PLC电梯控制系统的设计与实现项目可行性研究报告Word格式文档下载.docx

1、1 引言今天，红绿灯安装在各个道口上，已经成为疏导交通车辆最常见和最有效手段.但这一技术在19世纪就已出现了.1858年，在英国伦敦主要街头安装了以燃煤气为光源红，蓝两色机械扳手式信号灯，用以指挥马车通行.这是世界上最早交通信号灯.1868年，英国机械工程师纳伊特在伦敦威斯敏斯特区议会大厦前广场上，安装了世界上最早煤气红绿灯.它由红绿两块以旋转式方形玻璃提灯组成，红色表示“停止”，绿色表示“注意”.1869年1月2日，煤气灯爆炸，使警察受伤，遂被取消.1914年，电气启动红绿灯出现在美国.这种红绿灯由红绿黄三色圆形投光器组成，安装在纽约市5号大街一座高塔上.红灯亮表示“停止”，绿灯亮表示“通行

2、”.1918年，又出现了带控制红绿灯和红外线红绿灯.带控制红绿灯，一种是把压力探测器安在地下，当车辆接近时红灯便变为绿灯；另一种是用扩音器来启动红绿灯，司机遇红灯时按一下喇叭，就使红灯变为绿灯.红外线红绿灯当行人踏上对压力敏感路面时，它就能察觉到有人要过马路.红外光束能把信号灯红灯延长一段时间，推迟汽车放行，以免发生交通事故.信号灯出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果.1968年，联合国道路交通和道路标志信号协定对各种信号灯含义作了规定.绿灯是通行信号，面对绿灯车辆可以直行，左转弯和右转弯，除非另一种标志禁止某一种转向.左右转弯车辆都必须让合法地

3、正在路口内行驶车辆和过人行横道行人优先通行.红灯是禁行信号，面对红灯车辆必须在交叉路口停车线后停车.黄灯是警告信号，面对黄灯车辆不能越过停车线，但车辆已十分接近停车线而不能安全停车时可以进入交叉路口.随着经济发展，交通运输中出现了一些传统方法难以解决问题.道路拥挤现象日趋严重，造成经济损失越来越大，并一直保持大比例增长.现在交通系统已不能满足经济发展需求.由于生活水平提高，人们对交通运输安全性及服务水平提出了更高要求.在交通中管理引入单片机交通灯控制代替交管人员在交叉路口服务，有助于提高交通运输安全性、提高交通管理服务质量.并在一定程度上尽可能降低由道路拥挤造成经济损失，同时也减小了工作人员劳

4、动强度. 中国车辆数量不断增加，交通控制在未来交通管理中起着越来越重要作用.智能交通灯管理比重修一条马路无论在经济、交通运行速率上都有很好效益、更加节约资源.使交管人员有更多精力投入到管理整个城市交通控制，带来更大经济和社会效益为创造美好城市交通形象发挥更多作用.2 交通管理方案论证2.1 设计任务东西（A）、南北（B）两干道交于一个十字路口，各干道有一组红、左转绿、绿三个指示灯，指挥车辆和行人安全通行.红灯亮禁止通行，绿灯亮允许通行.红灯设计时间为40秒，绿灯及左转绿灯各为20秒.设A道和B道车流量相同.2.2 方案介绍把设计任务细化为四个状态，其对应状态：如图1A道为40秒红灯，B道绿灯2

5、0秒A道为20秒红灯，B道左转20秒绿灯A道为20秒绿灯，B道为40秒红灯A道左转20秒绿灯，B道为20秒红灯图1 状态转换图整个交通灯控制由四个状态组成，可以用程序设计实现，也可用时序逻辑实现.以下方案就是分别用了这两种方法.方案1设计思想：采用分模块设计思想，程序设计实现基本思想是一个计数器 ， 选择一个单片机，其内部为一个计数，是十六进制计数器，模块化后，通过设置或程序清除来实现状态转换， 由于每一个模块计数多不是相同， 这里各模块是以预置数和计数器计数共同来实现，所以要考虑增加一个置数模块，其主要功能细分为，对不同状态输入要产生相应状态下一个状态预置数， 如图中A道和B道分别为次干道置

6、数选择和主干道置数选择.以主干道为例，简述其设计思想.如前分析，已经确定该系统有四个状态，而置数子模块可定要将下一状态预置数准备好，所以很容易得到主干道置数表如：表1状态主干道预置数次干道预置数0040200120（左转）1011表1 置数表由该表，就可以通过程序循环方法设计该模块，主要思想是通过数据判断指令、跳转指令实现，由主控制器计时和中断产生四个状态去译码，从而得到不同输出，即预置数，由上分析可用一个计数器和跳转指令去完成预置数.而红绿灯显示也是一样，由状态分析可以得出红绿灯变化表如：表2主干道灯显示次干道灯显示红灯绿灯左转绿灯表2 红绿灯变化表通过这张表就可以用组合电路实现该功能了，可

7、以用数据选择器思想，在本系统中，直接通过门电路译码，接下来就是计数模块了，其主要功能细分为，要从预置数开始递减计数，一个状态结束，通过判断，通知主控制模块，使之进入下一模块.还有一个必须考虑到就是，预置数必须在下一个状态来之前准备好，而红绿灯状态变化，必须和计数状态同步，于是引起预置数变化程序要超前于系统本身状态变化，所以，系统中两个状态转换时，在上一状态结束时设置预置数，而控制红绿灯是随着系统本身状态变化而变化，体现在本子电路中就是有两组电路去判断符合状态.方案2 设计思想：状态转换表如：表300（15S）01（05S）黄灯10（15S）11（05S）表3 状态转换表本方案分三步：（1）要建

8、立三路信号灯控制系统，本设计采用7408 芯片通过组合逻辑控制三路灯显示关系.（2）建立显示控制系统，本设计采用74190 芯片倒计时控制，每个方向用两片相连实现，另外用74153芯片，因为分析中设置时间末位均为5，所以只要用一片74153 对高位置位，将低位初值预置锁定为5，而高位则根据需要由反馈部分提供预置值.（3）建立反馈和细节连接部分，本部分主要解决显示和灯控同步问题本系统采用倒计时系统减为0，如当系统减为0 时通过两个D触发器得到两个变量，即为开头分析中状态，通过它变化得到不同逻辑关系，驱动74153 控制哪组灯亮（对应关系如表所示），另外他还要同步反馈到显示系统置数环节.注意：本实

9、验中若采用更复杂四片74190控制主干道两组灯，再用八片74153分别对74190置数可实现任意数值交通灯系统.另外对7408 片子控制红灯端口用一个与门将一端再接一个频率一定方波，使一边为黄灯时，另一边红灯在闪烁.方案比较：方案1（以下称1）用了模块设计，而方案2（以下称2）采用是一般设计，相比之下1有较强可读性和较强可修改性，而2则在设计上显得较简单，设计纯朴，便于测试，它优势则在于提供了一条较为便捷解决方案.2首先将许多逻辑关系简化到极点，而后将其一起集成用较少芯片去完成所需功能.我们从中可以得出是，我们最终设计应该尽量使用模块化设计.对工程设计人员来说，将来产品无论从修改还是升级考虑对

10、有好处，但另外我们又需将设计简单化，因此我觉得在设计初期尽可能简单化设计，而一旦设计各项测试通过了，在有可能条件下将设计模块化，所以本设计以第一方案为主进行. 3 交通灯系统硬件设计3.1 单片机概述单片机是由运算器、控制器、存储器、输入设备以及输出设备共五个基本部分组成.单片机是把包括运算器、控制器、少量存储器、最基本输入输出口电路、串行口电路、中断和定时电路等都集成在一个尺寸有限芯片上.通常，单片机由单个集成电路芯片构成，内部包含有计算机基本功能部件：中央处理器、存储器和I/O接口电路等.因此，单片机只需要和适当软件及外部设备相结合，便可成为一个单片机控制系统.单片机经过1、2、3、3代发

11、展，目前单片机正朝着高性能和多品种方向发展，它们CPU功能在增强，内部资源在增多，引脚多功能化，以及低电压、低功耗.可以说，二十世纪跨越了三个“电”时代，即电气时代、电子时代和现已进入电脑时代.不过，这种电脑，通常是指个人计算机，简称PC机.它由主机、键盘、显示器等组成.还有一类计算机，大多数人却不怎么熟悉.这种计算机就是把智能赋予各种机械单片机.顾名思义，这种计算机最小系统只用了一片集成电路，即可进行简单运算和控制.因为它体积小，通常都藏在被控机械“肚子”里.它在整个装置中，起着有如人类头脑作用，它出了毛病，整个装置就瘫痪了.现在，这种单片机使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备

12、、导航系统、家用电器等.各种产品一旦用上了单片机，就能起到使产品升级换代功效，常在产品名称前冠以形容词“智能型”，如智能型洗衣机等.现在有些工厂技术人员或其它业余电子开发者搞出来某些产品，不是电路太复杂，就是功能太简单且极易被仿制.究其原因，可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上. 目前单片机渗透到我们生活各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机踪迹.导弹导航装置，飞机上各种仪表控制，计算机网络通讯与数据传输，工业自动化过程实时控制和数据处理，广泛使用各种智能IC卡，民用豪华轿车安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机.更不用说自

13、动控制领域机器人、智能仪表、医疗器械了.它主要是作为控制部分核心部件.因此，单片机学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制科学家、工程师.3.2 系统构成电路板一块，AT89S51单片机一片，74HC164芯片八片，七段数码管八个.74LS04反向器一片，发光二极管13个（8个绿，4个红用于交通控制，1个用于标识电源），7805三端稳压电源一个，一个按键，一条数据下载线.系统结构框图如：图2图2 系统结构框图系统各部分工作：（1）程序设置初始时间，通过AT89S51单片机内部相应寄存器来实现.（2） 由AT89S51单片机定时器每秒钟通过P3.0口向74HC164数据端口送信息，由74HC164输出口显示红、绿、黄灯点亮时