PLC课程设计-LED灯数码显示控制.doc
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成绩
可编程逻辑控制器
课程设计报告
题目LED灯数码显示控制
系别
专业名称
班级
学号
姓名
指导教师
目录
一、引言 4
二、系统总体方案设计 4
2.1系统硬件配制及组成原理 4
2.1.1PLC各组成部件及作用 4
2.1.2PLC的分类 5
2.1.3LED数码管的结构及工作原理 5
2.2系统变量定义及分配表 6
2.3系统接线图设计 7
三、控制系统设计 7
3.1控制程序设计思想 7
3.2控制程序时序图设计 8
四、系统调试及结果分析 8
4.1系统调试及解决的问题 8
4.2结果分析 8
五、结束语 8
六、参考文献 9
附录 10
LED数码显示控制
一、实验目的
了解并掌握LED数码显示控制中的应用及其编程方法。
二、控制要求
按下启动按钮后，由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始显示：
一一显示各段，之后一次显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F再返回初始显示，并循环不止。
输入
接线
SD
I0.0
启动
三、LED数码显示控制的实验面板图：
输出
接线
A
B
C
D
E
F
G
H
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
A
B
C
D
E
F
G
H
四、实验设备
1、安装了STEP7-Micro/WIN32编程软件的计算机一台
2、PC/PPI编程电缆一根
3、锁紧导线苦干
五、实验步骤
1、根据上表进行输入输出接线；
2、编写程序，并把程序输入STEP7中；
3、检查输入程序无误以后，将程序下载到主机内，并且把PLC的工作模式达到RUN模式；
4、拨动输入开关SD，观察输出LED的显示结果。
一、引言
《可编程逻辑控制器》课程设计是该课程的一个重要教学环节，既有别于毕业设计，又不同于课堂教学。
它需要学生统筹运用所学基本理论、基本方法对现实生活中的实际系统进行设计和调试。
本课程设计是以LED数码管和PLC控制为基础，通过了解PLC的基本编程方法及LED数码管的原理，用顺序控制法实现：
按下启动按钮，由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始显示，显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F再返回初始显示，并循环不止的控制要求。
而实验的目标为：
8个LED循环显示控制要求所要显示的内容。
二、系统总体方案设计
2.1系统硬件配制及组成原理
2.1.1PLC各组成部件及作用
PLC的类型种类繁多，功能和指令系统也不尽相同，但其结构和工作方式大同小异。
硬件系统有主机、I/O接口、电源、编程器、I/O扩展接口和外部设备接口等主要部分构成。
1.主机
主机部分包括中央处理器（CPU）、系统程序储存器和用户程序集数据存储器。
CPU是PLC的核心，起着总指挥的作用，与通用微机CPU一样，CPU在PC系统中的作用类似于人体的神经中枢。
其功能：
（1）用扫描方式（后面介绍）接收现场输入装置的状态或数据，并存入输入映象寄存器或数据寄存器；
（2）接收并存储从编程器输入的用户程序和数据；
（3）诊断电源和PC内部电路的工作状态及编程过程中的语法错误；
（4）在PC进入运行状态后：
a）执行用户程序——产生相应的控制信号（从用户程序存储器中逐条读取指令，经命令解释后，按指令规定的任务产生相应的控制信号，去启闭有关的控制电路）
b）进行数据处理——分时、分渠道地执行数据存取、传送、组合、比较、变换等动作，完成用户程序中规定的逻辑或算术运算任务
c）更新输出状态——输出实施控制（根据运算结果，更新有关标志位的状态和输出映象寄存器的内容，再由输入映象寄存器或数据寄存器的内容，实现输出控制、制表、打印、数据通讯等）
2.电源
PLC的电源是指为CPU、存储器、I/O接口等内部电子电路工作所配置的直流开关稳压电，PLC通常使用AC220V或DC24V工作电源。
他的电源模块为其他各功能模块提供DC5V、DC12V、DC24V等各种内部直流工作电源。
3.I/O（输入/输出）接口
（I/O模块：
接口电路、I/O映像存储器） ——CPU与现场I/O装置或其他外部设备之间的连接部件。
4.编程器
编程器是编制、调试PLC用户程序的外部设备，是人机交互的窗口。
通过编程器可以把用户程序输入到RAM中，或者对RAM中已有程序进行编辑；通过编程器还可以对PLC的工作状态进行监视和跟踪，对调试和试行用户程序非常有用。
5.输入/输出（I/O）扩展接口
I/O扩展接口是PLC主机为了扩展输入/输出点数和类型的部件没输入/输出扩展单元、远程输入/输出扩展单元、智能输入/输出单元等都通过它与主机相连。
6.外部I/O接口
外设I/O接口是PLC主机实现人机对话、机机对话的通道。
2.1.2PLC的分类
现在比较习惯的PLC分类是按I/O点数分，一般分为三类：
小型PLC：
小型PLC的I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。
中型PLC：
中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在256~1024点之间。
大型PLC：
一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。
大型PLC的软、硬件功能极强。
具有极强的自诊断功能
2.1.3LED数码管的结构及工作原理
LED数码管（LEDSegmentDisplays）是由多个发光二极管封装在一起组成“8”字型的器件，引线已在内部连接完成，只需引出它们的各个笔划，公共电极。
led数码管常用段数一般为7段有的另加一个小数点，还有一种是类似于3位“+1”型。
位数有半位，1，2，3，4，5，6，8，10位等等....，led数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。
LED数码管要正常显示，就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码，从而显示出我们要的数位，因此根据LED数码管的驱动方式的不同，可以分为静态式和动态式两类。
A、静态显示驱动：
静态驱动也称直流驱动。
静态驱动是指每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O埠进行驱动，或者使用如BCD码二-十进位*器*进行驱动。
静态驱动的优点是编程简单，显示亮度高，缺点是占用I/O埠多。
B、动态显示驱动：
数码管动态显示介面是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一，动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起，另外为每个数码管的公共极COM增加位元选通控制电路，位元选通由各自独立的I/O线控制，当单片机输出字形码时，所有数码管都接收到相同的字形码，但究竟是那个数码管会显示出字形，取决于单片机对位元选通COM端电路的控制，所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开，该位元就显示出字形，没有选通的数码管就不会亮。
透过分时轮流控制各个LED数码管的COM端，就使各个数码管轮流受控显示，这就是动态驱动。
2.2系统变量定义及分配表
输入：
SDI0.0
输出：
ABCDEFGH
Q0.0Q0.1Q0.2Q0.3Q0.4Q0.5Q0.6Q0.7
输入
SD
I0.0
启动
输出
A
B
C
D
E
F
G
H
Q0.0
Q0.1
Q0.2
Q0.3
Q0.4
Q0.5
Q0.6
Q0.7
A
B
C
D
E
F
G
H
2.3系统接线图设计
三、控制系统设计
3.1控制程序设计思想
根据控制要求：
按下启动按钮，由八组LED发光二极管模拟的八段数码管开始显示，显示次序是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、A、B、C、D、E、F再返回初始显示，并循环不止；用顺序控制法，运用移位寄存器、定时器等指令进行程序编译，完成设计。
3.2控制程序时序图设计
四、系统调试及结果分析
4.1系统调试及解决的问题
遇到的问题
（1）数码管没有单独一段一段的显示。
（2）中间有几个数字没显示。
（3）没有设计时间延时。
（4）程序运行完一次后没有循环。
（5）连接线路时，出现接线错误。
在老师的指导和本组同学的共同努力下，我们对上的问题进行了讨论并改正，最终得到正确的
实验程序和显示结果。
4.2结果分析
八组LED发光二极管模拟八段数码显示。
程序运行后先是一段段显示，显示次序是ABCDEFGH随后显示数字及字符，先是次序是0123456789AbCdEF再返回初始显示，并循环不止，断开启动开关实验停止。
五、结束语
本次课程设计使我加深了对PLC知识的理解，同时通过这次一周的课程设计，我们的合作意识得到加强，合作能力得到提高，并再一次明白只有加强组内合作才能提高工作效率和速度。
还有就是通过这次团队合作课程设计，深刻体会到PLC的广阔强大的应用功能，相信学好用好PLC，不管是对以后从事这一专业还是工作学习，都会有很大的帮助！
六、参考文献
【1】刘美俊.西门子PLC编程及其应用.北京：
机械工程出版社，2011.
【2】廖常初.S7-200PLC编程及应用.北京：
机械工程出版社，2010.
【3】杨后川，张瑞，高建设，等.西门子S7-200PLC应用100例.北京：
机械工程出版社，2009.
【4】李辉.S7-200PLC编程原理与工程实训.北京：
北京航空航天大学出版社，2007.
【5】高鸿斌，孔美静，郝孟合.西门子PLC与工业控制网络应用.北京：
电子工业出版社，2006.
附录
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