【正文】 制位 (R/W) 的狀態(tài)進行讀或?qū)懖僮?。 24c08 引腳圖如圖 35所示 圖 35 24C08引腳圖 管腳說明 A0、 A A2:器件地址選擇 ， 這些輸入端用于多個器件級聯(lián)時設置器件地址。定時器 /計數(shù)器的核心部件是一個 加 法 (也有減法 )的計數(shù)器，其本質(zhì)是對脈沖進行計數(shù)。各個模塊的輸出占空比是獨立變化的，與使用的捕獲寄存器 [EPCnL,CCAPnL]有關。當兩個相同優(yōu)先級的中斷同時產(chǎn)生時，將由查詢 次 序來決定系統(tǒng)先響應哪個中斷。 ADC 的轉換速度由ADC 控制寄存器中的 SPEED1 和 SPEED0 確定。 STC12C5A60S2 系列單片機 ADC(A/D 轉換器 )的結構如 圖32所示 基于單片機的 PLC 工控模塊的研究設計 第 12 頁 共 59 頁 圖 32 A/D轉換器結構 STC12C5A60S2 系列單片機 ADC 由多路選擇開關、比較器、逐 次 比較寄存器、 10 位DAC、轉換結果寄存器 (ADC_RES 和 ADC_RESL)以及 ADC_CONTR 構成。當 P2口作為輸入 /輸出口時， P2是 一個 8位準雙向口。 、 為定時 /計數(shù)端口，當兩個端口有信號輸入時時，單片機內(nèi)部開始定時 /計數(shù)，當達到所要求的定時或計數(shù)值時，相應的繼電器閉合。 脈寬調(diào)制口 1個。同時，本系統(tǒng)中任何一部分電路模塊均可移植于實用開發(fā) 系統(tǒng)的設計中，電路設計具有實用性。 強制復位口： 內(nèi)部集成 MAX810 專用復位電路 （外部晶振 12M 以下時復位腳可以連接 1k歐接地） 。 系統(tǒng)設計要求 STC12C5A60S2 是宏晶科技生產(chǎn)的單時鐘的單片機，是高速、低功耗、超強抗干擾的新一代 8051 單片機。在子程序和中斷服務程序中，要考慮現(xiàn)場的保護和恢復，以及它們和主程序之間的信息交換方法。由于在系統(tǒng)設計中某些功能用硬件和軟件都能實現(xiàn)，在設計中應綜合考慮研制周期和成本等因素具體 劃分軟硬件功能。硬件是指 MCU、存儲器、 I/O接口和外設等物理器件的有機組合。 （ 3）在機電一體化中的應用 單片機與傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品結合使傳統(tǒng)的機械產(chǎn)品結構簡化 ,控制走向智能化 ,構成新一代的機電一體化產(chǎn)品。 （ 4）優(yōu)異的性能價格比 單片機的性能極高。單片機是一個單芯片形態(tài) ,面向控制對象的嵌入式應用計算機系統(tǒng)。由于操作系統(tǒng)由計算機專家編寫，并經(jīng)市場驗證，因此，其性能華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 3 頁 共 59 頁 是完全可以得到保證的，借助于操作系統(tǒng)編程，可使程序更易寫，并能得到更高的可靠性。 不過， 在工作 現(xiàn)場 中我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場很難發(fā)現(xiàn)有國產(chǎn)單片機設備的蹤影，尤其是介入控制部分的，幾乎都是國外的產(chǎn)品一統(tǒng)天下 。 單片機工業(yè)控制板就是為這樣的應用而度身定做的 本次設計的主要目標是學習和運用單片機的 C語言和匯編語言 ，通過現(xiàn)有 焊接 已有器件，實現(xiàn)利用單片機 STC12C5A60S2 對繼電器的控制，并且可以通過接受 收外接鍵盤輸入而在 輸出端輸出不同信號 。因此完全可以 開發(fā) 基于單片機構成的工業(yè)控制采集系統(tǒng)，成本不足千元，并且可以滿足相當一部分工業(yè)控制采集系統(tǒng)的需要 選題目的 工 業(yè)控制 目前 是大有可為的領域之一。 關鍵詞 單片機； PLC；工業(yè)控制 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） III Based on the MCU PLC control module research and design Summary The programmable controller in the control relay is generated based on a new type of industrial control is a miniature puter, automation technology and munication technology ., applied to the industrial control field of a high reliable the development of modern social production development and technical progress, modern industrial production automation level increasing and the rapid development of microelectronic technology, programmable logic controller has bee the important pillar of contemporary industrial production automation, PLC device has bee the basic unit of automation the logic control of the controller, with its high reliability, strong logic functions, small size, can be online repair procedures, easy to interface with the puter, can for analog control system has been widely used in various industrial production automation control field. At present, whether it is from the introduction of automated production lines, or its own production design of the automatic control system。當檢測電路完成一次測量后，單片機讀取測量數(shù)據(jù)，進行必要的加工、計算、變換等處理，最后以各種方式輸出， 例如 輸出給繼電器 、 輸出 給系統(tǒng)的主控制器等。 目前，無論是從國外引進的自動化生產(chǎn)線，還是自行生產(chǎn)設計的自動控制系統(tǒng)；無論是新建工程項目，還是舊設備的技術改造，都可以看到 PLC 的身影。作為邏輯控制的控制器，它以其高可靠性 ,邏輯功能強大、體積小，可在線修程序，易于與計算機接口，能對模擬量進行控制等 特點已廣泛應用于各種工業(yè)生產(chǎn)的自動化控制領域。 單片機是整個智能控制器的核心，檢測和控制電路是 單片機的外圍設備，單片機通過接口發(fā)出各種控制信息給檢測電路，以規(guī)定功能、啟動測量、改變工作方式等。滿足哪些具有單片機基礎的工控技術人員使用，適用于哪些輸入輸點數(shù)小的控制場合，在小的應用場合完全可以代替小型的 PLC，同時也具有 PLC 的一樣的靈活。 Industrial control 華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 1 頁 共 59 頁 1 緒論 選題背景 近年來自動化控制領域日新月異，諸如 PLC、 DCS、 PAC 等控制系統(tǒng)層出不窮，但是諸如此類的控制系統(tǒng)的應用需要相對昂貴的成本，一方面為了方便客戶使用，控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家極力推行自己的編程語言，而在科研領域，大部分科研人員都已熟練掌握了 C語言、 VB 等編程語言，一些科研項目的建設完全沒有必要采用 PLC、 DCS 等動輒幾萬甚至幾十萬元的控制系統(tǒng)作為一次性的試驗投入。但 PLC 畢竟是昂貴的，如果有把握用單片機控制板來替代，肯定會有市場， 這在一定程度上會大大減少研究經(jīng)費。 單片機工業(yè)控制板就是為這樣的應用而度身定做的。 4．實時操作系統(tǒng)的普及也使得單 片機開發(fā)更容易 近年來，實時操作系統(tǒng)（ RTOS）逐漸普及，加之單片機硬件價格的下降，使用操作系統(tǒng)編程不再是夢想。單片機以微小的體積和編程的靈活性而產(chǎn)生多種控制功能，完全可以滿足家用電器的需求。 （ 3）低電壓 ,低功耗 基于單片機的 PLC 工控模塊的研究設計 第 4 頁 共 59 頁 為了滿足廣泛使用于便攜式系統(tǒng) ,許多單片機內(nèi)的工作電壓僅為 ～ ,而工作電流僅為數(shù)百微安。單片機的軟件編程技術使長期以來測量儀表中的誤差修正 ,線性化的處理等難題迎刃而解。單片機應用系統(tǒng)由硬件和軟件組成。最后確定硬件和軟件的功能劃分。主程序是一個順序執(zhí)行的無限循環(huán)的程序，不停地順序查詢各種軟件標志，以完成對事務的處理。調(diào)試的過程就是軟硬件的查錯過程，分為硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。 PWM 脈寬調(diào)制口： 、 都可以作為脈寬調(diào)制輸出口。該系統(tǒng)的軟件可運行于 Windows XP 環(huán)境下，硬件電路設計具有典型性。 測口 1 個。 PLC工控板共有八路輸入，八路輸出，具有輸入對輸出一對一控制，第一次按下開關，繼電器吸合，再次按下繼電器斷開。 ：標準 I/O 口， ADC 輸入通道外部信號捕獲 (頻率測量或當外部中斷使用 )、高速脈沖輸出及脈寬調(diào)制輸出 ： 標準 I/O 口， ADC 輸入通道外部信號捕獲 (頻率測量或當外部中斷使用 )、高速脈沖輸出及脈寬調(diào)制輸出 ：標準 I/O 口 PORT1[5] ， ADC 輸入通道， 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 PORT1[6] ， ADC 輸入通道 6 ， 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 PORT1[7] ADC 輸入通道 7 SPI 同步串行接口的時鐘信號 ~ ： Port2: P2 口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入 /輸出口，也可作為高8 位地址總線使用 (A8 ~ A15)。上電復位后 P1 口為弱上拉型I/O口，用戶可以通過軟件設置將 8路中的任何一路設置為 A/D 轉換，不需作為 A/D 使用的口可繼續(xù)作為 I/O口使用。模擬通道的選擇控制由 ADC 控制寄存器 ADC_CONTR 中的 CHS2 ~ CHS0 確定。高優(yōu)先級的中斷請求可以打斷低優(yōu)先級的中斷，反之，低優(yōu)先級的中斷請求不可以打斷高優(yōu)先級及同優(yōu)先級的中斷。 PWM 模式的結構華北科技學院畢業(yè)設計（論文） 第 15 頁 共 59 頁 如 圖 34 所示 圖 34 脈寬調(diào)節(jié)模式 由于所有模塊共用僅有的 PCA 定時器，所有它們的輸出頻率相同。對每個定時器 /計數(shù)器 (T0 和 T1)，在特殊功能寄存器基于單片機的 PLC 工控模塊的研究設計 第 16 頁 共 59 頁 TMOD 中都有一控制位 — C/T來選擇 T0 或 T1 為定時器還是計數(shù)器。具有如下特性：與 400KHz I2C 總線兼容， 到 伏工作電壓范圍，低功耗 CMOS 技術寫保護功能，當 WP 為高電平時進入寫保護狀態(tài)，頁寫緩沖器自定時擦寫周期， 1,000,000 編程 /擦除周期，可保存數(shù)據(jù) 100 年， 8 腳 DIP、 SOIC 或 TSSOP 封裝，溫度范圍包括商業(yè)級、工業(yè)級和汽車級。 主器件通過發(fā)送一個起始信號啟動發(fā)送過程 然后發(fā)送它所要尋址的從器件的地址 8 位從器件地址的高 4 位固定為 1010 ,接下來的 3 位 A2 A1 A0 為器件的地址位用來定義哪個器件以及器件的哪個部分被主器件訪問，從器件 8 位地址的最低位作為讀寫控制位 1 表示對從器件進行讀操作 ,0 表示對從器件進行寫操作在主器件 。接收到 P+1 字節(jié)數(shù)據(jù)和主器件發(fā)送的停止信號后 24C08 啟動內(nèi)部寫周期將數(shù)據(jù)寫到數(shù)據(jù)區(qū)所，有接收的數(shù)據(jù)在一個寫周期內(nèi)寫入 24C08。 當主器件不發(fā)送應答信號而發(fā)送停止位時結束此操作 。使用方便。 GND： 電路地 。千萬不要選用瓷片電容 ,會造成嚴重的噪聲干擾！ Nichicon 的鋁電解電容不錯。 MAX232 MAX232 簡介 max232 是由德州儀器公司（ TI）推出的一款兼容 RS232 標準的芯片。 第二部分是 數(shù) 據(jù)轉換 通道。 九針串口方框圖 九針串口方框圖如圖 39 所示 基于單片機的 PLC 工控模塊的研究設計 第 24 頁 共 59 頁 圖 39 串口方框圖 九針串口管腳介紹 針腳 功能 針腳 功能 1 載波檢測 (DCD) 6 數(shù)據(jù)準備好 (DSR) 2 接受數(shù)據(jù) (RXD) 7 請求發(fā)送 (RTS) 3 發(fā)出數(shù)據(jù) (TXD) 8 清除發(fā)送 (CTS) 4 數(shù)據(jù)終端準備好(DTR) 9 振鈴指示 (RI) 5 信號地線 (SG) 串口的 電氣 特性 ?RS232 串口通信最 遠 50 英尺 ?? ?RS232 可以做到雙向傳輸，全雙工通訊， 最高傳輸速率 20kbps。用一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有 偶個或奇數(shù)個邏輯最高位 本章小結 本章介紹了在此次設計的所用的幾種芯片，了解他們的性能，可以對后面的電路設計有很大幫助 4． 1 單片機系統(tǒng)電路 復位電路 STC12C5A60S2 系列單片機內(nèi)部集成了 MAX810 專用復位