【正文】 1 中斷查詢次序表 基于單片機的 PLC 工控模塊的研究設計 第 14 頁 共 59 頁 高速輸出模式 該模式中 (下圖 )，當 PCA 計數(shù)器的計數(shù)值與模塊捕獲寄存器的值相匹配時， PCA 模塊的 CCPn 輸出將發(fā)生翻轉。在使用 ADC 之前，應先給 ADC 上電，也就是置位 ADC 控 制寄存器中的 ADC_POWER 位。 STC12C5A60S2 系列單片機的 ADC是逐 次 比較型 ADC。 ：標準 I/O 口 PORT3[0] 串口 1數(shù)據(jù)接收端 ：標準 I/O 口 PORT3[1] 串口 1數(shù)據(jù)發(fā)送端 ： 標準 I/O 口 PORT3[2] ，外部中斷 0,下降沿中斷或低電平中斷 ： 標準 I/O 口 PORT3[3] 外部中斷 1,下降沿中斷或低電平中斷 ：標準 I/O 口 PORT，定時計數(shù)外部輸入 ：標準 I/O 口 PORT3[5] 定時器 /計數(shù)器 1 的外部輸入定時器 1 下降沿中斷定時器 /計數(shù)器 1 的時鐘輸出可通過設置 WAKE_CLKO[1]位 /T1CLKO 將該管腳配置為 CLKOUT1 ： 標準 I/O 口 PORT3[6] 外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 11 頁 共 59 頁 ： 標準 I/O 口 PORT3[7] 外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖 ： 標準 I/O 口 PORT4[0] SPI 同步串行接口的從機選擇信號 ： I 標準 I/O 口 PORT4[1] PCA 計數(shù)器的外部脈沖輸入腳 SPI 同步串行接口的主出從入 (主器件的輸出和從器件的輸入 ) ：標準 I/O 口 PORT4[2] 外部信號捕獲 (頻率測量或當外部中斷使用 )、高速脈沖輸出及脈寬調制輸出 ， SPI 同步串行接口的主入從出 (主器件的輸入和從器件的輸出 ) ： 標準 I/O 口 PORT4[3] 外部信號捕獲 (頻率測量或當外部中斷使用 )、高速脈沖輸出及脈寬調制輸出 ， SPI 同步串行接口的時鐘信號 ： 標準 I/O 口 PORT4[4] ： 標準 I/O 口 PORT4[5] 地址鎖存允許 ： 標準 I/O 口 PORT4[6] 外部低壓檢測中斷 /比較器 ： 復位腳 XTAL1：內(nèi)部時鐘電路反相放大器輸入端，接外部晶振的一個引腳。 ， ， 為模擬量檢測口， 為 PWM 脈沖調制端口， 、 為高速脈沖輸出口，單片機自帶的 RST 端為強制復位端口 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 9 頁 共 59 頁 本章小結 本章介紹了單片機工控板 的選擇方案和元器件的論證，和主要的設計思想，以下幾章內(nèi)容都是圍繞這 個思想和方案展開的。 1 個。 系統(tǒng)的設計要求 基于單片機的 PLC 模塊設計要求最終完成以下功能設計： 8 個口（光電隔離）。 中斷控制口： 外部中斷 I/O 口 7 路 ,傳統(tǒng)的下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷 ,并新增支持上升沿中斷的 PCA 模 塊 ?， Power Down 模式可由外部中斷喚醒 ?，INT0/,INT1/,T0/, T1/, RxD/, CCP0/(也可通過寄存器設置到 ), CCP1/(也可通過寄存器設置到 )。指令代碼完全與 8051 兼容，內(nèi)部集成 MAX810 專用復位電路。 2） 程序的結構用模塊化結構，即把監(jiān)控程序分解為若干個功能相對獨立的較小的程序模塊分別設計，以便于調試。 （ 2）系統(tǒng)硬件設計任務 硬件設計的任務是根據(jù)總體要求，在所選的 MCU 和各個元器件型號的基礎上設計出系統(tǒng)的電路原理圖，做一些必要的不見實驗。軟件是指系統(tǒng)監(jiān)控程序的總稱。這是機械工業(yè)發(fā)展的方向。為了提高速度和運行效率 ,單片機已開始使用 RISC 流水線和DSP 等技術。它的出現(xiàn)及發(fā)展使計算機技術從通用型數(shù)值計算領域進入到智能化的控制領域 .從此 ,計算機技術在兩個重要領域 —— 通用計算 機領域和嵌入式計算機領域都得到了極其重要的發(fā)展 ,并正在深深地改變著我們的社會。以下舉一個例子，看一看使用操作系統(tǒng)編程是如何的方便 目前 歐洲、美國的很多工業(yè)品都是很小的公司（也許就一、兩個人）做的，每家公司只做一樣，但是在行業(yè)里做得最好。 在解決工業(yè)現(xiàn)場干擾嚴重、單片機系統(tǒng)工作不可靠的問題 上 國內(nèi) 有了一些經(jīng)驗，所做的一些產(chǎn)品、系統(tǒng)都能可靠地運行于各種工業(yè)應用現(xiàn)場。 可以實現(xiàn)定時、計數(shù)以及對模擬量的檢測等多項功能。 在 各種各樣的工業(yè)現(xiàn)場 觀察一下 ，幾乎沒有什么地方看不到工業(yè)自動化控制的設備。 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。 利用單片機的生產(chǎn) PLC 工控模塊，可以解決 PLC 工業(yè)控制上的幾大問題。作為通用工業(yè)控制計算機， 30 多年來， PLC 從無到有，實現(xiàn)了工業(yè)控制領域接線邏輯到存儲邏輯的飛躍；其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應用領域從小到大，實現(xiàn)了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。隨著現(xiàn)代社會生產(chǎn)的發(fā)展和技術進步，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的日益提高及微電子技術的飛速發(fā)展，可編程序控制器已成為當代工業(yè)生產(chǎn)自動化的重要支柱， PLC 裝置已成為自動化系統(tǒng)的基本裝置。 與此同時 ，以單片機為核心構成的控制器以各種各樣的形式滲透到人們的生產(chǎn)、生活、科研等各個領域，為人類帶來了滲透到各個領域的“智能”。 單片機 plc 工控板特點是 ： 從小系統(tǒng)做起 盡量精而小 、 容易上手 ,、 施工簡單 、對環(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， 使用感性負載 , 如繼電器或是電磁閥 ( 油壓或是氣壓 )動作電流在 ， 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 說明 )， 可 帶電拔插 , 不會損壞 , 方便省工 ，以一片單片機為核心， 構建一個簡單、實用、易用、可靠的單片機的工控硬件平臺。PLC。一臺設備數(shù)十萬或更貴，設計者當然不愿意承擔風險去用單片機控制板，而是寧愿先用貴一些的 PLC。在一些小型化大量化應用場合一款廉價實用的 PLC 模塊具有很高的實用價值。 3． 一線工人素質不斷提高 很多一線工人有中職、中專、大專甚至本科學歷，計算機的操作不成問題，有一些在學校中就學過一至二門的高級語言，甚至就學過 C 語言，因此，在掌握單片機的初步知識后，學習 C 語言編程不成為障礙。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。 （ 2）控制功能強 為了滿足對對象的控制要求 ,單片機的指令系統(tǒng)均有極豐富的條件 :分支轉移能力 ,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。 （ 2） 在智能化儀器儀表中的應用 （ 3） 單片機應用于儀器儀表設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。 本課題的任務和要求 單片機主要用于計算機外設、實時控制、儀器儀表、通信和家用電 器等各個領域，是計算機技術和電子技術的綜合性應用，在不同應用場合其技術要求各不相同，因此設計方法和研制的步驟不完全一樣。接下來要根據(jù)系統(tǒng)中可能遇到的傳感器、模擬電路、 I/O 接口、存儲器和顯示器等器件和設備進行器件選擇，使之符合系統(tǒng)在精度、速度和可靠性等方面的要求。一般系統(tǒng)軟件的主程序和若干個子程序及中斷服務程序組成，詳細劃分主程序、子程序和中斷服務程序的具體任務，確定各個中斷的優(yōu)先級。應用系統(tǒng)的調試步驟和方法是相同的，但具體細節(jié)與采用的開發(fā)系統(tǒng)（即仿真器）及選用的單片機型號有關。 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 7 頁 共 59 頁 模擬量檢測口： A/D 轉換 , 10 位精度 ADC，共 8路，轉換速度可達 250K/S(每 秒鐘 25 萬次 )。系統(tǒng)以 STC12C5A60S2 單片機為核心，配置相應的外設及接口電路，用 C 語言開發(fā)，組基于單片機的 PLC 工控模塊的研究設計 第 8 頁 共 59 頁 成一個具有多功能的 plc 工控板 。 1 個。 ； 六路 12V繼電器控制，控制設備 ； 1可控制交流 220V/10A 一下設備 ； （最大控制設備 2021W） 1具有串口通信功能 (可以上位機控制 )； 1單片機無加密，可插拔更換，帶有程序下載口，可隨意更改程序 。 : 標準 I/O 口 PORT1[0] ADC 輸入通道 0 獨立波特率發(fā)生器的時鐘輸出可通過設置 WAKE_CLKO[2]位 /BRTCLKO將該管腳配置為 CLKOUT2 :標準 I/O 口， ADC 輸入通道。 8 路電壓輸入型 A/D，可做溫度檢測、電池電壓檢測、按鍵掃描、頻譜檢測等。 A/D 轉換結束后，最終的轉換結果保存到 ADC 轉換結果寄存器 ADC_RES 和 ADC_RESL，同時，置位 ADC 控制寄存器ADC_CONTR 中的 A/D 轉換結束標志位 ADC_FLAG,以供程序查詢或發(fā)出中斷申請。用戶可以用關總中斷允許位 (EA/)或相應中斷的允許位來屏蔽所有的中斷請求，也可以用打開相應的中斷允許位來使 CPU 響應相應的中斷申請；每一個中斷源可以用軟件獨立地控制為開中斷或關中斷狀態(tài)；每一個中斷的優(yōu)先級別均可用軟件設置。 STC12C5A60S2系列單片機的 PCA 模塊可以通過程序設定，使其工作于 8 位 PWM 模式。 STC12C5A60S2系列單片機內(nèi)部設置的兩個 16位定時器 /計數(shù)器 T0 和 T1都具有計數(shù)方式和定時方式兩種工作方式。 24C08 24C08 簡介 24C08 是一個 8K 位串行 CMOS EEPROM，內(nèi)部含有 1024 個 8 位字節(jié)。 Vcc： 工作電壓 Vss：地 功能介紹 24c08 支持 I2C 總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議 ,I2C 總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的器件作為發(fā)送器 ,任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器 .數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時鐘和所有起始停止信號的主器件控制的 .主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器 ,但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的模式，通過器件地址輸入端 A0 A1 和 A2 可以實現(xiàn)將最多 ,2 個 24WC08 器件。如果在發(fā)送停止信號之前主器件發(fā)送超過 P+1 個字節(jié) ,地址計數(shù)器將自動翻轉 ,先前寫入的數(shù)據(jù)被覆蓋。 在 24C08 發(fā)送完一個 8 位字節(jié)數(shù)據(jù) ， 后主器件產(chǎn)生一個應答信號來響應 ， 告知 24C08 主器件要求更多的數(shù)據(jù) ， 對應每個主機 產(chǎn)生的應答信號 24C08 將發(fā)送一個 8 位數(shù)據(jù)字節(jié) 。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有頻率補償器和和一個固定的頻率振蕩器，將外部元件減至最少。 OUTPUT： 穩(wěn)壓輸出端 ,輸出高電壓為（ VIN－ VSAT） ,輸出低電壓為 ?；诎踩紤] ,電容的額定耐壓值要為最大輸入電壓的 倍。這幾乎是穩(wěn)壓器的共性 ,包括 LDO 等也有這一 現(xiàn)象。功能是產(chǎn)生 +12v和 12v 兩個電源，提供給 RS232 串口電平的需要。通常 RS232 接口以 9 個引腳 (DB9) 或是 25個引腳 (DB25) 的型態(tài)出現(xiàn)，一般個人計算機上會有兩組 RS232 接口，分別稱為 COM1 和 COM2。對于偶與奇校驗的情況，串口會設置奇偶校驗位。晶振、電容 C C2 及片內(nèi)與非門（作為反饋、放大元件） 構成了。若 MAX810 專用復位電路在 STCISP編程器中被允許，則以后上電復位后將再產(chǎn)生約 200mS 延遲，復位才能被解除。 3?、 RS232C 上傳送數(shù)字量采用負邏輯，且與地對稱。由 1 1 1 14腳構成兩個數(shù)據(jù)通道。由于電腦串口 rs232 電平是 10v +10v，而一般的單片機應用系統(tǒng)的信號電壓是 ttl 電平 0 +5v,max232 就是用來進行電平轉換的 ,該器件包含 2 驅動器、 2 接收器和一個電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F 電平。！ ） 續(xù)流二極管： 首選肖特基二極管 ,因為此類二極管開關速度快、正向壓降低、反向恢復時間短 ,千萬不要選用 1N4000/1N5400 之類的普通整流管！ 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 21 頁 共 59 頁 ） 儲 能電感： 建議好好看看 datasheet中的電感選擇曲線 ,要求有高的通流量和對應的電感值 ,也就是說 ,電感的直流通流量直接影響輸出電流。 FEEDBACK： 反饋端 。一般不用加散熱芯片 。 24C08 輸出的數(shù)據(jù)按順序由 N 到 N+1 輸出 。 讀操作： 讀操作的初始化方式和寫操作時一樣，僅把 R/W 位置為 1 有三種不同的讀操作方式：立即地址、讀選擇讀和連續(xù)讀。 發(fā)送起始信號和從器件地址字節(jié)后， 24c08 監(jiān)視總線并當其地址與發(fā)送的從地址相符時響應一個應答信號 ,24c08 再根據(jù)讀寫控