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1、 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 2.1.1 PLC各组成部件及作用 4 2.1.2 PLC的分类 5 2.1.3 LED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
2、 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、 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
4、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 2.1.1 PLC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
5、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，
6、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AC 220V 或DC 24V 工作电源。他的电源模块为其他各功能模块提供DC 5V、DC 12V、DC 24V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；
7、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。 2.1.2 PLC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
8、型PLC ：中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在2561024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 2.1.3 LED数码管的结构及工作原理 LED数码管（LED Segment Displays）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
9、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
10、,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：SD I0.0 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
11、.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
12、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
13、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
