn)品、系統(tǒng)都能可靠地運(yùn)行于各種工業(yè)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)。但其價(jià)格也相當(dāng)昂貴。 可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)以及對(duì)模擬量的檢測(cè)等多項(xiàng)功能?？墒?，那里沒(méi)有用到單片機(jī)，而是用的 PLC，為什么呢？關(guān)鍵在于可靠性！工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的苛刻要求，不要說(shuō)是初學(xué)者，就是富有經(jīng)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)者，往往也覺(jué)得頭痛。 在 各種各樣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng) 觀察一下 ，幾乎沒(méi)有什么地方看不到工業(yè)自動(dòng)化控制的設(shè)備。 power supply power supply filtering can, in the range of 9V32V, the use of inductive load, such as a relay or solenoid valve (hydraulic or pneumatic) action current in or less, only the use of general resistance can move from both power and power. (see I/O), can be charged and, without damage, convenient and labor, to a single chip as the core, to construct a simple, practical, easy to use, reliable singlechip puter hardware which has microcontroller based control technology, which applies to input points of small control occasions, in small applications can pletely replace the small PLC, also has the same flexible PLC. Keywords Single chip microputer。 whether it is new or old project, the technical reformation of equipment, can see the figure of general industrial control puter, for over 30 years, PLC from scratch, to achieve the industrial control field of logical connection to the storage logical leap。 此次設(shè)計(jì) 任務(wù) 是設(shè)計(jì)一個(gè)基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊，要求有 信號(hào)輸入 8個(gè)口（光電隔 離） ， 8 個(gè)輸出口（ 6 組繼電器 2 組雙向可控硅） ， 定時(shí)器 2 組 ， 計(jì)數(shù)器 2 個(gè) ， 溫度檢測(cè)口 1個(gè) ， 模擬量檢測(cè)口 1 個(gè) ， PWM 脈寬調(diào)制口 1 個(gè) ， 強(qiáng)制復(fù)位口 1 個(gè) ， 中斷控制口1 個(gè) ， 高速脈沖輸出口 2 個(gè) ，具有輸入輸出狀態(tài)指示。 利用單片機(jī)的生產(chǎn) PLC 工控模塊，可以解決 PLC 工業(yè)控制上的幾大問(wèn)題。 PLC 需要解決的問(wèn)題依然是新技術(shù)的采用、系統(tǒng)開(kāi)放性和價(jià)格 。作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， 30 多年來(lái)， PLC 從無(wú)到有，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)控制領(lǐng)域接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。它是將微型計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化技術(shù)及通信技術(shù)融為一體，應(yīng)用到工業(yè)控制領(lǐng)域的一種高可靠控制器。隨著現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化水平的日益提高及微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，可編程序控制器已成為當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的重要支柱， PLC 裝置已成為自動(dòng)化系統(tǒng)的基本裝置。可編程控制器已成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備 長(zhǎng)期以來(lái)， PLC 始終處于工業(yè)自動(dòng)化控制 領(lǐng)域的主戰(zhàn)場(chǎng)，為各種各樣的自動(dòng)化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用。 與此同時(shí) ，以單片機(jī)為核心構(gòu)成的控制器以各種各樣的形式滲透到人們的生產(chǎn)、生活、科研等各個(gè)領(lǐng)域，為人類帶來(lái)了滲透到各個(gè)領(lǐng)域的“智能”。第一，解決了 PLC 的開(kāi)放性的難題， PLC 缺點(diǎn)之一就是它的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)是封閉而不是開(kāi)基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊的研究設(shè)計(jì) II 放的，如專用總線、通信網(wǎng)絡(luò)及協(xié)議、 I/O 模塊更互不通用，幾乎各公司的 PLC 均互不兼容 ，同時(shí)，每一個(gè) PLC 的生產(chǎn) 廠家都有自己的 PLC 控制編寫語(yǔ)言，這讓可以科研人員在處理不同廠家的 PLC 控制器時(shí)都頭痛不已，但是利用單片機(jī)生產(chǎn)的 PLC 工控板則不會(huì)遇到此類問(wèn)題，由于 大部分科研人員都已熟練掌握了 C語(yǔ)言、 VB等編程語(yǔ)言， 不存在修改編寫程序的障礙，因此，可以順利的調(diào)試下位機(jī)使其達(dá)到自己的控制要求，第二，解決了 PLC 價(jià)格昂貴的問(wèn)題， 一些科研項(xiàng)目的建設(shè)完全沒(méi)有必要采用 PLC、 DCS 等動(dòng)輒幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)元的控制系統(tǒng)作為一次性的試驗(yàn)投入， 在一些小的控制項(xiàng)目，完全可以用基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊來(lái)代替，而且花費(fèi)只是幾百元左右。 單片機(jī) plc 工控板特點(diǎn)是 ： 從小系統(tǒng)做起 盡量精而小 、 容易上手 ,、 施工簡(jiǎn)單 、對(duì)環(huán)境要求不高 ，； 電源僅需使用一般整流濾波電源既可 , 范圍在 9V32V， 使用感性負(fù)載 , 如繼電器或是電磁閥 ( 油壓或是氣壓 )動(dòng)作電流在 ， 僅需使用 ”一般電阻 ” 既可隨意從既有電源取用電源 . ( 可參考 I/O 說(shuō)明 )， 可 帶電拔插 , 不會(huì)損壞 , 方便省工 ，以一片單片機(jī)為核心， 構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單、實(shí)用、易用、可靠的單片機(jī)的工控硬件平臺(tái)。 its function from weak to strong, realizes the digital control logic to control the progress of its application fields。PLC。在這些設(shè)備中，往往大量應(yīng)用 PLC，從編程的角度來(lái)看，這些 PLC 所要完成的功能非常簡(jiǎn)單，如果用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能，那是輕而易舉的。一臺(tái)設(shè)備數(shù)十萬(wàn)或更貴，設(shè)計(jì)者當(dāng)然不愿意承擔(dān)風(fēng)險(xiǎn)去用單片機(jī)控制板，而是寧愿先用貴一些的 PLC。本次設(shè)計(jì)準(zhǔn)備在成本交低廉的前提下完成，使用的都是廉價(jià)的 器件，主要是 使 用單片機(jī)STC12C5A60S2，性能指數(shù)都不是很高， 通過(guò)該課題的設(shè)計(jì)掌握以 STC12C5A60S2 為核心的單片機(jī)系統(tǒng)的軟硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程，同時(shí)掌握 設(shè)計(jì)單片機(jī)工業(yè)控制板 的 開(kāi)發(fā) 設(shè)計(jì)流程；培養(yǎng)我們綜合運(yùn)用所學(xué)的基本知識(shí)、基本理論和基本技能的能力，學(xué)習(xí)解決一般工程技術(shù)基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊的研究設(shè)計(jì) 第 2 頁(yè) 共 59 頁(yè) 和有關(guān) 專業(yè)問(wèn)題的能力，學(xué)習(xí)工程設(shè)計(jì)和科學(xué)研究的基本方法，完成 對(duì)所學(xué)知識(shí)的綜合訓(xùn)練。在一些小型化大量化應(yīng)用場(chǎng)合一款廉價(jià)實(shí)用的 PLC 模塊具有很高的實(shí)用價(jià)值。要能夠做好工控產(chǎn)品，關(guān)鍵是對(duì)控制對(duì)象的理解， 同樣，工業(yè)品的抗干擾處理也是如此 。 3． 一線工人素質(zhì)不斷提高 很多一線工人有中職、中專、大專甚至本科學(xué)歷，計(jì)算機(jī)的操作不成問(wèn)題，有一些在學(xué)校中就學(xué)過(guò)一至二門的高級(jí)語(yǔ)言，甚至就學(xué)過(guò) C 語(yǔ)言，因此，在掌握單片機(jī)的初步知識(shí)后，學(xué)習(xí) C 語(yǔ)言編程不成為障礙。中國(guó)在這個(gè)領(lǐng)域 已經(jīng) 落后美國(guó)、歐洲 10~20 年 單片機(jī)的介紹 單片機(jī)又稱微控制器，或稱嵌入式控制 器。而家用電器品種多，功能差異也大，所以又要求其控制器有靈活的控制功能。 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn) 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特征是將組成計(jì)算機(jī)的基本部件集成在一塊晶體芯片上 ,構(gòu)成一臺(tái)功能獨(dú)特的 ,完整的單片微型計(jì)算機(jī)。 （ 2）控制功能強(qiáng) 為了滿足對(duì)對(duì)象的控制要求 ,單片機(jī)的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件 :分支轉(zhuǎn)移能力 ,I/O 口的邏輯操作及位處理能力 ,非常適用于專門的控制功能。單片機(jī)的尋址能力也已突破 64KB 的限制 ,有的已可達(dá)到 1MB 和 16MB,片內(nèi)的 ROM 容量可達(dá) 62MB,RAM 容量則可達(dá) ,因而銷量極大 ,各大公司的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)更使其價(jià)格十分低廉 ,其性能價(jià)格比極高。 （ 2） 在智能化儀器儀表中的應(yīng)用 （ 3） 單片機(jī)應(yīng)用于儀器儀表設(shè)備中促使儀器儀表向數(shù)字化 ,智能化 ,多功能化和綜合化等方向發(fā)展。 （ 4）在智能接口中的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) ,特別是較大型的工業(yè)測(cè)控系統(tǒng)中采用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制管理 ,單片機(jī)與主機(jī)并行工作 ,可大大提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。 本課題的任務(wù)和要求 單片機(jī)主要用于計(jì)算機(jī)外設(shè)、實(shí)時(shí)控制、儀器儀表、通信和家用電 器等各個(gè)領(lǐng)域，是計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性應(yīng)用，在不同應(yīng)用場(chǎng)合其技術(shù)要求各不相同，因此設(shè)計(jì)方法和研制的步驟不完全一樣。在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，它們的設(shè)計(jì)不能完全分開(kāi)，二者需要互相配合、不斷調(diào)整才能組成高性能的應(yīng)用系統(tǒng)。接下來(lái)要根據(jù)系統(tǒng)中可能遇到的傳感器、模擬電路、 I/O 接口、存儲(chǔ)器和顯示器等器件和設(shè)備進(jìn)行器件選擇，使之符合系統(tǒng)在精度、速度和可靠性等方面的要求。在硬件設(shè)計(jì)中，需要考慮系統(tǒng)總線的負(fù)載能力、系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)的片選方式、模擬電路的速度和精度等，如需擴(kuò)展存儲(chǔ)器則盡量用一片完成，這樣既降低了成本，又減小了線路板的面積，同時(shí)提高了系統(tǒng)的可靠性。一般系統(tǒng)軟件的主程序和若干個(gè)子程序及中斷服務(wù)程序組成，詳細(xì)劃分主程序、子程序和中斷服務(wù)程序的具體任務(wù)，確定各個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)。具 體設(shè)計(jì)時(shí)可采用自底向上或自頂向下的方法。應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法是相同的，但具體細(xì)節(jié)與采用的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)（即仿真器）及選用的單片機(jī)型號(hào)有關(guān)。兩路 PWM,8 路高速十位 A/D 轉(zhuǎn)換，通用的 I/O 口為 44 個(gè)， 內(nèi)置看門狗程序。 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 7 頁(yè) 共 59 頁(yè) 模擬量檢測(cè)口： A/D 轉(zhuǎn)換 , 10 位精度 ADC，共 8路，轉(zhuǎn)換速度可達(dá) 250K/S(每 秒鐘 25 萬(wàn)次 )。 高速脈沖輸出口： 、 可以作為高速脈沖輸出口。系統(tǒng)以 STC12C5A60S2 單片機(jī)為核心，配置相應(yīng)的外設(shè)及接口電路，用 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)，組基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊的研究設(shè)計(jì) 第 8 頁(yè) 共 59 頁(yè) 成一個(gè)具有多功能的 plc 工控板 。 個(gè)輸出口（ 6 組繼電器 2 組雙向可控硅）。 1 個(gè)。 1個(gè)。 ； 六路 12V繼電器控制，控制設(shè)備 ； 1可控制交流 220V/10A 一下設(shè)備 ； （最大控制設(shè)備 2021W） 1具有串口通信功能 (可以上位機(jī)控制 )； 1單片機(jī)無(wú)加密，可插拔更換，帶有程序下載口，可隨意更改程序 。 3 元器件的介紹 單片機(jī)系統(tǒng) STC12C5A60S2 簡(jiǎn)介 STC12C5A60S2/AD/PWM 系列單片機(jī)是宏晶科技生產(chǎn)的單時(shí)鐘 /機(jī)器周期 (1T)的單片機(jī)， 是高速 /低功耗 /超 強(qiáng) 抗干擾的新一代 8051 單片機(jī)，指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,但速度快 812 倍。 : 標(biāo)準(zhǔn) I/O 口 PORT1[0] ADC 輸入通道 0 獨(dú)立波特率發(fā)生器的時(shí)鐘輸出可通過(guò)設(shè)置 WAKE_CLKO[2]位 /BRTCLKO將該管腳配置為 CLKOUT2 :標(biāo)準(zhǔn) I/O 口， ADC 輸入通道。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí)，此引腳是外部時(shí)鐘源的輸入端。 8 路電壓輸入型 A/D，可做溫度檢測(cè)、電池電壓檢測(cè)、按鍵掃描、頻譜檢測(cè)等。逐 次 比較型 ADC 由一個(gè)比較器和 D/A 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成，通過(guò)逐 次 比較邏輯，從最高位 (MSB)開(kāi)始，順序地對(duì)每一輸入電壓與內(nèi)置 D/A 轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)多 次 比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量逐 次 逼近輸入模擬量對(duì)應(yīng) 值 。 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，最終的轉(zhuǎn)換結(jié)果保存到 ADC 轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器 ADC_RES 和 ADC_RESL，同時(shí)，置位 ADC 控制寄存器ADC_CONTR 中的 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束標(biāo)志位 ADC_FLAG,以供程序查詢或發(fā)出中斷申請(qǐng)。 當(dāng) ADRJ=0 時(shí)，如果 取 10 位結(jié)果，則按下面公式計(jì)算 : 10bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0], ADC_RESL[1:0]) = 1024 x Vin/ Vcc 當(dāng) ADRJ=0 時(shí)，如果 取 8 位結(jié)果，按下面公式計(jì)算 : 8bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[7:0])= 256 x Vin/ Vcc 當(dāng) ADRJ=1 時(shí)，如果 取 10 位結(jié)果，則按下面公式計(jì)算 : 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 59 頁(yè) 10bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[1:0], ADC_RESL[7:0]) = 1024 x Vin /