2877 基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設計
2877 基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設計,基于,plc,霓虹燈,控制系統(tǒng),設計
畢業(yè)設計中期檢查表填表日期 2012 年 5 月 10日 迄今已進行 11 周剩余 6 周學生姓名 王慶龍 院系 機電工程學院 專業(yè)、班級 機械 08-3指導教師姓名 劉桂波 職稱 講師 從事專業(yè) 機械電子 是否外聘 □是□否題目名稱 基于 PLC 的霓虹燈控制系統(tǒng)設計已完成主要內容 待完成主要內容畢業(yè)設計工作進度設計可靠性高的變壓器，編制 PLC 的 I/O 接口功能表，電器元件的選擇，元件目錄表。梯形圖或指令表編制 PLC 控制程序。設計說明書。學生填寫存在問題及努力方向語音播報系統(tǒng)的控制，梯形圖 PLC 的軟件設計。學生簽字： 王慶龍指導教師意 見畢業(yè)設計進度：超前□ 正常□ 滯后□ 嚴重滯后□指導教師簽字： 年 月 日系意見系主任簽字： 年 月 日1畢 業(yè) 設 計 （論 文 ）開 題 報 告設計 （論 文） 題 目 :基于 PLC 的霓虹燈控制系統(tǒng)設計院 系 名 稱: 機電工程學院 專 業(yè) 班 級: 機械 08-3 學 生 姓 名: 王慶龍 導 師 姓 名: 劉桂波 開 題 時 間: 2 月 27 日 1.課題研究的目的和意義：指導委員會審查意見：簽字： 年 月 日2⑴課題研究目的：在現(xiàn)代生活中，彩燈作為一種裝飾，既可以增強人們的感觀，起到廣告宣傳的作用，又可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添亮麗，用在舞臺上增強晚會燈光效果。隨著科學技術的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對于彩燈的要求越來越高。⑵課題研究意義：隨著電子技術的發(fā)展，應用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重量輕的方向發(fā)展，PLC 技術的應用引起電子產品及系統(tǒng)開發(fā)的巨大變革。梯形圖語言作為可編程邏輯器件的標準語言描述能力強，覆蓋面廣，抽象能力強，在實際應用中越來越廣泛。于是，人們開始追求貫徹整個系統(tǒng)設計的自動化，可以從繁重的設計工作中徹底解脫出來，把精力集中在創(chuàng)造性的方案與概念構思上，從而可以提高設計效率，縮短產品的研制周期。整個過程通過 PLC 自動完成，大大減輕了設計人員的工作強度，減少了出錯的機會，并且提高了設計質量。2.文獻綜述：霓虹燈是一種低氣壓冷陰極輝光放電燈，又稱冷陰極管。被廣泛用于廣告、招牌、標識、景觀、裝飾亮化;冷陰極管還被高檔豪華酒店、文化娛樂場所用于照明以及特種燈等。在現(xiàn)代生活中，霓虹燈作為廣告裝飾光源，將向高品質發(fā)展，在目前技術條件下，還沒有一種新光源可全面替代，仍具有獨特的生命力。霓虹燈又是冷陰極燈管照明，作為藝術品的一種，成為光的雕塑產品，將向高品質、高檔產品發(fā)展。在霓虹燈的應用中，裝飾燈、廣告燈、布景燈的變化多種多樣，但就其工作模式，可分為三種主要類型：長明燈、流水燈及變幻燈。流水燈負載變化頻率高，變換速度快，使人有眼花繚亂之感，分為多燈流動、單燈流動等情形。霓虹燈發(fā)明于 19 世紀末、20 世紀初，1910 年世界上第一支商業(yè)性霓虹燈用于巴黎的皇宮大廈作照明裝飾獲得成功。1926 年，霓虹燈傳入中國，1966 年，文化大革命使中國霓虹燈除制作政治宣傳標語外，基本處于停頓狀態(tài)。以十一屆三中全會為標志，改革開放的市場經(jīng)濟使中國霓虹燈進入恢復和初步發(fā)展階段。中國霓虹燈發(fā)展創(chuàng)歷史新高后，由于 LED 擠壓，大、中城市戶外廣告整治拆除行動和世界經(jīng)濟危機的影響以及霓虹燈大發(fā)展帶來的低價競爭，部分質量3良莠不全等使霓虹燈發(fā)展受阻。霓虹行業(yè)以“科學發(fā)展觀”指導企業(yè)生產經(jīng)營，在堅持做好、做優(yōu)、發(fā)展霓虹燈同時研究、開發(fā) LED 等產品以及景觀燈、亮化工程等，形成新的利潤增長點。近年來，在電光源研究學科研究中，逐步出現(xiàn)了個邊緣學科，即燈用電子學。這一新學科的形成給光電源技術，工藝帶來了巨大的突破，從深度和廣度兩個方面促進著電光源的發(fā)展。目前，已出現(xiàn)的電子鎮(zhèn)流器，電子觸發(fā)器，電子啟輝器和電子變壓器等新的電子部件，成功應用于光源產品中。新型的電子部件與霓虹燈相結合的產物：霓虹燈電子變壓器掃描式霓虹燈控制器和變色霓虹燈等新產品也不斷涌現(xiàn)。而在這些新的電子部件中，尤以電子變壓器特別引起霓虹燈行業(yè)的關注和歡迎。霓虹燈長期沿用的漏磁變壓器，性能穩(wěn)定可靠，制造業(yè)日趨成熟，但它還存在著一些明顯的缺點。如它的體積較大因而顯得笨重，一臺規(guī)格 450VA 的漏磁變壓器重量達 10Kg，造價高，耗材多，在安裝使用和維修方面很不方便，新型電子變壓器的研究正是針對這些缺點經(jīng)過科研人員的努力，實現(xiàn)了每個可帶 6-8 米的電子變壓器，從而實現(xiàn)了電子變壓器實際應用于霓虹燈技術中，節(jié)能電子變壓器具有重量輕，節(jié)電，功率因數(shù)高，維修和安裝方便等特點因此在美國已經(jīng)被廣泛應用，我國特別是廣州、京和上海地區(qū)，節(jié)能型電子變壓器研制也十分活躍，應用日趨廣泛，但作為一種新的電子器件的發(fā)展，它也存在著一些不夠成熟的地方。霓虹燈控制系統(tǒng)有很多，如單片機、PLC 控制系統(tǒng)等用單片機實現(xiàn)該方案時有很多缺點：用單片機實現(xiàn)該方案所需的外圍電路多，工作量相對于 PLC 較大，可靠性及抗干擾能力也顯然不如 PLC，中斷優(yōu)先級不明確，相對于 PLC 而言用起來較復雜，配套設施和功能沒有 PLC 完善。用 PLC 的優(yōu)勢很明顯：可靠性高，抗干擾能力強，配套齊全，功能完善，適用性強，系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造。3.基本內容和擬解決的問題：⑴基本內容：4分析霓虹燈控制系統(tǒng)的特點性能要求和工藝過程。根據(jù)技術要求確定總體方案。PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計。PLC 控制系統(tǒng)軟件的設計。⑵擬解決的問題：霓虹燈變壓器主要分為兩類，一種是漏磁式霓虹燈變壓器，另一種是電子式霓虹燈變壓器，漏磁式霓虹燈變壓器可靠性好但是重量重、體積大、價格高所以選擇電子變壓器，但電子變壓器可靠性差，所以要設計出可靠性高的電子變壓器無人靠近時，霓虹燈隨著一定規(guī)律緩慢變化，并且語音播報系統(tǒng)放出舒緩音樂。有人靠近時，霓虹燈變化快速，并且語音播報系統(tǒng)放出歡快音樂。霓虹燈布置邊框流水燈按順序閃爍。八個字能按水許進行亮滅，并且邊框燈能同時閃爍。4.技術路線或研究方法：針對霓虹燈電子變壓器可靠性差的問題，設計可靠性高的變壓器。從可靠性方面研究市場上逐漸成為主流的 6-8 米電子式霓虹燈變壓器，主要考慮功率管的選擇，保護電路的設計來提高可靠性。無人靠近時，霓虹燈隨著一定規(guī)律緩慢變化，并且語音播報系統(tǒng)放出舒緩音樂。有人靠近時，霓虹燈變化快速，并且語音播報系統(tǒng)放出歡快音樂。霓虹燈布置邊框流水燈按順序閃爍。八個字能按順序進行亮滅，并且邊框燈能同時閃爍。使用傳感器接受有人靠近的信號，再通過編程計時器的時間來改變霓虹燈的變化速率。5.進度安排：2 月 27 日——3 月 14 日：分配任務書，查閱資料，書寫開題報告3 月 14 日——3 月 31 日：擬定總體方案設計 4 月 1 日——4 月 15 日：相關元器件的選擇54 月 16 日——5 月 5 日：硬件系統(tǒng)設計5 月 6 日——5 月 20 日：系統(tǒng)軟件設計；5 月 21 日——6 月 5 日：撰寫設計說明書，繪制圖紙6 月 5 日——6 月 15 日：完成畢業(yè)設計，準備答辯 6. 主要參考文獻：[1]皮壯行． 可編程控制器的系統(tǒng)設計與應用實例[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．[2]廖常初．PLC 編程及應用 [M]．機械工業(yè)出版社，2008．[3]易泓可．電氣控制系統(tǒng)設計基礎與范例 [M]．機械工業(yè)出版社，2008．[4]狄建雄．自動化類專業(yè)畢業(yè)設計指南[M]．南京大學出版社，2007[5]丁煒，魏孔平．可編程控制器在工業(yè)控制中的應用[M]．化學工業(yè)出版社，2004[6]試析.PLC 控制系統(tǒng)的可靠性設計問題[J].企業(yè)技術開發(fā).2010[7]雪蓮.幻霓虹燈控制電路的分析與設計[J].光源技術,2007[8]肖雪玲.全彩霓虹燈控制電路的設計[J].科技經(jīng)濟市場,2009[9]陳延奎.淺談 PLC 控制系統(tǒng)的設計方法[J].中國科技信息,2009[10]孫培德,張合林.PLC 在多機通訊方面的應用[J]. 儀器儀表用戶,2012[11]黃海.可編程控制器(PLC)的應用及維護[J].特鋼技術，2007[12]苗榮霞,戴寶華. 霓虹燈 PLC 控制與監(jiān)控組態(tài)設計[J].科技廣場.2008[13]呂家東.霓虹燈排氣機及控制系統(tǒng)的設計[J].機電一體化,2009[14]劉春英.基于可編程技術的霓虹燈自動控制系統(tǒng)[J].長沙航空職業(yè)技術學院學報.2008[15]嚴雄飛.霓虹燈電子變壓器的研制[J].照明工程學報.2007[16]李杰.談霓虹燈廣告的設計[J].科技咨詢.2008[17]陳振.霓虹燈電子變壓器的設計[J].泰州職業(yè)技術學院學報.2008[18]卜文峰. 一種新型霓虹燈電子變壓器設計[J]. 師范大學學報.2007[19]吳瓊.電子變壓器行業(yè)發(fā)展與市場前景[J].現(xiàn)代貿易工業(yè).2010[20]紀丹.電源技術與電子變壓器[J].科技信息.2007基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設計 機械08-3 王慶龍 20081028,課題研究的目的和意義,課題研究目的 ：
在現(xiàn)代生活中，彩燈作為一種裝飾，既可以增強人們的感觀，起到廣告宣傳的作用，又可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添亮麗，用在舞臺上增強晚會燈光效果。隨著科學技術的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對于彩燈的要求越來越高，,課題研究意義 ：
隨著電子技術的發(fā)展，應用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重量輕的方向發(fā)展，PLC技術的應用引起電子產品及系統(tǒng)開發(fā)的巨大變革。梯形圖語言作為可編程邏輯器件的標準語言描述能力強，覆蓋面廣，抽象能力強，在實際應用中越來越廣泛。于是，人們開始追求貫徹整個系統(tǒng)設計的自動化，可以從繁重的設計工作中徹底解脫出來，把精力集中在創(chuàng)造性的方案與概念構思上，從而可以提高設計效率，縮短產品的研制周期。整個過程通過PLC自動完成，大大減輕了設計人員的工作強度，減少了出錯的機會，并且提高了設計質量。,霓虹燈控制系統(tǒng),用單片機實現(xiàn)該方案時有很多缺點：
用單片機實現(xiàn)該方案所需的外圍電路多，工作量相對于PLC較大，
可靠性及抗干擾能力也顯然不如PLC，
中斷優(yōu)先級不明確，相對于PLC而言用起來較復雜，
配套設施和功能沒有PLC完善。,用PLC的優(yōu)勢很明顯：
可靠性高，抗干擾能力強，
配套齊全，功能完善，適用性強，
系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造。,基本內容和擬解決的問題,基本內容：
分析霓虹燈控制系統(tǒng)的特點性能要求和工藝過程。
根據(jù)技術要求確定總體方案。
PLC控制系統(tǒng)的硬件設計。
PLC控制系統(tǒng)軟件的設計。,擬解決的問題：
霓虹燈變壓器主要分為兩類，一種是漏磁式霓虹燈變壓器，另一種是電子式霓虹燈變壓器，漏磁式霓虹燈變壓器可靠性好但是重量重、體積大、價格高所以選擇電子變壓器，但電子變壓器可靠性差，所以要設計出可靠性高的電子變壓器
無人靠近時，霓虹燈隨著一定規(guī)律緩慢變化，并且語音播報系統(tǒng)放出舒緩音樂。
有人靠近時，霓虹燈變化快速，并且語音播報系統(tǒng)放出歡快音樂。
霓虹燈布置邊框流水燈按順序閃爍。八個字能按順序進行亮滅，并且邊框燈能同時閃爍。,技術路線或研究方法,針對霓虹燈電子變壓器可靠性差的問題，設計可靠性高的變壓器。
從可靠性方面研究市場上逐漸成為主流的6-8米電子式霓虹燈變壓器，主要考慮功率管的選擇，保護電路的設計保護來提高可靠性。,無人靠近時，霓虹燈隨著一定規(guī)律緩慢變化，并且語音播報系統(tǒng)放出舒緩音樂。
有人靠近時，霓虹燈變化快速，并且語音播報系統(tǒng)放出歡快音樂。霓虹燈布置邊框流水燈按順序閃爍。八個字能按水許進行亮滅，并且邊框燈能同時閃爍。
使用傳感器接受有人靠近的信號，再通過編程改變燈閃爍的時間間隔來改變燈閃爍的速率。,2 月 27日——3 月 14日：分配任務書，查閱資料，書寫開題報告
3 月 14日——3 月 31日：擬定總體方案設計
4 月 1日——4 月 15日：相關元器件的選擇
4 月 16日——5 月 5日：硬件系統(tǒng)設計
5 月 6日——5 月 20日：系統(tǒng)軟件設計；
5 月 21日——6 月 5日：撰寫設計說明書，繪制圖紙
6 月 5日——6 月 15日：完成畢業(yè)設計，準備答辯,進度安排,主要參考文獻,[1]皮壯行． 可編程控制器的系統(tǒng)設計與應用實例[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．
[2]廖常初．PLC編程及應用 [M]．機械工業(yè)出版社，2008．
[3]易泓可．電氣控制系統(tǒng)設計基礎與范例 [M]．機械工業(yè)出版社，2008．
[4]狄建雄．自動化類專業(yè)畢業(yè)設計指南[M]．南京大學出版社，2007
[5]丁煒，魏孔平．可編程控制器在工業(yè)控制中的應用[M]．化學工業(yè)出版社，2004
[6]試析.PLC控制系統(tǒng)的可靠性設計問題[J].企業(yè)技術開發(fā).2010
[7]雪蓮.幻霓虹燈控制電路的分析與設計[J].光源技術,2007,[8]肖雪玲.全彩霓虹燈控制電路的設計[J].科技經(jīng)濟市場,2009
[9]陳延奎.淺談PLC控制系統(tǒng)的設計方法[J].中國科技信息,2009
[10]孫培德,張合林.PLC在多機通訊方面的應用[J]. 儀器儀表用戶,2012
[11]黃海.可編程控制器(PLC)的應用及維護[J].特鋼技術，2007
[12]苗榮霞,戴寶華. 霓虹燈PLC控制與監(jiān)控組態(tài)設計[J].科技廣場.2008
[13]呂家東.霓虹燈排氣機及控制系統(tǒng)的設計[J].機電一體化,2009
[14]劉春英.基于可編程技術的霓虹燈自動控制系統(tǒng)[J].長沙航空職業(yè)技術學院學報.2008
[15]嚴雄飛.霓虹燈電子變壓器的研制[J].照明工程學報.2007,[16]李杰.談霓虹燈廣告的設計[J].科技咨詢.2008
[17]陳振.霓虹燈電子變壓器的設計[J].泰州職業(yè)技術學院學報.2008
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[19]吳瓊.電子變壓器行業(yè)發(fā)展與市場前景[J].現(xiàn)代貿易工業(yè).2010
[20]紀丹.電源技術與電子變壓器[J].科技信息.2007,謝謝觀看,<工業(yè)控制計算機)2008年21卷第6期基于單片機的LED漢字點陣顯示系統(tǒng)設計Design of LED Chinese Character Lattice Display Based on SCM田金云 (南陽理工學院電子系，河南南陽473004)張廣超 孟艷霞 王玲玲(中國礦業(yè)大學(北京)化環(huán)學院，北京100083)摘要首先介紹了LED漢字點陣顯示的設計思想及編碼原理；接著介紹了基于89S52單片機的LED漢字點陣顯示的硬件設計與軟件設計；最后在KeiI軟件平臺上編譯了LED漢字點陣顯示程序并在Proteus軟件平臺上實現(xiàn)了LED漢字點陣顯示的仿真。一關鍵詞：LED，點陣，編碼，顯示 ‘AbstractThis paper firstly introduces the design thought and the code principle of LED Chinese character lattice display．Thenthe hardware and software of LED Chinese character lattice display based on 89S52 MCU are designed．Finally the pro-gram is compiled by using KeU platform and the system is simulated by using Proteus platform．Keywords：LED，lattice，coding，display在一些所需顯示信息容量不多的場所，往往采用基于單片機的LED漢字點陣顯示系統(tǒng)，成本低，效果好。因此掌握基于單片機的LED漢字點陣顯示系統(tǒng)的設計具有一定的實際意義。1 系統(tǒng)概述LED漢字點陣顯示系統(tǒng)是通過控制與組成這些文字的各個點所在位置相對應的LED器件發(fā)光來實現(xiàn)的。通常事先把需要顯示的文字轉換成點陣圖形，在按照顯示控制的要求以一定的格式形成顯示數(shù)據(jù)。對于只控制通斷的文字顯示屏來說，每個LED發(fā)光器件占據(jù)數(shù)據(jù)中的1位(1bit)，在需要該LED器件發(fā)光的數(shù)據(jù)中相應的位填1。否則填O。當然，根據(jù)控制電路的安排，相反的定義同樣時可行的。這樣依照所需顯示的文字，按顯示屏的各行各列逐點填寫顯示數(shù)據(jù)，就可以構成一個顯示數(shù)據(jù)文件，其格式相對自由，只要能夠滿足顯示控制的要求即可。文字的點陣格式比較規(guī)范，可以采用現(xiàn)行計算機通用的字庫字模。組成一個字的點陣，其大小也可以有16x16、24x24、32x32、48x48等不同規(guī)格。用點陣方式構成文字，是非常靈活的，可以根據(jù)需要任意組合和變化，只要設計好合適的數(shù)據(jù)文件，就可以得到滿意的顯示效果。因而對于文字經(jīng)常需要變化的信息，采用LED漢字點陣顯示系統(tǒng)是非常有效的。為了增強顯示效果，LED漢字點陣顯示系統(tǒng)可以有多種顯示模式。最簡單的顯示模式是靜態(tài)顯示。與靜態(tài)顯示模式相對應，有各種動態(tài)顯示模式，它們所顯示的文字是動態(tài)的。按照文字運動的特點可分為閃爍、平移、旋轉、縮放等多種顯示模式。產生不同顯示模式的方法可以通過一定的算法從原來的顯示數(shù)據(jù)直接生成。例如，按順序調整行號，可以使顯示圖文產生上下平移；而順序調整列顯示數(shù)據(jù)的位置，就可以達到左右平移的目的；同時調整行列順序，就能得到對角線平移的效果。其它模式的數(shù)據(jù)刷新，也可找到相應的算法。不過當算法太復雜，太浪費時間的話，也可以考慮預先生成刷新數(shù)據(jù)，存儲備用。2漢字編碼原理在計算機中，所有的數(shù)據(jù)都是以O和1保存的，按不同的數(shù)據(jù)操作，可以得到不同的結果。而對于中文顯示操作，就是將ASCII表的高128個很少用到的數(shù)值以兩個為一組來表示漢字，即漢字的內碼。這樣就可以用一組數(shù)字來表示漢字的內碼，數(shù)字的各位信息來記載漢字的形狀，即：字模，如圖1所示。圖1漢字編碼圖只要將漢字的相應字模信息文件存入ROM，形成漢字編碼；在使用時，先根據(jù)漢字編碼組成語句，添加到程序的相應位置，即可顯示相應的漢字。3系統(tǒng)結構整個系統(tǒng)由單片機、74HC595、74LSl64和LED點陣組成，顯示由16x16的LED點陣塊組成，以89S52系列單片機為控制核心。單片機的P20一P23連接74LSl64的輸入口A、B、C、D；P24一P27連接74HC595的輸入口SI、SCK、RCK、SCLK。譯碼器74LSl54的16個輸出端連接漢字點陣的16個列線控制端。點陣的16行數(shù)據(jù)線驅動由2片74HC595級聯(lián)組成，前一片74HC595的QH’引腳連接下一片的SI引腳，各片的SCK、RCK、SRCLR、G引腳分別并聯(lián)。4顯示原理本系統(tǒng)采用動態(tài)顯示模式，所謂動態(tài)顯示模式簡單的說就是逐行輪流點亮。我們把所有同一行發(fā)光管的陽極連接在一起，把所有同一列發(fā)光管的陰極連在一起，先送出對應第一行發(fā)光管亮滅的數(shù)據(jù)并錟存，然后選 圈2系統(tǒng)框圖萬方數(shù)據(jù)基于單片機的LED漢字點陣顯示系統(tǒng)設計延時子程序是一個循環(huán)延時的設計，利用循環(huán)的方法實現(xiàn)延時的設計。這里設計一個延時時間長度為1ms的程序來實現(xiàn)刷新率的問題。6程序編譯本程序編譯采用Keil軟件，Keil軟件平臺支持多種語言的編譯，功能強大，它提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。生成的匯編代碼緊湊，容易理解。其界面如圖5。圖3硬件電路連接圖通第一行使其點亮一定的時間，然后熄滅；再送出第二行的數(shù)據(jù)并鎖存，然后選通第二行使其點亮相同的時間，然后熄滅；直到第十六行顯示完后又重新點亮第一行，這樣反復輪回。采用掃描方式進行顯示時，每行有一個行驅動器，各行的同名列共用一個列驅動器。顯示數(shù)據(jù)通常存儲在單片機的存儲器中，按8位一個字節(jié)的形式順序排放。顯示時要把一行中各列的 圖5編譯界面圈數(shù)據(jù)都送到相應的列驅動器上去。數(shù)據(jù)傳輸可以采用并行方式 7程序仿真或串行方式。采用并行方式時，相應的硬件數(shù)目多，當列數(shù)很多 本系統(tǒng)在Proteus軟件中所需要調用的元件，分別為：時，并行傳輸方案是不可取。 74HC595、74HCl54、AT89C51、MATRIX-8x8 RED，然后將線采用串行傳輸方案，可以只用一根信號線，將列數(shù)據(jù)按順序 路連接好，加載上Keil軟件所生成的HEX文件點擊開始后可得一位一位地輸出給列驅動器，只有一行的各列數(shù)據(jù)都已經(jīng)傳輸 到如下結果(本系統(tǒng)中取的漢字為“電子系”三個字)：到位之后，這一行的各列才能并行的進行顯示。這樣，對于一行的顯示過程就可以分解成列數(shù)據(jù)準備傳輸和列數(shù)據(jù)顯示兩個部分。對于串行傳輸方式來說，列數(shù)據(jù)準備時間可能相當長，在行掃描周期確定的情況下，留給行顯示的時間就太少，這就存在列數(shù)據(jù)準備與列數(shù)據(jù)顯示時間相矛盾的問題，可以采用重疊處理的方法來解決，即在顯示本行各列數(shù)據(jù)的同時，傳輸下一行的列數(shù)據(jù)。這就要求對于列數(shù)據(jù)準備來說，它應能實現(xiàn)串入并出的移位功能；對于列數(shù)據(jù)顯示來說，應具有并行鎖存的功能。這樣，本行已準備好的數(shù)據(jù)打入并行鎖存器進行顯示時，串并移位寄存器就可以準備下一行的列數(shù)據(jù)，而不影響本行的顯示。5程序設計本程序主要包括三大部分，分別為主程序、顯示子程序、延時子程序。程序流程圖如圖4所示。主程序主要完成整個硬件系統(tǒng)的初始化，主要包括對I／O口的定義和初始化、程序中的所用到的各個參數(shù)的設置與定義。接著依次調用字模程序和延時程序。顯示子程序是將按組順序存儲的點陣數(shù)據(jù)，按行掃描依次取出， 圖4程序流程圖逐行點亮LED。在一屏漢字顯示完畢后，循環(huán)顯示一段時問后，點陣地址偏移32個字節(jié)，接著顯示下一屏數(shù)據(jù)。在取數(shù)據(jù)時，要考慮清楚漢字取模的原理，16x16的顯示取模有按行和按列兩種取法，在這里采用的是后者按列取模。先調用字模的程序，然后將每一個16進制發(fā)送出去，先調用每一列的上半部分，在調用下半部分，接著等二列、第三列依次調用顯示。圖6仿真界面圖8結束語當需要顯示的信息比較多的時候，應在電路中擴展外部數(shù)據(jù)存儲器，把漢字的字模存儲在外部的數(shù)據(jù)存儲器中，其整體設計思想與本文所述系統(tǒng)一致。參考文獻[1]曹巧媛．單片機原理及應用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2001[2]馬忠梅．單片機的C語言應用程序設計[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2006[3]劉和平．單片機C語言編譯器及其應用[M]．北京：北京航空航天大學出版社．2006[4]蔡朝洋．單片機控制實習與專題制作[M]．北京：北京航空航天大學出版社，2006 [收稿日期：2008．2．11 1萬方數(shù)據(jù)第 26 卷 第 12 期2002 年 12 月 信 息 技 術INFORMATION TECHNOLOGY VOL. 26 NO. 12Dec. 2002一種 LED 漢字信息動態(tài)顯示可控系統(tǒng)的設計施 齊 云(哈爾濱工程大學信息與通信工程學院 , 哈爾濱 150001)摘 要 : 介紹了一種采用 8 × 8 點陣 LED 進行漢字信息動態(tài)顯示可控系統(tǒng)的設計方案 , 給出了各部分功能電路的具體實現(xiàn)方法。關鍵詞 : LED ; 漢字顯示 ; 系統(tǒng)設計中圖分類號 :TN911. 24 文獻標識碼 :B 文章編號 :1009 - 2552 (2002) 12 - 0047 - 03The Design of Controlled System in LED ChineseCharacters Information Dynamic DisplayShi Qiyun( Information and Communication Engineering College , Harbin Engineering University , Harbin 150001 , China)Abstract : This paper introduces a design project of controlled system in which Chinese characters informationis dynamically displayed with 8 × 8 LED lattice , and provides concrete realization methad of each part’ s offunctional electric circuit. From which we can understand the basic principle of the LED lattice displayingChinese characters. This system makes the choice of displaying information and implementation by PLD. It isvery convenient and practical to extend and modify information.Key words : LED ; Chinese characters display ; System design0 引言隨著 LED 器件品質的不斷提高 ,LED 顯示器的應用更為普遍 ,顯示各種信息的顯示屏隨處可見 ,其顯示方式也是多種多樣的 ,最常見、用的最多的就是滾屏顯示 (即一列一列滾動顯示 ) 和分屏顯示 (即一屏一屏跳動顯示 ) 。本文介紹用 8 × 8 點陣顯示器實現(xiàn)的顯示信息、方式可變的顯示控制系統(tǒng)設計的基本原理和設計思想 ,并給出了系統(tǒng)的總體電路框圖和各部分功能電路的具體實現(xiàn)方法。1 系統(tǒng)設計要求及功能(1)用 8 × 8 LED 點陣顯示器顯示漢字。(2)可用按鍵進行顯示信息的選擇。(3)可用按鍵進行滾動和跳動兩種顯示方式的選擇。(4) 可用 Altera 公司的 EDA 軟件 MAX + PLUSⅡ進行系統(tǒng)的設計和仿真 ,并可將設計配置到FLEX10K系列中的 EPF10K10LC84 - 4 芯片中。2 系統(tǒng)總體設計方案該系統(tǒng)的總體設計方框圖如圖 1 所示 ,每個方框內的單元電路都可利用 MAX + PLUS Ⅱ軟件設計成為功能模塊 ,再將每個模塊連接起來形成頂層設計文件并進行編譯和下載。下面以可顯示四條信息、每條信息占 64 列即八個漢字的顯示控制系統(tǒng)為例來說明該系統(tǒng)的設計思想及原理。2. 1 用 8 × 8 LED 點陣顯示器顯示漢字的原理8 × 8 LED 點陣顯示器的每一行發(fā)光管的陽極接在一起作為數(shù)據(jù)線 D ,每一列發(fā)光管的陰極接在一起作為列位線 B ,因此要使點陣中如圖 2 (a)所示收稿日期 :2002 - 08 - 19作者簡介 :施齊云 (1964 - ) ,女 ,1982 年畢業(yè)于哈爾濱船舶工程學院 ,哈爾濱工程大學信息與通信工程學院講師 ,研究方向 :數(shù)字系統(tǒng)設計?！?4—? 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net的一點亮時 ,必須使這一點所在行的數(shù)據(jù)線 D5 為高電平、所在列的列位線 B2 為低電平。圖 1 系統(tǒng)設計方框圖如果要顯示圖 2 (b) 所示的的漢字“山”時 ,則必須一列一列的顯示 ,即當 B0 為低電平時 ,D7～ D0 為00011110 ( IEH) 顯示“山”的左起第一列 ;當 B1 為低電平時 , D7～ D0 為 00000010 (02H)顯示“山”的左起第二列 ,以此類推 ;當列位線 B0～ B7 依次為低電平時 ,數(shù)據(jù)線 D7～ D0 同步變化 ,且依次通過“山”各列對應的數(shù)據(jù)為 1EH、 02H、 02H、 7EH、 02H、 02H、 1EH、00H ,則實現(xiàn)了從左至右一列一列的顯示。當各列顯示轉換很快即動態(tài)掃描顯示時 (每列顯示至少達到 25次 P秒 ) ,由于視覺暫留的存在 ,觀察到的是一個顯示穩(wěn)定的“山”字 ,感覺就像八列同時顯示的一樣。2. 2 數(shù)據(jù)存儲器可選用 MAX + PLUSⅡ軟件中的參數(shù)化模塊 Lmp- rom來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲 ,其數(shù)據(jù)的存儲原則是每個漢字占八列 ,每個地址對應一列數(shù)據(jù) ,起始地址對應第一個漢字的左起第一列 ,以此類推 ,最大地址對應最后一個漢字的最右一列。利用 MAX + PLUSⅡ可方便的進行存儲器參數(shù)的選擇、數(shù)據(jù)的輸入和初始化。圖 2 點陣顯示器顯示原理2. 3 分頻器分頻器的功能是將晶振的 20MHz 主時鐘經(jīng)分頻后產生 1KHz、 5Hz 和 1Hz 三種頻率的時鐘。其中 ,1KHz 是控制動態(tài)掃描顯示所需時鐘 ;5Hz 是控制滾動顯示時間的時鐘 ,即滾動時間間隔為 0. 2 秒 ;而1Hz 是控制跳動顯示時間的時鐘。每個字的顯示時間為 1 秒。2. 4 顯示列控制器此功能塊是由一個八進制計數(shù)器和譯碼器組成 ,其八個輸出為順序負脈沖 ,依次控制點陣的列位線 B0～ B7 ,其動態(tài)掃描頻率為 1KHzP8 即 125Hz 。同時計數(shù)器的輸出作為同步控制信號 (用 TB0～ 2 表示 )以實現(xiàn)數(shù)據(jù)線與列位線的相應變化。2. 5 選擇信息控制器此模塊完成的功能如表 1 所示 ,其輸出 Q1Q0控制存儲器地址的高兩位 A7A6 ,以此確定顯示哪條信息 ;同時 ,輸出的復位信號 SET 用來控制顯示方式控制器的復位端 ,當按鍵按下時就產生低電平使顯示方式控制器復位 ,以保證每次選擇顯示信息都能從該條信息的起始位置開始顯示。表 1 選擇信息控制器功能表輸 入P0 P1 P2 P3輸 出Q1 Q0選擇的顯示信息顯示信息對應的地址范圍A7A6A5A4A3A2A1A00 1 1 1 0 0 第一條信息 00000000～ 001111111 0 1 1 0 1 第二條信息 01000000～ 011111111 1 0 1 1 0 第三條信息 10000000～ 101111111 1 1 0 1 1 第四條信息 11000000～ 11111111實現(xiàn)選擇信息控制器的參考電路如圖 3 所示 ,此電路的特點是 :按動輸入按鍵 P0～ 3 中的某一個鍵所產生的負脈沖不必進行消抖就可對其進行相應的編碼并把編碼結果寄存起來。圖 3 選擇信息控制器2. 6 顯示方式控制器顯示方式控制器的電路如圖 4 所示 ,用輸入按鍵 K1、 K2 來控制顯示方式 ,輸出 S0～ S5 分別控制存儲器的低 6 位地址 A0～ A5。按動 K1、 K2 的同時產生輸出信號 CLR ,其作用與 SET相同 ,即每次變化顯示方式時保證從要顯示的那條信息的起始位置開始。當按動 K1 時 ,計數(shù)器 74161 (1) 和 (2) 共同構成—84—? 1994-2006 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net一個 8 × 8 即 64 進制計數(shù)器 ,對應信息中包含的八個漢字共 64 列 ,其時鐘 CP1、 CP2 均為 5Hz ;計數(shù)器為 0 時輸出 S0～ S5 在 0～ 7 之間變化并且與列位線的變化同步 ,對應顯示一條信息的 0～ 7 列 ,計數(shù)器計為 1 時 ,則對應顯示該條信息的 1～ 8 列 ,以此類推 ,實現(xiàn)了一條信息的滾動顯示。圖 4 顯示方式控制器電路當按動 K2 時 ,74161 (1)的時鐘 CP1 被封鎖使其一直保持為 0 ;74161 (2) 的時鐘 CP2 為 1Hz ,此計數(shù)器為 0 時 ,輸出 S0～ S5 在 0～ 7 之間變化 ,對應顯示信息的第一個漢字 ,計數(shù)器為 1 時 ,輸出 S0～ S5 在 8～ 15 之間變化 ,對應顯示信息的第二個漢字 ,以此類推 ,則實現(xiàn)了跳動顯示方式。由于計數(shù)器 74161(2)每計一個數(shù)對應顯示信息中的一個漢字 ,其輸出只用了低三位 QCQBQA ,因此每條信息最多只能包含八個漢字。將上面的各功能模塊連接起來就完成了此顯示系統(tǒng)的設計。如果了解該系統(tǒng)的設計原理要想增加信息量和每條信息容量 ,只要對相應的功能模塊進行簡單的修改即可實現(xiàn) ,而使用 MAX + PLUS Ⅱ軟件或文本輸入設計法進行設計修改則更為簡單方便。3 結束語本文介紹的基于 LED 的漢字動態(tài)顯示系統(tǒng)具有設計簡單、顯示方式和顯示信息可控、擴容靈活和成本低等特點 ,非常適合一些漢字信息動態(tài)顯示場合。 責任編輯 :楊立民(上接第 14 頁 ) 是 COM 嚴格要求遵守的一個規(guī)范 ) ,客戶端就可以馬上使用更新后的中間件而無需在客戶端進行任何改動。這對于企業(yè)級的應用程序來說無疑是極其有效率的。系統(tǒng)已經(jīng)投入使用 ,基于 COM + 的管理信息系統(tǒng)取得了令人滿意的效果。參 考 文 獻\[1 \] 高智勇 ,等譯 . Richard C.Leinecher. COM + 技術大全 . 北京 :機械工業(yè)出版社 ,2001.\[2 \] 潘愛民 . 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All rights reserved. http://www.cnki.net畢業(yè)設計任務書學生姓名 王慶龍 院系 機電工程學院 專業(yè)、班級 機械設計制造及自動 化 08-3指導教師姓名 劉桂波 職稱 講師 從事專業(yè) 機械電子 是否外聘 □是 √ 否題目名稱 基于 PLC 的霓虹燈控制系統(tǒng)設計一、設計目的、意義在現(xiàn)代生活中，彩燈作為一種裝飾，既可以增強人們的感觀，起到廣告宣傳的作用，又可以增添節(jié)日氣氛，為人們的生活增添亮麗，用在舞臺上增強晚會燈光效果。隨著科學技術的發(fā)展以及人民生活水平的提高，人們對于彩燈的要求越來越高，另一方面，隨著電子技術的發(fā)展，應用系統(tǒng)向著小型化、快速化、大容量、重量輕的方向發(fā)展，PLC 技術的應用引起電子產品及系統(tǒng)開發(fā)的巨大變革。梯形圖語言作為可編程邏輯器件的標準語言描述能力強，覆蓋面廣，抽象能力強，在實際應用中越來越廣泛。于是，人們開始追求貫徹整個系統(tǒng)設計的自動化，可以從繁重的設計工作中徹底解脫出來，把精力集中在創(chuàng)造性的方案與概念構思上，從而可以提高設計效率，縮短產品的研制周期。整個過程通過 PLC 自動完成，大大減輕了設計人員的工作強度，減少了出錯的機會，并且提高了設計質量。二、設計內容、技術要求（研究方法）設計內容：1．分析霓虹燈控制系統(tǒng)的特點、性能要求、工藝過程。2．根據(jù)技術要求確定總體方案。3．PLC 控制系統(tǒng)的硬件設計。4．PLC 控制系統(tǒng)的軟件設計。技術要求：1．無人靠近時，霓虹燈隨著一定規(guī)律緩慢變化，并且語音播報系統(tǒng)放出舒緩音樂。2．有人靠近時，霓虹燈變化快速，并且語音播報系統(tǒng)放出歡快音樂。3．霓虹燈布置如圖所示，邊框流水燈按順序閃爍。八個字能按順序進行亮滅，并且邊框燈能同時閃爍。4．針對霓虹燈電子變壓器可靠性差的問題，設計可靠性高的變壓器。5．繪制電氣原理圖：包括主電路、控制電路、PLC 硬件電路，編制 PLC 的 I/O 接口功能表。6．選擇電器元件、編制元器件目錄表。7．采用梯形圖或指令表編制 PLC 控制程序。三、設計完成后應提交的成果1．繪制電氣原理圖、接線圖。2．PLC 控制系統(tǒng)的軟件流程圖3．系統(tǒng)框圖4．設計說明書，字數(shù) 1.5 萬以上（程序另附）。四、設計進度安排2 月 27 日——3 月 14 日：分配任務書，查閱資料，書寫開題報告3 月 14 日——3 月 31 日：擬定總體方案設計 4 月 1 日——4 月 15 日：相關元器件的選擇4 月 16 日——5 月 5 日：硬件系統(tǒng)設計5 月 6 日——5 月 20 日：系統(tǒng)軟件設計；5 月 21 日——6 月 5 日：撰寫設計說明書，繪制圖紙 6 月 5 日——6 月 15 日：完成畢業(yè)設計，準備答辯五、主要參考資料[1]皮壯行． 可編程控制器的系統(tǒng)設計與應用實例[M] ．北京：機械工業(yè)出版社， 2000．[2]廖常初．PLC 編程及應用 [M]．機械工業(yè)出版社，2008 ．[3]易泓可．電氣控制系統(tǒng)設計基礎與范例 [M]．機械工業(yè)出版社， 2008．[4]狄建雄．自動化類專業(yè)畢業(yè)設計指南[M] ．南京大學出版社， 2007[5]丁煒，魏孔平．可編程控制器在工業(yè)控制中的應用[M]．化學工業(yè)出版社，2004六、備注指導教師簽字：年 月 日系主任簽字： 年 月 日
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