【正文】 Count 的總的系統(tǒng)時(shí)間，用來(lái)改變系統(tǒng)的狀態(tài) 仿真波形如下： 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) viii 通過(guò)仿真可以看到： 當(dāng)主干道綠燈，支干道紅燈時(shí)，主干道倒計(jì)時(shí)高位置數(shù) 0100，低位置數(shù) 0101；支干道高位置數(shù) 0101，低位置數(shù) 0000； 當(dāng)主干道黃燈，支干道紅燈時(shí)，主干道黃燈倒計(jì)時(shí)置數(shù) 0101；支干道繼續(xù)剛才的減計(jì)數(shù)； 當(dāng)主干道紅燈，支干道綠燈時(shí)，主干道倒計(jì)時(shí) 高位置數(shù) 0011，低位置數(shù) 0000；支干道高位置數(shù) 0010，低位置數(shù) 0101； 當(dāng)主干道紅燈，支干道黃燈時(shí)，支干道黃燈倒計(jì)時(shí)置數(shù) 0101；主干道繼續(xù)剛才的減計(jì)數(shù)。 系統(tǒng)根據(jù) COUNT 的變化自動(dòng)在各狀態(tài)下跳變，當(dāng) count 為 45 時(shí)，跳變到 S2 狀態(tài)；當(dāng) count 為 50 時(shí)，跳變到 S3 狀態(tài)；當(dāng) count 為 75 時(shí)，跳變到 S4 狀態(tài)；當(dāng)count 為 80 時(shí)，若支干道沒(méi)有車跳變到 S0 狀態(tài)，有車則跳 變到 S1 狀態(tài)。 掃描顯示譯碼模塊 掃描顯示譯碼模塊可以根據(jù)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)交通信號(hào)燈以及倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的顯示，其中數(shù)碼管的顯示采用動(dòng)態(tài)掃描顯示。 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) x 167。將各個(gè)單元模塊的變量賦值給頂層文件，從而將各個(gè)單元模塊連接起來(lái)，統(tǒng)一調(diào)配。主干道處于常通行狀態(tài)，支干道處于禁止?fàn)顟B(tài)；無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xii 當(dāng)支干道有車來(lái)時(shí)，主干道亮綠燈，經(jīng)行 45秒倒計(jì)時(shí)，支干道亮紅燈，經(jīng)行 50秒倒計(jì)時(shí)； 主干道 45 秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后跳變到黃燈，進(jìn)行 5秒倒計(jì)時(shí)，支干道繼續(xù)亮紅燈，進(jìn)行倒計(jì)時(shí)； 主干道 5 秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后跳變到紅燈，經(jīng)行 30 秒倒計(jì)時(shí)，支干道跳變到綠燈，進(jìn)行 25 秒倒計(jì)時(shí)； 支干道 25 秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后跳變到黃燈，進(jìn)行 5秒倒計(jì)時(shí)，主干道繼續(xù)亮紅燈，進(jìn)行倒計(jì)時(shí)； 支干道 5 秒倒計(jì)時(shí)結(jié)束后，判斷支干道是否有車，若有車跳變到 S1 狀 態(tài)，沒(méi)有車跳變到 S0狀態(tài) 四． 硬件實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果 將程序進(jìn)行編譯后，就可以把管腳綁定后把程序下載到實(shí)驗(yàn)板上進(jìn)行調(diào)試了。 管腳綁定如下所示 TO Location I/O Bank 1 CLK PIN_152 3 2 CAR PIN_160 3 3 SEG[0] PIN_175 3 4 SEG[1] PIN_176 3 5 SEG[2] PIN_177 3 6 SEG[3] PIN_178 3 7 SEG[4] PIN_179 3 8 SEG[5] PIN_180 3 9 SEG[6] PIN_1 1 10 SEL[0] PIN_3 1 11 SEL[1] PIN_4 1 12 SEL[2] PIN_5 1 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) xiii 13 LED[0] PIN_170 3 14 LED[1] PIN_173 3 15 LED[2] PIN_174 3 16 LED[3] PIN_165 3 17 LED[4] PIN_166 3 18 LED[5] PIN_167 3 注： CLK 綁定時(shí)鐘 1KHZ CAR 綁定 DK4 LED[0]綁定 LED6； 支干道紅燈 LED[1]綁定 LED7； 支干道黃燈 LED[2]綁定 LED8； 支干道綠燈 LED[3]綁定 LED1； 主干道紅燈 LED[4]綁定 LED2； 主干道黃燈 LED[5]綁定 LED3； 主干道綠燈 SEL[0]綁定 LI0； SEL[1]綁定 LI1； SEL[2]綁定 LI2。 將程序下載到實(shí)驗(yàn)板后， CAR 置于低電平后，可以看到 LED 燈的顯示情況為主干道亮綠燈，支干道亮紅燈，主干道數(shù)碼管顯示 45 秒，支干道數(shù)碼管顯示 50 秒。 從實(shí)驗(yàn)板上可以看出硬件測(cè) 試下的效果達(dá)到了設(shè)計(jì)的要求，能夠?qū)崿F(xiàn)交通信號(hào)燈控制器的基本功能?；蛘呖梢詫⑾到y(tǒng)的時(shí)鐘頻率改為 2KHZ，更改分頻模塊后再進(jìn)行編譯下載，這樣可以加快數(shù)碼管掃描的速度，從而達(dá)到消除視覺(jué)上閃動(dòng)的現(xiàn)象。 在拿到題 目后，首先進(jìn)行了單元模塊的設(shè)計(jì)，將每一個(gè)單元模塊設(shè)計(jì)完成后再經(jīng)行仿真，仿真成功后就可以進(jìn)行頂層文件的編寫了，在頂層文件的編寫過(guò)程中遇到了一些問(wèn)題，特別是各模塊之間的連接，以及信號(hào)的定義，總是有錯(cuò)誤。 在波形仿真的過(guò)程中，同樣遇到了困難，有的時(shí)候，由于 END TIME 的時(shí)間修改的太大，會(huì)出現(xiàn)仿真時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，這個(gè)時(shí)候應(yīng)該要把 END TIME 的時(shí)間相應(yīng)的改小，或是修改系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率。在今后的工作和學(xué)習(xí)中，我們不能僅僅把目光停留在課本上，要多理論聯(lián)系實(shí)際。這次的課程設(shè)計(jì)使我鞏固了以前學(xué)習(xí)到的知識(shí)，還使我掌握了以前沒(méi)有掌握的知識(shí)，同時(shí)鍛煉了自己的能力。因此，一個(gè)好的交通燈控制系統(tǒng)，將給道路擁擠、違章控制等方面給予技術(shù)革新。本文介紹了一個(gè)智能交通燈系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 在世界范圍內(nèi)，一個(gè)以微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)為先導(dǎo)的，以信息技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)為中心的信息革命方興未艾。本文主要從單片機(jī)的應(yīng)用上來(lái)實(shí)現(xiàn)十字路口交通燈智能化的管理，用以控制過(guò)往車輛的正常運(yùn)作。但這一技術(shù)在 19 世紀(jì)就已出現(xiàn)了。這是世界上最早的交通信號(hào)燈。它由紅綠兩以旋轉(zhuǎn)式方形玻璃提燈組成，紅色表示 “ 停止 ” ，綠色表示 “ 注意 ” 。 電氣啟動(dòng)的紅綠燈出現(xiàn)在美國(guó)，這種紅綠燈由紅綠黃三色圓形的投光器組成， 1914 年始安裝于紐約市 5號(hào)大街的一座高塔上。 1918 年，又出現(xiàn)了帶控制的紅綠燈和紅外線紅綠燈。紅外線 紅綠燈當(dāng)行人踏上對(duì)壓力敏感的路面時(shí)，它就能察覺(jué)到有人要過(guò)馬路。 信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對(duì)于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。 PLC 從原來(lái)具有邏輯控制、順序控制等功能，發(fā)展到現(xiàn)在已具有模擬量輸入 /輸出、定位控制、旋轉(zhuǎn)角度檢測(cè)、高速計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信等功能。 PLC的簡(jiǎn)介 PLC 是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置 ,是帶有存儲(chǔ)器 ,可以編制程序的控制器。 PLC 及其有關(guān)的外圍設(shè)備 ,都應(yīng)按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形式一體 ,易于拓展 其功能的原則設(shè)計(jì)。 PLC 與機(jī)器人 ,計(jì)算機(jī)幫助設(shè)計(jì)與制造一起作為現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱。但近年來(lái) 由于微處理器芯片及有關(guān)元件價(jià)格大大下降 ,使 PLC 的成本下降 ,同時(shí)又由于 PLC的功能大大增強(qiáng) ,使 PLC 的應(yīng)用越來(lái)越廣泛 ,廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、石油、化工、采礦、電力、機(jī)械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保等行業(yè)。 PLC 可應(yīng)用于單機(jī)控制、多機(jī)群控、生產(chǎn)自動(dòng)線控制等。 （ 2）運(yùn)動(dòng)控制 PLC 制造商目前已提供了拖動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)或伺服電動(dòng)機(jī)的單軸或多軸位 置控制模版。每個(gè)軸移動(dòng)時(shí)，位置控制模塊保持適當(dāng)?shù)乃俣群图铀俣?，確保運(yùn)動(dòng)平滑。 （ 3）閉環(huán)過(guò)程控制 PLC 能控制大量的物理參數(shù)，如溫度、壓力、速度和流量等。當(dāng) 過(guò)程控制中某一個(gè)變量出現(xiàn)偏差時(shí) ,PID 控制算法會(huì)計(jì)算出正確的輸出 ,把變量保持在設(shè)定值上。著名的日本 FANUC 公司推出的 Systen 1 12 系列，已將CNC控制功能作為 PLC的一部分。通過(guò)窗口軟件，用戶可以獨(dú)自編程，由 PLC送至 CNC設(shè)備使用。預(yù)計(jì)今后幾年 CNC系統(tǒng)將變成以 PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。作為實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，不僅 PLC數(shù)據(jù)通信速率要求高，而且要考慮出現(xiàn)停電故障時(shí)的對(duì)策。傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) 4 時(shí)間繼電器。 而 PLC 采用微電子技術(shù)，大量的開關(guān)動(dòng)作由無(wú)觸點(diǎn)的電子存儲(chǔ)器件來(lái)完成，大部分繼電器和復(fù)雜的連線被軟件程序所取代，故壽命長(zhǎng)，可靠性大大提高?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。近年來(lái) PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。 (3)易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC作為通用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。梯形圖語(yǔ)言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼 電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實(shí)現(xiàn)繼電器電路的功能。 (4)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)維護(hù)也變得容易起來(lái)。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。并且要求交通信號(hào)燈按照交通規(guī)則的模試來(lái)運(yùn)行。 內(nèi)容： 因?yàn)楸菊n程設(shè)計(jì)是交通燈的單片機(jī)控制設(shè)計(jì)，所以要了解實(shí)際交通燈的變化情況和規(guī)律。然后轉(zhuǎn)狀態(tài) 1 南北紅燈，東西綠燈通車。再轉(zhuǎn)狀態(tài) 3，南北綠燈通車，東西紅燈。最后循環(huán)至狀態(tài) 1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)概要 我們?cè)趯W(xué)習(xí)了 PLC 的大量的相關(guān)知識(shí)后，要能夠把其運(yùn)用在實(shí)際訓(xùn)練當(dāng)中。 一、 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則 1） 最大限度地滿足被控對(duì)象的控制要求。 3） 滿足上面條件的前提下，力求使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用和維修方便。 二、 PLC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 1) 選擇合適的用戶輸入設(shè)備、輸出設(shè)備以及輸出設(shè)備驅(qū)動(dòng)的控制對(duì)象。 3) 選擇適合系統(tǒng)的 PLC. 4) 設(shè)計(jì)程序 5) 調(diào)試程序 ,一個(gè)是模擬調(diào)試，一個(gè)是聯(lián)機(jī)調(diào)試。 7) 驗(yàn)收、交付使用。 2） 根據(jù)控制 要求確定所需的用戶輸入、輸出設(shè)備，分配 I/O。 4） 設(shè)計(jì) PLC 接線圖以及電氣施工圖。 2． PLC 程序設(shè)計(jì)的步驟 1） 對(duì)于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，最好繪制編程流程圖，相當(dāng)于設(shè)計(jì)思路。 3） 程序輸入 PLC 模擬調(diào)試，修改，直到滿足要求為止。 5） 編寫技術(shù)文件 6） 交付使用。 1．輸入采樣階段 在輸入采樣階段， PLC 以掃描工作方式按順序?qū)λ休斎攵说妮斎霠顟B(tài)進(jìn)行采樣，并存入輸入映象寄存器中，此時(shí)輸入映象寄存器被刷新。 2．程序執(zhí)行階段 在程序執(zhí)行階段， PLC 對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。當(dāng)遇到程序跳轉(zhuǎn)指令時(shí)，則根據(jù)跳轉(zhuǎn)分析控制要求 確定 I/O 設(shè)備 選擇 PLC 分配 I/O、設(shè)計(jì)電氣圖 編寫流程圖 設(shè)計(jì)梯形圖 編制程序清單 輸入程序并檢查 調(diào)試滿足 N Y 聯(lián)機(jī)調(diào)試 滿足 N N 編制技術(shù)文件 交付使用 設(shè)計(jì)控制柜 現(xiàn)場(chǎng)連接 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) 8 條件是否滿足來(lái)決定程序是否跳轉(zhuǎn)。對(duì)于元件映象寄存器來(lái)說(shuō)，其內(nèi)容會(huì)隨程序執(zhí)行的過(guò)程而變化。在這一階段里， PLC 將輸出映象寄存器中與輸出有關(guān)的狀態(tài)（輸出繼電器狀態(tài)）轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，并通過(guò)一定方式輸出，驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。當(dāng)PLC進(jìn)入程序執(zhí)行階段后輸入端將被封鎖，直到下一個(gè)掃描周期的輸入采樣階段才對(duì)輸入狀態(tài)進(jìn)行重新采樣。 在用戶程序中如果對(duì)輸出結(jié)果多次賦值，則最后一次有效。在其它階段里輸出狀態(tài)一直保存在輸出映象寄存器中。 對(duì)于小型 PLC，其 I/O 點(diǎn)數(shù)較少，用戶程序較短，一般采用集中采樣、集中輸出的工作方式，雖然在一 定程度上降低了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，但使 PLC 工作時(shí)大多數(shù)時(shí)間與外部輸入 /輸出設(shè)備隔離，從根本上提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。 從上述分析可知，當(dāng) PLC 的輸入端輸入信號(hào)發(fā)生變化到 PLC 輸出端對(duì)該輸入變化作出反應(yīng)，需要一段時(shí)間，這種現(xiàn)象稱為 PLC 輸入／輸出響應(yīng)滯后。應(yīng)該注意的是，這種響應(yīng)滯后不 僅是由于PLC掃描工作方式造成，更主要是 PLC 輸入接口的濾波環(huán)節(jié)帶來(lái)的輸入延遲，以及輸出接口中驅(qū)動(dòng)器件的動(dòng)作時(shí)間帶來(lái)輸出延遲，同時(shí)還與程序設(shè)計(jì)有關(guān)。 無(wú)錫科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 用 PLC 的控制交通信號(hào)燈設(shè)計(jì) 9 第三章 十字路口交通信號(hào)燈的 具體設(shè)計(jì) 十字路口交通信號(hào)燈的控制要求 隨著城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通信號(hào)燈發(fā)揮的作用越來(lái)越大，正因?yàn)橛辛私煌ㄐ盘?hào)燈，才使車流、人流有了規(guī)范，同時(shí)，減少了交通事故發(fā)生的概率。 交通信號(hào)燈由紅燈、綠燈、黃燈組成。交通信號(hào)燈分為機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、非機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、人行橫道信號(hào)燈、車道信號(hào)燈、方向指示信號(hào)燈、閃光警告信號(hào)燈、道路與鐵路平面交叉道口信號(hào)燈。 十字路口交通信號(hào)燈 現(xiàn)場(chǎng)示意圖如圖