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正文內(nèi)容

基于單片機(jī)的plc工控模塊的研究_畢業(yè)設(shè)計(jì)論文(參考版)

2025-03-02 11:55本頁面
  

【正文】 晶振、電容 C C2 及片內(nèi)與非門(作為反饋、放大元件) 構(gòu)成了。 看門狗清 “0” 位 ,當(dāng)設(shè)為 “1” 時(shí) ,看門狗將重新計(jì)數(shù)。 WDT_CONTR: 看門狗 (WatchDogTimer)控制寄存器 Symbol 符號(hào) Function 功能 看門狗溢出標(biāo)志位 ,當(dāng)溢出時(shí),該位由硬件置 1,可用軟件將其清 0。若 MAX810 專用復(fù)位電路在 STCISP編程器中被允許,則以后上電復(fù)位后將再產(chǎn)生約 200mS 延遲,復(fù)位才能被解除。對(duì)于偶與奇校驗(yàn)的情況,串口會(huì)設(shè)置奇偶校驗(yàn)位。由于數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)線上是定時(shí)的 ,并且每個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘,停止位不僅表示傳輸?shù)慕Y(jié)束。 數(shù)據(jù)位:標(biāo)準(zhǔn)的值是 5位、 7 位和 8位,如何設(shè)置取決于你所要傳輸?shù)男畔ⅰ? 3?、 RS232C 上傳送數(shù)字量采用負(fù)邏輯,且與地對(duì)稱。通常 RS232 接口以 9 個(gè)引腳 (DB9) 或是 25個(gè)引腳 (DB25) 的型態(tài)出現(xiàn),一般個(gè)人計(jì)算機(jī)上會(huì)有兩組 RS232 接口,分別稱為 COM1 和 COM2。 第三部分是供電。 8 腳( R2IN)、 9腳( R2OUT)、 10腳( T2IN)、 7腳( T2OUT)為第二數(shù)據(jù)通道。由 1 1 1 14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。功能是產(chǎn)生 +12v和 12v 兩個(gè)電源,提供給 RS232 串口電平的需要。 MAX232 引腳圖 MAX232 引腳圖如圖 37 所示 基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊的研究設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 59 頁 圖 37 MAX232引腳圖 MAX232 內(nèi)部結(jié)構(gòu) MAX232芯片是專門為電腦的 RS232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路 ,使用 +5v單電電內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本可分三個(gè)部分: 第一部分是電荷泵電路。每一個(gè)發(fā)送器將 TTL/CMOS 電平轉(zhuǎn)換成TIA/EIA232F 電平。由于電腦串口 rs232 電平是 10v +10v,而一般的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的信號(hào)電壓是 ttl 電平 0 +5v,max232 就是用來進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的 ,該器件包含 2 驅(qū)動(dòng)器、 2 接收器和一個(gè)電壓發(fā)生器電路提供 TIA/EIA232F 電平。這幾乎是穩(wěn)壓器的共性 ,包括 LDO 等也有這一 現(xiàn)象。 COUT 用來輸出濾波以及提高環(huán)路的穩(wěn)定性。 ) 輸出端電容 COUT: 推薦使用 1μF 470μF 之間的低 ESR 的鉭電容。! ) 續(xù)流二極管: 首選肖特基二極管 ,因?yàn)榇祟惗O管開關(guān)速度快、正向壓降低、反向恢復(fù)時(shí)間短 ,千萬不要選用 1N4000/1N5400 之類的普通整流管! 華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 21 頁 共 59 頁 ) 儲(chǔ) 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(duì)應(yīng)的電感值 ,也就是說 ,電感的直流通流量直接影響輸出電流。基于安全考慮 ,電容的額定耐壓值要為最大輸入電壓的 倍。還有 ,當(dāng)你的輸入電壓波動(dòng)較大 ,輸出電流有較高 ,容量一定要選用大些 ,470μF 10000μF 都是可行的選擇 。A。 FEEDBACK: 反饋端 。 OUTPUT: 穩(wěn)壓輸出端 ,輸出高電壓為( VIN- VSAT) ,輸出低電壓為 。輸出電流包括逐周電流,以及在故障狀態(tài)下提供完全保護(hù)的熱關(guān)斷功能。以及振蕩器的誤差在 10%以內(nèi)。一般不用加散熱芯片 。穩(wěn)壓器內(nèi)部含有頻率補(bǔ)償器和和一個(gè)固定的頻率振蕩器,將外部元件減至最少。能驅(qū)動(dòng) 3A的負(fù)載,有優(yōu)異的線性和負(fù)載調(diào)整能力。 LM2576 LM2576 簡介 LM2576系列是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的 3A電流輸出降壓開關(guān)型集成穩(wěn)壓電路,它內(nèi)含固定頻率振蕩器 (52kHz)和基準(zhǔn)穩(wěn)壓器 (),并具 有完善的保護(hù)電路,包括電流限制及熱關(guān)斷電路等,利用該器件只需極少的 外圍器件便可構(gòu)成高效穩(wěn)壓電路。 24C08 輸出的數(shù)據(jù)按順序由 N 到 N+1 輸出 。 在 24C08 發(fā)送完一個(gè) 8 位字節(jié)數(shù)據(jù) , 后主器件產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)答信號(hào)來響應(yīng) , 告知 24C08 主器件要求更多的數(shù)據(jù) , 對(duì)應(yīng)每個(gè)主機(jī) 產(chǎn)生的應(yīng)答信號(hào) 24C08 將發(fā)送一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)字節(jié) 。然后,輸出所要求的一個(gè) 8 位字節(jié)數(shù)據(jù),主器件不發(fā)送應(yīng)答信號(hào)但產(chǎn)華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 第 19 頁 共 59 頁 生一個(gè)停止信號(hào)。 選擇性讀:選擇性讀操作允許主器件對(duì)寄存器的任意字節(jié)進(jìn)行讀操作,主器件首先通過發(fā)送起始信號(hào)、從器件地址和它想讀取的字節(jié)數(shù)據(jù)的地址執(zhí)行一個(gè)偽寫操作。 讀操作: 讀操作的初始化方式和寫操作時(shí)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。如果在發(fā)送停止信號(hào)之前主器件發(fā)送超過 P+1 個(gè)字節(jié) ,地址計(jì)數(shù)器將自動(dòng)翻轉(zhuǎn) ,先前寫入的數(shù)據(jù)被覆蓋。 基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊的研究設(shè)計(jì) 第 18 頁 共 59 頁 頁寫: 24C08 可以一次寫入 16 個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù),頁寫操作的啟動(dòng)和字節(jié)寫一樣不同在于傳送了一字節(jié)數(shù)據(jù)后并不產(chǎn)生停止信號(hào)主器件被允許。 在從器件產(chǎn)生應(yīng)答信號(hào)后 , 主器件發(fā)送 24c08 的字節(jié)地址 , 主器件在收到從器件的另一個(gè)應(yīng)答信號(hào)后再發(fā)送數(shù)據(jù)到被尋址的存儲(chǔ)單元 , 24c08 再次應(yīng)答并在主器件產(chǎn)生停止信號(hào)后 。 發(fā)送起始信號(hào)和從器件地址字節(jié)后, 24c08 監(jiān)視總線并當(dāng)其地址與發(fā)送的從地址相符時(shí)響應(yīng)一個(gè)應(yīng)答信號(hào) ,24c08 再根據(jù)讀寫控制位 (R/W) 的狀態(tài)進(jìn)行讀或?qū)懖僮?。 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(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)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(shí)現(xiàn)將最多 ,2 個(gè) 24WC08 器件。這是一個(gè)輸入管腳 WP:寫保護(hù) , 第 7腳 WP 為寫保護(hù)引腳。 SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳,可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或。 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(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址。 24C08 24C08 簡介 24C08 是一個(gè) 8K 位串行 CMOS EEPROM,內(nèi)部含有 1024 個(gè) 8 位字節(jié)。 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 0有 4種工作模式:模式 0(13 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ),模式 1(16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器模式 ),模式 2(8 位自動(dòng)重裝模式 ),模式 3(兩個(gè) 8位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 )。 當(dāng)定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器工作在定時(shí)模式時(shí),特殊功能寄存器 AUXR 中的 T0x12 和 T1x12 分別決定是系統(tǒng)時(shí)鐘 /12 還是系統(tǒng)時(shí)鐘 /1(不分頻 )后讓 T0和 T1 進(jìn)行計(jì)數(shù)。定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器的核心部件是一個(gè) 加 法 (也有減法 )的計(jì)數(shù)器,其本質(zhì)是對(duì)脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)。 STC12C5A60S2系列單片機(jī)內(nèi)部設(shè)置的兩個(gè) 16位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 和 T1都具有計(jì)數(shù)方式和定時(shí)方式兩種工作方式。要使能 PWM 模式,模塊 CCAPMn 寄存器的 PWMn 和ECOMn 位必須置位。當(dāng) CL 的值由 FF 變?yōu)?00 溢出時(shí), [EPCnH,CCAPnH]的內(nèi)容裝載到 [EPCnL,CCAPnL]中。各個(gè)模塊的輸出占空比是獨(dú)立變化的,與使用的捕獲寄存器 [EPCnL,CCAPnL]有關(guān)。 STC12C5A60S2系列單片機(jī)的 PCA 模塊可以通過程序設(shè)定,使其工作于 8 位 PWM 模式。由此,可以得到 CCAPnL 的值 CCAPnL = SYSclk / ( 4f ). 如果計(jì)算出的結(jié)果不是整數(shù),則進(jìn)行四舍五入 取 整,即 CCAPnL = INT (SYSclk / ( 4f ) + ) 其中, INT( )為取整運(yùn)算,直接去掉小數(shù)。要激活高速輸出模式, CCAPMn 寄存器的 TOGn,MATn 和 ECOMn位必須都置位 圖 33 高速脈沖模式 CCAPnL 的值決定了 PCA模塊 n的輸出脈沖頻率。當(dāng)兩個(gè)相同優(yōu)先級(jí)的中斷同時(shí)產(chǎn)生時(shí),將由查詢 次 序來決定系統(tǒng)先響應(yīng)哪個(gè)中斷。用戶可以用關(guān)總中斷允許位 (EA/)或相應(yīng)中斷的允許位來屏蔽所有的中斷請(qǐng)求,也可以用打開相應(yīng)的中斷允許位來使 CPU 響應(yīng)相應(yīng)的中斷申請(qǐng);每一個(gè)中斷源可以用軟件獨(dú)立地控制為開中斷或關(guān)中斷狀態(tài);每一個(gè)中斷的優(yōu)先級(jí)別均可用軟件設(shè)置。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī)提供了 10個(gè)中斷請(qǐng)求源,它們分別是:外部中斷 0(INT0)、定時(shí)器 0 中斷、外部中斷 1(INT1)、定時(shí)器 1 中斷、串口 1(UART1)中斷、 A/D轉(zhuǎn)換中斷、低壓檢測 (LVD)中斷、PCA中斷、串口 2中斷及 SPI 中斷。 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 共 59 頁 10bit A/D Conversion Result:(ADC_RES[1:0], ADC_RESL[7:0]) = 1024 x Vin / Vcc 式中, Vin 為模擬輸入通道輸入電壓, Vcc 為單片機(jī)實(shí)際工作電壓,用單片機(jī)工作電壓作為模擬參考電壓。 ADC 的轉(zhuǎn)換速度由ADC 控制寄存器中的 SPEED1 和 SPEED0 確定。 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)。 從上圖可以看出,通過模擬多路開關(guān),將通過 ADC0~7 的模擬量輸入送給比較器。逐 次 比較型 ADC 由一個(gè)比較器和 D/A 轉(zhuǎn)換器構(gòu)成,通過逐 次 比較邏輯,從最高位 (MSB)開始,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 。 STC12C5A60S2 系列單片機(jī) ADC(A/D 轉(zhuǎn)換器 )的結(jié)構(gòu)如 圖32所示 基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊的研究設(shè)計(jì) 第 12 頁 共 59 頁 圖 32 A/D轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu) STC12C5A60S2 系列單片機(jī) ADC 由多路選擇開關(guān)、比較器、逐 次 比較寄存器、 10 位DAC、轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器 (ADC_RES 和 ADC_RESL)以及 ADC_CONTR 構(gòu)成。 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。當(dāng)直接使用外部時(shí)鐘源時(shí),此引腳可浮空,此時(shí) XTAL2 實(shí)際將 XTAL1 輸入的時(shí)鐘進(jìn)行輸出。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。當(dāng) P2口作為輸入 /輸出口時(shí), P2是 一個(gè) 8位準(zhǔn)雙向口。 : 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) P0 口作為輸入 /輸出口時(shí), P0是一個(gè) 8位準(zhǔn)雙向口,內(nèi)部有弱上拉電阻,無需外接上拉電阻。 3 元器件的介紹 單片機(jī)系統(tǒng) STC12C5A60S2 簡介 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。 、 為定時(shí) /計(jì)數(shù)端口,當(dāng)兩個(gè)端口有信號(hào)輸入時(shí)時(shí),單片機(jī)內(nèi)部開始定時(shí) /計(jì)數(shù),當(dāng)達(dá)到所要求的定時(shí)或計(jì)數(shù)值時(shí),相應(yīng)的繼電器閉合。 ; 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)無加密,可插拔更換,帶有程序下載口,可隨意更改程序 。具有輸入輸出狀態(tài)指示。 1個(gè)。 脈寬調(diào)制口 1個(gè)。 1 個(gè)。 2 個(gè)。 個(gè)輸出口( 6 組繼電器 2 組雙向可控硅)。同時(shí),本系統(tǒng)中任何一部分電路模塊均可移植于實(shí)用開發(fā) 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,電路設(shè)計(jì)具有實(shí)用性。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 語言開發(fā),組基于單片機(jī)的 PLC 工控模塊的
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