基于-plc的交通燈控制系統(tǒng)-論文

1、<p><b>　　畢業(yè)論文</b></p><p>　　基于PLC的交通燈控制系統(tǒng)畢業(yè)論文</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要Ⅰ</b></p><p>　　AbstractⅡ</p><p&g

2、t;　　第1章 緒 論1</p><p><b>　　1.1 引言1</b></p><p>　　1.2 課題的背景1</p><p>　　1.3 課題研究的目的意義2</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　1.4.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀3</p

3、><p>　　1.4.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p>　　1.4.3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)4</p><p>　　1.5課題研究的主要內(nèi)容5</p><p>　　第2章 控制系統(tǒng)總體方案與技術(shù)要求8</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的基本要求8</p><p>　　2.1.1信號(hào)燈的基本構(gòu)成

4、8</p><p>　　2.1.2基本控制要求9</p><p>　　2.2 PLC的結(jié)構(gòu)及原理12</p><p>　　2.2.1 PLC的分類(lèi)12</p><p>　　2.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理12</p><p>　　2.2.3 PLC設(shè)計(jì)的基本原則13</p><p>

5、　　2.3 PLC的選用14</p><p>　　2.4 本章小結(jié)15</p><p>　　第3章 信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1 信號(hào)燈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)16</p><p>　　3.1.1工作時(shí)序圖16</p><p>　　3.1.2可編程控制器I/O端口分配18</p>&l

6、t;p>　　3.1.3程序梯形圖20</p><p>　　3.1.4信號(hào)燈的PLC外部連線(xiàn)圖25</p><p>　　3.2 倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的設(shè)計(jì)26</p><p>　　3.2.1程序梯形圖26</p><p>　　3.2.2數(shù)碼管的PLC外部連線(xiàn)圖29</p><p>　　3.3 本章小結(jié)31<

7、;/p><p>　　第4章 信號(hào)燈無(wú)線(xiàn)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)32</p><p>　　4.1 信號(hào)燈無(wú)線(xiàn)遙控系統(tǒng)的原理32</p><p>　　4.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理33</p><p>　　4.1.2系統(tǒng)的組成33</p><p>　　4.1.3系統(tǒng)的工作方式35</p><p>　　4.1.

8、4器件選則36</p><p>　　4.2 發(fā)射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)36</p><p>　　4.2.1按鍵系統(tǒng)36</p><p>　　4.2.2時(shí)鐘電路38</p><p>　　4.2.3發(fā)射電路38</p><p>　　4.3 接收系統(tǒng)的設(shè)計(jì)39</p><p>　　4.4 本章小結(jié)4

9、0</p><p><b>　　結(jié)論42</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)43</b></p><p><b>　　致謝46</b></p><p><b>　　附錄47</b></p><p>　　附錄1信號(hào)燈

10、程序指令表47</p><p>　　附錄2數(shù)碼管顯示程序指令表49</p><p>　　附錄3紅外遙控程序51</p><p>　　附錄4信號(hào)燈仿真程序54</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步以及人民生活水平的提高，上路的車(chē)輛越來(lái)越多，但

11、相應(yīng)的公路設(shè)施卻沒(méi)有相應(yīng)的改善，這就導(dǎo)致了城市交通擁堵問(wèn)題突出，而且擁堵的地方多是十字路口等車(chē)輛匯集處。如何改善交通燈控制系統(tǒng)，以適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為競(jìng)相研究的課題，本文對(duì)該問(wèn)題給予了深刻地研究。本文十字路口交通燈控制系統(tǒng)主要用于處理十字路口車(chē)輛及行人通過(guò)的問(wèn)題，使其減少相互干擾，提高了十字路口的通行能力。</p><p>　　本文總結(jié)了交通燈控制技術(shù)的發(fā)展，討論了基于PLC的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

12、可行性。根據(jù)PLC的工作原理并結(jié)合城市交通的實(shí)際狀況，本文提出了以三菱公司生產(chǎn)的FX2N-128MT-001型PLC作為基本控制核心，安排了四個(gè)方向的直行、左轉(zhuǎn)紅黃綠燈，人行道紅綠燈以及倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的具體配置；設(shè)計(jì)完成了PLC的I/O端口分配和控制程序；探索了基于紅外遙控的十字路口交通信號(hào)燈的無(wú)線(xiàn)強(qiáng)通控制方案并設(shè)計(jì)了具體的硬件電路及軟件控制程序。</p><p><b>　　第1章 緒 論</b

13、></p><p><b>　　1.1 引言</b></p><p>　　可編程控制器屬于微型計(jì)算機(jī)的一種，并且最早為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造。由于其在最初功能上只可實(shí)現(xiàn)定時(shí)、計(jì)數(shù)以及邏輯控制等功能，故也被稱(chēng)為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)PLC。它具有可靠性高，功能完善，抗干擾性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)環(huán)境及過(guò)程控制的數(shù)字運(yùn)算操作

14、的電子系統(tǒng)并且主要用來(lái)代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。PLC以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制自動(dòng)化裝置。隨著現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，該裝置在功能及構(gòu)造上己經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了早期的PLC。</p><p>　　交通問(wèn)題是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要表現(xiàn)，同時(shí)也是社會(huì)發(fā)展的重要依托。交通運(yùn)輸是城市功能活動(dòng)的命脈，它直接影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生活的各個(gè)方面。無(wú)論是在古代還是現(xiàn)代，交通運(yùn)輸都具有

15、十分重要的經(jīng)濟(jì)意義和戰(zhàn)略意義。在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，交通問(wèn)題己經(jīng)被許多國(guó)家和地區(qū)提上了日程。如何高效、快捷地出行，是關(guān)乎人們生產(chǎn)和日常生活的重要問(wèn)題。而與之相關(guān)的方方面面也就自然而然地成為了人們所研究和關(guān)注的焦點(diǎn)。</p><p>　　本課題通過(guò)深入地研究PLC的硬件結(jié)構(gòu)與工作方式，成功地將PLC與十字路口交通信號(hào)燈聯(lián)系起來(lái)，初步解決了交通擁堵問(wèn)題。系統(tǒng)地設(shè)計(jì)了基于PLC的十字路口交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)，對(duì)包括具

16、體信號(hào)燈配置、硬件與軟件的設(shè)計(jì)在內(nèi)的控制環(huán)節(jié)進(jìn)行了深刻研究，并且探索了手持式無(wú)線(xiàn)遙控裝置對(duì)于信號(hào)燈的控制。</p><p><b>　　1.2 課題的背景</b></p><p>　　隨著社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步以及人民生活水平的提高，上路的車(chē)輛越來(lái)越多，但相應(yīng)的公路設(shè)施卻沒(méi)有相應(yīng)的改善。這就導(dǎo)致了城市交通擁堵問(wèn)題突出，而且擁堵的地方多是十字路口等車(chē)輛匯集處。在世界各大城市，

17、交通堵塞尤為嚴(yán)重，盡管人們發(fā)明了紅綠燈，修建了立交橋，但是交通堵塞問(wèn)題始終沒(méi)有解決，使之成為世界性的難題。但城市中的交通堵塞狀況嚴(yán)重與否還是或多或少地反映出所在城市的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度和所處的發(fā)展階段。大多數(shù)人選擇汽車(chē)的初始動(dòng)機(jī)主要是為了出行快捷和節(jié)省時(shí)間，然而由于交通堵塞所造成的出勤的低效率，往往使得人們的愿望與實(shí)際結(jié)果產(chǎn)生較大的差異。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)城市人口密集區(qū)，機(jī)動(dòng)車(chē)和非機(jī)動(dòng)車(chē)數(shù)量訊速增長(zhǎng)，嚴(yán)重匱

18、乏且陳舊的道路交通設(shè)施、布局不盡合理的城市路網(wǎng)已經(jīng)不堪重負(fù)，這些都導(dǎo)致了城區(qū)交通擁堵頻繁、交通秩序混亂等問(wèn)題。特別是早晚行車(chē)流量高峰期，道路人流、車(chē)流量基本處于飽和或超飽和狀態(tài)，車(chē)輛行駛緩慢，加上小商販占道擺攤設(shè)點(diǎn)、車(chē)輛隨意停亂放，使得蠶食、侵占道路現(xiàn)象比較突出，而“行車(chē)難、停車(chē)難”已越來(lái)越成為中心城區(qū)內(nèi)的一種常態(tài)，是城市交通管理的難點(diǎn)和熱點(diǎn)。隨著城鎮(zhèn)人口不斷增長(zhǎng)，機(jī)動(dòng)車(chē)、非機(jī)動(dòng)車(chē)擁有量還會(huì)逐年遞增，城市安全設(shè)施建設(shè)的滯后性凸顯，交通違

19、法事故、治安事件時(shí)有發(fā)生，城市安全防控已成為了整個(gè)社會(huì)所關(guān)注的焦點(diǎn)。從相關(guān)部門(mén)的事后查處的結(jié)果來(lái)看，造成這些現(xiàn)象其中的一個(gè)重要原因就是機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員在交警視線(xiàn)外違法行駛的情況非常普遍，交通參與者的交通安全意識(shí)普遍偏低。隨意違法的問(wèn)題也在很大程度上反映了我區(qū)交通秩序管理缺乏科技手段給予支撐的問(wèn)題，這些都成為我區(qū)道路交通事故處在多發(fā)態(tài)勢(shì)的主要原因。</p><p>　　面對(duì)日益嚴(yán)重的交通擁堵問(wèn)題，想要僅僅依靠行政措施是

20、遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。解決交通問(wèn)題還應(yīng)該利用科技力量對(duì)城市交通進(jìn)行有效的管理，如何對(duì)異常的交通擁堵等交通事件進(jìn)行有效的監(jiān)督管理，是城市實(shí)現(xiàn)智能交通時(shí)需要考慮的重點(diǎn)之一。利用交通燈對(duì)車(chē)流進(jìn)行管理，無(wú)疑是最為便捷且最為行之有效的方法。眼下一個(gè)極為迫切的問(wèn)題就是如何優(yōu)化目前的交通信號(hào)燈系統(tǒng)。</p><p>　　1.3課題研究的目的意義</p><p>　　交通運(yùn)輸是城市功能活動(dòng)的命脈，它直接影響社會(huì)經(jīng)濟(jì)

21、與生活的各個(gè)方面。在世界范圍內(nèi)，隨著人口密度高速增長(zhǎng)，城市化的腳步不斷加快，交通問(wèn)題日漸嚴(yán)重。龍其在國(guó)際性大都市，擁擠的交通己經(jīng)造成了巨大的能源損失和環(huán)境污染，同時(shí)也給人們的生活帶來(lái)了巨大的困擾。在我國(guó)這個(gè)情況尤為突出。</p><p>　　這就說(shuō)明了交通路口的車(chē)輛指揮工作是極為重要的一環(huán)，而疏導(dǎo)交通的主要工具.交通信號(hào)燈的性能就更為重要。以往的交通燈大都采用繼電器或單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)，雖然簡(jiǎn)單可控成本低，但同時(shí)也存在

22、著功能少，可靠性較差，維護(hù)量很大等缺點(diǎn)。</p><p>　　目前我國(guó)的交通信號(hào)燈主要靠單片機(jī)甚至是更初級(jí)的控制方式。該控制方式雖然簡(jiǎn)單易行，但由于單片機(jī)工作穩(wěn)定性差、易受外界干擾、可實(shí)現(xiàn)功能少且聯(lián)網(wǎng)性差，己越來(lái)越不能適應(yīng)現(xiàn)代化都市對(duì)于交通控制的需求。而國(guó)內(nèi)外到目前為止尚無(wú)完善的解決方案，這就為PLC的研發(fā)應(yīng)用提供了廣闊的空間。PLC控制的信號(hào)燈的出現(xiàn)使得該問(wèn)題迎刃而解。</p><p>

23、　　和單片機(jī)控制的十字路口信號(hào)燈相比，用PLC進(jìn)行控制主要是考慮PLC具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源非常豐富，可對(duì)交通燈進(jìn)行精確控制。PLC是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來(lái)的一種新型工業(yè)控制自動(dòng)化裝置?？煽啃愿撸δ芡晟疲垢蓴_性好、具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，是一種專(zhuān)門(mén)用于工業(yè)環(huán)境及過(guò)程控制的數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)。</p><p>　

24、　PLC對(duì)交通信號(hào)燈的控制，主要是考慮其具有對(duì)使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源豐富，可實(shí)現(xiàn)精確控制，且具有通訊聯(lián)網(wǎng)功能，可以將相關(guān)路口統(tǒng)一調(diào)度管理。并且由于PLC內(nèi)部均配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，因此通過(guò)PLC控制可對(duì)交通燈實(shí)施全天候無(wú)人化管理。另外因?yàn)镻LC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，所以可以將同一條道路上的交通燈組成局域網(wǎng)進(jìn)行的統(tǒng)一調(diào)度管理，這樣就可以縮短車(chē)輛等候時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。該課題的提出和研究有利于填補(bǔ)國(guó)內(nèi)外PLC應(yīng)用領(lǐng)域的空白和

25、不足，充分發(fā)揮PLC在現(xiàn)代工業(yè)控制中的優(yōu)越性。</p><p>　　也正是因?yàn)槿绱?，如何充分地利用PLC系統(tǒng)的控制優(yōu)勢(shì)，使其適應(yīng)現(xiàn)在的交通狀況，成為競(jìng)相研究的課題。</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　1.4.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　在交通信號(hào)燈的控制方面，國(guó)外尤其是歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家，PLC控

26、制的交通信號(hào)燈在大中城市甚至是小城填也早己數(shù)見(jiàn)不鮮。在日常出行中，高質(zhì)量的交通信號(hào)無(wú)疑也對(duì)車(chē)的智能控制和減少交通擁堵上起到了至關(guān)重要的作用。而且由于PLC具有高可靠性和超長(zhǎng)壽命的優(yōu)點(diǎn)，平時(shí)并不需要人工維護(hù)，這在人力資源奇缺的西方發(fā)達(dá)國(guó)家來(lái)說(shuō)，是節(jié)約勞動(dòng)力的最好方式。</p><p>　　目前，世界上大約有200家PLC生產(chǎn)廠(chǎng)商，400多品種的PLC產(chǎn)品，按地域來(lái)說(shuō)可分成美國(guó)、歐洲、和日本等三個(gè)流派產(chǎn)品，各流派PL

27、C產(chǎn)品也都各具自己的特色。如日本主要發(fā)展中小型PLC，其小型PLC設(shè)計(jì)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，價(jià)格便宜，在世界市場(chǎng)上占用重要地位,以PLC為基礎(chǔ)的紅綠燈在各大城市并不少見(jiàn)，各個(gè)PLC生產(chǎn)公司也因此大獲其利。就這一角度來(lái)說(shuō)，以PLC控制的信號(hào)燈將極具競(jìng)爭(zhēng)力。</p><p>　　PLC的初期由于其價(jià)格高于繼電器控制裝置，使得其在應(yīng)用方面受到了限制。但近十多年以來(lái)，PLC的應(yīng)用面卻越來(lái)越廣。究其原因，主要是一方面由于微處理器

28、芯片有關(guān)的元件價(jià)格大為下降，這使得PLC的成本迅速下降；另一方面PLC的功能大大增強(qiáng)，也能夠解決復(fù)雜的計(jì)算以及通信問(wèn)題。PLC的應(yīng)用范圍通常可分成5種類(lèi)型，它們分別是：順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制、數(shù)據(jù)處理和通信網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域中，國(guó)外的PLC己經(jīng)成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)，由于綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，PLC的發(fā)展更是日新月異，現(xiàn)在己經(jīng)很大程度地超過(guò)了其剛剛出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。&l

29、t;/p><p>　　1.4.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　雖然PLC在國(guó)外的研究己得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但我國(guó)工業(yè)企業(yè)的自動(dòng)化程度還普遍較低，不僅PLC產(chǎn)品應(yīng)用范圍有限，生產(chǎn)PLC的廠(chǎng)家也是鳳毛麟角，如機(jī)械行業(yè)80%以上的設(shè)備仍然采用傳統(tǒng)的繼電器和接觸器進(jìn)行控制。PLC在我國(guó)的應(yīng)用潛力遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有得到充分發(fā)揮，PLC產(chǎn)品還有著很大的應(yīng)用空間。雖然 我國(guó)大中型企業(yè)普遍采用了先進(jìn)的自動(dòng)

30、化系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，但絕大部分的小型企業(yè)還尚未應(yīng)用自動(dòng)化系統(tǒng)和產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制。對(duì)于交通燈這種技術(shù)要求不太高的控制，與PLC有關(guān)的研究更是無(wú)人問(wèn)津。</p><p>　　近幾年來(lái)，隨著上路的車(chē)輛越來(lái)越多，與此同時(shí)城市交通擁堵問(wèn)題日益突出，城市交通問(wèn)題己成為了關(guān)乎人民正常生活與否的重要一環(huán)。合理的交通控制方法能有效的緩解交通擁擠、減少尾氣排放及能源消耗、縮短出行延時(shí)，改善我國(guó)獨(dú)有的交通問(wèn)題，所以對(duì)交通信

31、號(hào)控制方法的研究具有重大意義。</p><p>　　當(dāng)前我國(guó)的十字路口信號(hào)燈還主要靠單片機(jī)控制，該控制方式雖然簡(jiǎn)單易行，但由于單片機(jī)工作穩(wěn)定性差、易受外界干擾、可實(shí)現(xiàn)功能少且聯(lián)網(wǎng)性差，己越來(lái)越不適應(yīng)現(xiàn)代化都市對(duì)于交通的需求。本文要研究的由PLC控制十字路口交通信號(hào)燈正是為了解決上述問(wèn)題運(yùn)應(yīng)而生。PLC憑借其高精度、高可靠性及長(zhǎng)壽命為其在交通信號(hào)燈的控制上提供了巨大的發(fā)展空間。</p><p&g

32、t;　　我國(guó)在“十五”規(guī)劃中就已明確提出了“用信息化帶動(dòng)工業(yè)化”的發(fā)展計(jì)劃，大量傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化改造將為PLC控制。我國(guó)的工業(yè)發(fā)展及自動(dòng)化應(yīng)用水平與工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比有幾十年的滯后，按目前的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)分析，我國(guó)將迎來(lái)一個(gè)PLC市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的時(shí)期。</p><p>　　1.4.3 未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　和單片機(jī)控制的十字路口信號(hào)燈相比，用PLC進(jìn)行控制主要是考慮PLC具有很強(qiáng)的環(huán)境適

33、應(yīng)性，同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源非常豐富，可對(duì)交通燈進(jìn)行精確控制。由于PLC內(nèi)部均配有實(shí)時(shí)時(shí)鐘，因此通過(guò)PLC控制可對(duì)交通燈實(shí)施全天候無(wú)人化管理。另外因?yàn)镻LC具有通信聯(lián)網(wǎng)功能，所以可以將同一條道路上的交通燈組成局域網(wǎng)進(jìn)行的統(tǒng)一調(diào)度管理，這樣就可以縮短車(chē)輛等候時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管理。正是由于PLC較之單片機(jī)及其它控制的種種優(yōu)點(diǎn)，以PLC取代城市現(xiàn)有的交通燈控制方法是勢(shì)在必行的。</p><p>　　城市的交通系統(tǒng)是一

34、種時(shí)刻變化且非線(xiàn)性的系統(tǒng)。以往的交通控制方面的研究多傾向于實(shí)際操作的考慮而非基于理論控制的方法。近年來(lái)，隨著眾多研究控制理論的學(xué)者教授的參與，城市交通的自動(dòng)控制領(lǐng)域方面的研究出現(xiàn)了新的思路和方法，人工智能是新的研究方法之一。</p><p>　　人工智能是將PLC控制與智能化計(jì)算機(jī)結(jié)合，利用模糊控制與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制的技術(shù)進(jìn)行十字路口交通信號(hào)燈控制能夠取得比定時(shí)控制更為有效的結(jié)果。這是今后的交通信號(hào)燈的主要研究方向。

35、將模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制兩者結(jié)合起來(lái)用于十字路口交通信號(hào)燈的控制將很有可能成為今后交通信號(hào)燈控制研究的重點(diǎn)，所以對(duì)其進(jìn)行一次系統(tǒng)全面的研究是十分必要的。</p><p>　　1.5 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要研究了基于PLC的十字路口交通信號(hào)燈控制。十字路口信號(hào)燈系統(tǒng)的具體構(gòu)成元素包括：東、西、南、北方向裝有主干道直行“紅綠黃”燈和左轉(zhuǎn)“紅綠黃”燈，人行道紅、綠燈和

36、四個(gè)數(shù)碼管倒計(jì)時(shí)顯示裝置以及手持式無(wú)線(xiàn)控制器。</p><p><b>　　1.信號(hào)燈的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　PLC系統(tǒng)的信號(hào)燈的設(shè)計(jì)主要是各個(gè)方向的紅、黃、綠燈信號(hào)。對(duì)于南北方向上某一行車(chē)方向的信號(hào)燈輸出，本設(shè)計(jì)共設(shè)置了三組信號(hào)燈，其中兩組車(chē)信號(hào)燈，分為直行紅、黃、綠燈和左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈，另外一組是人行道上的紅、綠燈。南北向和東西向燈均以120s為一個(gè)循

37、環(huán)周期，以南北向紅黃綠燈來(lái)說(shuō)</p><p>　?。?）直行紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以綠燈（35s） 黃燈(5s) 紅燈（80s）依次循環(huán)。</p><p>　　（2）左轉(zhuǎn)紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以紅燈（35s） 綠燈（15s） 黃燈(5s) 紅燈（60s）依次循環(huán)。</p><p>　?。?）人行道紅綠燈，各自以紅燈

38、（35s） 綠燈（85s）依次循環(huán)，并且與直行方向與左轉(zhuǎn)方向綠燈狀態(tài)相反。</p><p>　　東西方向信號(hào)燈與南北向配置相同，但亮、滅狀態(tài)相反。即在某一方向?yàn)榫G燈時(shí)，另一方向?yàn)榧t燈或黃燈。</p><p>　　2.倒計(jì)時(shí)數(shù)碼顯示的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)碼顯示主要是為了顯示各個(gè)信號(hào)燈的倒計(jì)時(shí)時(shí)間，由于系統(tǒng)對(duì)于信號(hào)燈倒計(jì)時(shí)的顯示并無(wú)特殊要求，故本設(shè)計(jì)采用

39、了七段數(shù)碼管。對(duì)于普通七段數(shù)碼管，其供電電壓為24V時(shí)即可正常工作，故電源采用外部接入直流24V供電。數(shù)碼管一端接外部電源，一端接PLC的COM口。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中四個(gè)方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，分別是南北方向和東西方向，每一方向各設(shè)兩組，且每一方向的兩組數(shù)碼管顯示示內(nèi)容完全相同，所以其對(duì)應(yīng)的輸入端共用一個(gè)輸入信號(hào)。對(duì)于某一組數(shù)碼管，又分為了個(gè)位數(shù)字顯示和十位顯示。每組數(shù)碼管分別用來(lái)顯示直行、左轉(zhuǎn)燈當(dāng)中

40、的綠、黃燈倒計(jì)時(shí)時(shí)間以及處于綠、黃燈間隔中的紅燈的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。</p><p>　　3.手動(dòng)無(wú)線(xiàn)強(qiáng)通的設(shè)計(jì)</p><p>　　對(duì)于手動(dòng)無(wú)線(xiàn)強(qiáng)通的設(shè)計(jì)，本文主要是通過(guò)AT89SC052單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本設(shè)計(jì)在南北方向和東西方向車(chē)道上各配置了一個(gè)點(diǎn)動(dòng)按鍵式紅外遙控器，通過(guò)單片機(jī)的發(fā)射發(fā)出紅外信號(hào)并通過(guò)接收端接收后譯碼，并將信號(hào)送至PLC輸入端，從而起到開(kāi)關(guān)的作用。</p>&l

41、t;p>　　對(duì)于無(wú)急車(chē)時(shí)，按照正常循環(huán)時(shí)序控制。當(dāng)有急車(chē)來(lái)時(shí)，打開(kāi)急車(chē)強(qiáng)通開(kāi)關(guān)，不管原先信號(hào)狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車(chē)來(lái)車(chē)方向的綠燈亮，直到急車(chē)通過(guò)為止。當(dāng)斷開(kāi)強(qiáng)通開(kāi)關(guān)時(shí)，PLC即復(fù)位，以正常時(shí)序時(shí)進(jìn)行控制。急車(chē)強(qiáng)通控制只能響應(yīng)一條路上來(lái)的控制信號(hào)，基兩條交叉路均有信號(hào)到來(lái)，則先響應(yīng)先來(lái)的一方，再響應(yīng)另外一方。</p><p>　　遙控接收器是根據(jù)接收到的不同頻率的紅外光信號(hào)，由CPU轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的控制方法進(jìn)而

42、對(duì)控制電路實(shí)施控制。無(wú)線(xiàn)遙控系統(tǒng)就其組成來(lái)說(shuō)，主要分為發(fā)射電路、接收電路及外圍控制電路等部分。最后通過(guò)接收電路的輸出端與PLC輸入端相連以完成控制功能。該設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是對(duì)于緊急通過(guò)的車(chē)輛，可以進(jìn)行人性化管理，確保該車(chē)順利通過(guò)，最大限度地利用PLC的現(xiàn)代控制優(yōu)勢(shì)，充分發(fā)揮信號(hào)燈應(yīng)有的作用。本設(shè)計(jì)的研究技術(shù)路線(xiàn)如圖1.1所示：</p><p>　　圖1.1 設(shè)計(jì)技術(shù)路線(xiàn)</p><p>　　第2

43、章 控制系統(tǒng)總體方案與技術(shù)要求</p><p>　　2.1 系統(tǒng)的基本要求</p><p>　　2.1.1 信號(hào)燈的基本構(gòu)成</p><p>　　十字路口交通的具體的交通燈分布如圖2.1所示，在十字路口的東、西、南、北方向裝有主干道直行“紅綠黃”燈和左轉(zhuǎn)“紅綠黃”燈，人行道紅、綠燈和四個(gè)計(jì)數(shù)器以及手持式無(wú)線(xiàn)控制器。</p><p>　　圖

44、2.1 交通燈分布</p><p><b>　　1. 南北主干道</b></p><p>　　南北主干道的交通燈有6個(gè)，分別是左轉(zhuǎn)紅燈、左轉(zhuǎn)綠燈、左轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、直行綠燈和直行黃燈。</p><p><b>　　2. 東西主干道</b></p><p>　　東西主干道的交通燈也是6個(gè)，分別是左轉(zhuǎn)

45、紅燈、左轉(zhuǎn)綠燈、左轉(zhuǎn)黃燈、直行紅燈、直行綠燈和直行黃燈。</p><p><b>　　3. 人行道</b></p><p>　　南北向人行道和東西向人行道各2個(gè)，分別是紅燈和綠燈。</p><p><b>　　4. 計(jì)時(shí)器</b></p><p>　　分為南北向和東西向計(jì)時(shí)器，分別顯示南北和東西方向

46、的倒計(jì)時(shí)時(shí)間。</p><p><b>　　5. 無(wú)線(xiàn)控制器</b></p><p>　　可以實(shí)現(xiàn)人工對(duì)某一方向信號(hào)燈的強(qiáng)通控制。</p><p>　　2.1.2 基本控制要求</p><p>　　交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)的要求是能夠?qū)崿F(xiàn)“正常循環(huán)運(yùn)行”和“無(wú)線(xiàn)手動(dòng)強(qiáng)通控制”兩種控制方式。</p><p&g

47、t;<b>　　1. 正常循環(huán)運(yùn)行</b></p><p>　　交通信號(hào)燈的正常循環(huán)運(yùn)行邏輯流程圖如圖2.1所示，具體控制要求如下：</p><p>　?。?）按下啟動(dòng)按鈕后，交通信號(hào)燈系統(tǒng)開(kāi)始工作。先亮南北方向綠燈和東西方向的紅燈，再亮東西方向綠燈和南北方向紅燈，然后再亮南北方向綠燈和東西方向的紅燈，如此一直循環(huán)運(yùn)行。</p><p>　?。?/p>

48、2）南北向主干道直行綠燈先亮35s，再亮直行黃燈5s，然后是直行紅燈亮80s；同時(shí)南北向左轉(zhuǎn)紅燈先亮40s，其次左轉(zhuǎn)綠燈亮15s，然后是左轉(zhuǎn)黃燈亮5s。</p><p>　?。?）東西主干道直行紅燈先亮60s，其次是直行綠燈亮35s，最后是直行黃燈亮5s；同時(shí)東西向左轉(zhuǎn)紅燈亮100s,其次是左轉(zhuǎn)綠燈亮15s，最后是左轉(zhuǎn)黃燈亮5s后轉(zhuǎn)至左轉(zhuǎn)紅燈，依次循環(huán)。</p><p>　?。?）南北向和

49、東西向人行道均設(shè)有紅燈、黃燈、綠燈。人行道上的紅、黃、綠燈與同方向主干道上的直行紅、黃、綠燈運(yùn)行方式相同。</p><p>　　圖2.2 交通燈正常循環(huán)運(yùn)行流程圖</p><p>　　2. 無(wú)線(xiàn)手動(dòng)強(qiáng)通控制</p><p>　　無(wú)線(xiàn)手動(dòng)強(qiáng)通控制是為了適應(yīng)警車(chē)、救護(hù)車(chē)等急車(chē)所設(shè)計(jì)的，它可以實(shí)現(xiàn)對(duì)某一方向燈的開(kāi)關(guān)控制，其邏輯流程圖如圖2.3所示。具體控制要求如下：<

50、;/p><p>　?。?）強(qiáng)通控制受無(wú)線(xiàn)遙控開(kāi)關(guān)控制。無(wú)急車(chē)時(shí)，按照正常循環(huán)時(shí)序控制。當(dāng)有急車(chē)來(lái)時(shí)，打開(kāi)急車(chē)強(qiáng)通開(kāi)關(guān)，不管原先信號(hào)狀態(tài)如何，一律強(qiáng)制讓急車(chē)來(lái)車(chē)方向的綠燈亮，直到急車(chē)通過(guò)為止。當(dāng)斷開(kāi)強(qiáng)通開(kāi)關(guān)時(shí)，PLC即復(fù)位，以正常時(shí)序時(shí)進(jìn)行控制。</p><p>　?。?）急車(chē)強(qiáng)通控制只能響應(yīng)一條路上來(lái)的控制信號(hào)，基兩條交叉路均有信號(hào)到來(lái)，則先響應(yīng)先來(lái)的一方，再響應(yīng)另外一方。</p>

51、<p>　?。?）當(dāng)無(wú)線(xiàn)強(qiáng)通停止按鈕按下后，該信號(hào)將原先的強(qiáng)通電路關(guān)閉，同時(shí)PLC復(fù)位，各個(gè)通路以初始狀態(tài)為起始點(diǎn)開(kāi)始循環(huán)運(yùn)行，進(jìn)入原先的運(yùn)行狀態(tài)之中，道路恢復(fù)通車(chē)。由于該過(guò)程對(duì)時(shí)間的要求并無(wú)限制，所以該系統(tǒng)同時(shí)還可以作為交通故障及道路施工時(shí)關(guān)閉交通來(lái)用。</p><p>　　圖2.3 無(wú)線(xiàn)手動(dòng)強(qiáng)通控制的邏輯流程圖</p><p>　　3. 倒數(shù)計(jì)時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)</p&

52、gt;<p>　　在路中央四個(gè)方向均設(shè)置一組數(shù)碼管，每組2個(gè)。信號(hào)燈程序啟動(dòng)后，隨著信號(hào)燈的亮滅，七段數(shù)碼管構(gòu)成的倒計(jì)時(shí)鐘也隨之顯示信號(hào)燈的亮滅時(shí)間。</p><p><b>　　(1)南北方向</b></p><p>　　該方向上共有兩組共6個(gè)信號(hào)燈，分別控制直行和左轉(zhuǎn)方向的行車(chē)。</p><p>　　在該方向，先顯示直行綠燈的

53、接通時(shí)間35s，然后進(jìn)入黃燈倒數(shù)5s計(jì)時(shí)，其次是左轉(zhuǎn)綠燈顯示15s,后是左轉(zhuǎn)黃燈5s，最后是紅燈顯示60s，此次工作循環(huán)節(jié)束，進(jìn)入下一循環(huán)。</p><p><b>　?。?）東西方向</b></p><p>　　在該方向，先顯示紅燈接通時(shí)間60s,然后是直行綠燈顯示35s，其次是直行黃燈顯示5s，后是左轉(zhuǎn)綠燈顯示15s，最后是左轉(zhuǎn)黃燈顯示5s，此次工作循環(huán)節(jié)束，進(jìn)入

54、下一循環(huán)。</p><p>　　2.2PLC的結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　2.2.1 PLC的分類(lèi)</p><p>　　1. 按I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)器容量可分為：（1）小型PLC；（2）中型PLC；（3）大型PLC</p><p>　　2. 按結(jié)構(gòu)型式可分為：（1）整體式PLC；（2）模塊式PLC；（3）疊裝式PLC</p>&

55、lt;p>　　3. 按功能可分為：（1）低檔機(jī)；（2）中檔機(jī)；（3）高檔機(jī)</p><p>　　2.2.2 PLC的基本結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　可編程控制器的硬件結(jié)構(gòu)主要由微處理器、存儲(chǔ)器、電源、I/O接口電路、擴(kuò)展接口、外設(shè)接口和編程器等構(gòu)成。PLC接受了來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)的控制信號(hào)后經(jīng)過(guò)中央處理元件處理后送入驅(qū)動(dòng)受控元件進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)象的操作控制。</p><p&g

56、t;　　PLC分為整體式和組合式兩種結(jié)構(gòu)，整體式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊以及電源等。所有這些元素組合成為一個(gè)不可拆解的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、電源模塊、內(nèi)存、機(jī)架等，這些硬件設(shè)施可以按不同的排列組合形成一定功能的模板。</p><p>　　PLC工作時(shí)主要是取指令及執(zhí)行指令以完成一定的功能，其內(nèi)部工作過(guò)程大致可分為如下階段：</p><p>　　(1)輸入采

57、樣階段</p><p>　　在此階段中， PLC以?huà)呙璧姆绞揭来蔚刈x入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，立即轉(zhuǎn)入用戶(hù)程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個(gè)階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的數(shù)據(jù)和狀態(tài)也不會(huì)因此而改變。</p><p><b>　　(2)程序執(zhí)行階段</b></p>&l

58、t;p>　　在用戶(hù)程序執(zhí)行階段，PLC總是按照由上而下的順序依次地掃描用戶(hù)程序(梯形圖)。在掃描一條梯形圖的同時(shí)，又總是先掃描梯形圖左邊的控制線(xiàn)路，并按照先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線(xiàn)路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算得出的結(jié)果，刷新該邏輯線(xiàn)圈在系統(tǒng)RAM存儲(chǔ)區(qū)中所對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者是刷新該輸出線(xiàn)圈在I/O映象中所對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；又或者是確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。</p><p>

59、;<b>　?。?）輸出刷新階段</b></p><p>　　當(dāng)掃描用戶(hù)程序結(jié)束后，PLC就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，CPU按照I/O映象區(qū)內(nèi)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)來(lái)刷新所有的輸出鎖存電路，和外接電路，再經(jīng)輸出放大電路驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的外設(shè)。</p><p>　　2.2.3 PLC設(shè)計(jì)的基本原則</p><p>　　任何一種控制系統(tǒng)都是為了實(shí)現(xiàn)被控對(duì)象的工

60、藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。因此，在設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)遵循以下基本原則：</p><p>　　1、最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求</p><p>　　如何充分發(fā)揮PLC的功能，最大限度地滿(mǎn)足被控對(duì)象的控制要求，這是設(shè)計(jì)PLC控制系統(tǒng)的首要目標(biāo)，這也是設(shè)計(jì)中最為重要的一條原則。要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)前就要深入現(xiàn)場(chǎng)來(lái)進(jìn)行調(diào)查和研究，收集控制現(xiàn)場(chǎng)的各方資料以及相關(guān)先進(jìn)的國(guó)內(nèi)、國(guó)外資料。

61、</p><p>　　2、保證PLC控制系統(tǒng)的安全可靠</p><p>　　保證PLC控制系統(tǒng)能夠長(zhǎng)期可靠、安全、穩(wěn)定地運(yùn)行，這是設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的重要原則。要求設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、元器件的選擇、軟件的編程上要全面考慮，以確保控制系統(tǒng)能夠安全可靠地運(yùn)行。例如：保證PLC程序不僅在正常條件下運(yùn)行，而且在各種非正常情況下如突然掉電再上電、按鈕按錯(cuò)等，也能正常工作。</p><p

62、>　　3、力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、使用及維修方便</p><p>　　一個(gè)新的控制工程固然能夠提高產(chǎn)品的數(shù)量和質(zhì)量，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但新工程的投入和技術(shù)的培訓(xùn)以及設(shè)備的維護(hù)也將導(dǎo)致運(yùn)行資金的急劇增加。因此，在滿(mǎn)足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地?cái)U(kuò)大工程的經(jīng)濟(jì)效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的造價(jià)成本。這些要求設(shè)計(jì)者不僅應(yīng)該使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單并且兼具經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)，而且還要使控制系統(tǒng)的使用和維護(hù)方便、

63、成本低，而不能一味盲目地追求高指標(biāo)。</p><p><b>　　4、適應(yīng)發(fā)展的需要</b></p><p>　　由于技術(shù)的不斷發(fā)展，控制系統(tǒng)的要求也將會(huì)不斷提高，所以設(shè)計(jì)時(shí)要適當(dāng)考慮到今后控制系統(tǒng)的發(fā)展和完善的需要。這就要求在選擇PLC的輸入/輸出模塊、I/O點(diǎn)數(shù)和內(nèi)存容量時(shí)，要適當(dāng)?shù)亓粲杏嗔?，以滿(mǎn)足今后生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進(jìn)。</p><p&g

64、t;　　在可編程邏輯控制器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)該確定控制方案，下一步工作就是可編程邏輯控制器的設(shè)計(jì)和選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求就是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)?？删幊踢壿嬁刂破骷坝嘘P(guān)設(shè)備應(yīng)該是高度集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照其易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則來(lái)選用型號(hào)，而且所選用可編程邏輯控制器應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有成熟可靠的系統(tǒng)和投運(yùn)業(yè)績(jī)的各類(lèi)產(chǎn)品，與其系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)該和控制要求相適應(yīng)。</p><

65、p>　　2.3 PLC的選用</p><p>　　PLC發(fā)展到了今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)監(jiān)測(cè)和控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多還具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，因而可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸幾乎小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積十分小從而很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè)備。<

66、/p><p>　　近年來(lái)PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，這使得PLC滲透到了溫度控制、位置控制和CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的快速發(fā)展，使用PLC組成的各種控制系統(tǒng)變得非常容易。PLC用于存儲(chǔ)邏輯代替接線(xiàn)邏輯從而大大減少控制設(shè)備外部的接線(xiàn)，這使得控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，與此同時(shí)維護(hù)也變得更加容易起來(lái)。最重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過(guò)了改變程序改變使得生產(chǎn)過(guò)程成為可能。這很適合多品種、小批

67、量的生產(chǎn)場(chǎng)合。</p><p>　　目前生產(chǎn)可編程控制的器的廠(chǎng)家很多，并且每個(gè)廠(chǎng)家本身生產(chǎn)的產(chǎn)品也不盡相同，但就其基本構(gòu)造和指令都相近，因此只需從中選擇一款適合控制系統(tǒng)要求的PLC即可。</p><p>　　本文采用的是三菱公司的FX2N-128MT-001，其中輸入點(diǎn)：64，輸出點(diǎn)：64，晶體管輸出。FX2N-128MT-001屬于第三代小型可編程控制器，集高速、高性能及高容量于一身。作

68、為一種新型PLC，具有自身一些獨(dú)有特點(diǎn)，下列是關(guān)于FX2N-128MT-001的一些基本介紹：</p><p>　　PLC平均無(wú)故障時(shí)間（MTBF）高達(dá)30萬(wàn)小時(shí)。一些使用冗余CPU的PLC的平均無(wú)故障工作時(shí)間則更長(zhǎng)。從PLC的外部電路來(lái)說(shuō)，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線(xiàn)及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到了數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障率也就因此大大降低。此外，PLC還帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故

69、障時(shí)可以及時(shí)地發(fā)出警報(bào)信息。</p><p>　　從PLC功能來(lái)看，該型號(hào)PLC的CPU 處理速度達(dá)到了0.065us并且內(nèi)置了高達(dá)64K 的大容量RAM 存儲(chǔ)器。高內(nèi)存大幅增加了內(nèi)部軟元件的數(shù)量，強(qiáng)化了指令的功能，提供了多達(dá)209 條應(yīng)用指令，包括像與三菱變頻器通訊的指令，CRC 計(jì)算指令，以及產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)指令等等。晶體管輸出型的基本單元內(nèi)置了3 軸獨(dú)立最高100kHz 的定位功能，并且增加了新的定位指令；帶DO

70、G 搜索的原點(diǎn)回歸（DSZR ），中斷單速定位（DVIT）和表格設(shè)定定位（TBL），從而使得定位控制功能更加強(qiáng)大，使用更加地方便；內(nèi)置了6 點(diǎn)同時(shí)100kHz 的高速計(jì)數(shù)功能，雙相計(jì)數(shù)時(shí)可以進(jìn)行4 倍頻計(jì)數(shù)，大大地提升了運(yùn)行速度。此外該型號(hào)PLC還有一些其它特殊功能：</p><p><b>　　1.定位指令增加。</b></p><p>　　2.可擴(kuò)展高速脈沖輸出模

71、塊FX3U-WHSY-ADP 用于定位。</p><p>　　3.可擴(kuò)展定位模塊FX3U-20SSC-H模塊用于定位。</p><p>　　4.可連接FX系列之前的定位模塊。</p><p><b>　　2.4 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章提出了信號(hào)燈系統(tǒng)的總體構(gòu)思，并且提出了十字路口信號(hào)燈系統(tǒng)的具體構(gòu)成元

72、素：東、西、南、北方向裝有主干道直行“紅綠黃”燈和左轉(zhuǎn)“紅綠黃”燈，人行道紅、綠燈和四個(gè)計(jì)數(shù)器以及手持式無(wú)線(xiàn)控制器。并且通過(guò)對(duì)PLC各個(gè)型號(hào)的對(duì)比以及從設(shè)計(jì)的實(shí)際要求出發(fā)選擇了PLC的具體型號(hào)。</p><p>　　第3章 信號(hào)燈控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 信號(hào)燈結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　本文以十字路口信號(hào)燈的PLC控制為主進(jìn)行研究。該課題中的十

73、字路口信號(hào)燈包括南北方向左轉(zhuǎn)和直行紅黃綠燈和人行道紅綠燈各兩組，東西方向左轉(zhuǎn)紅黃綠燈以及人行道紅綠燈各兩組；東西、南北方向各有兩組七段數(shù)碼管顯示屏，由于同一方向控制時(shí)間相同，所以該方向兩組數(shù)碼管顯示時(shí)間完全相同。本節(jié)設(shè)計(jì)主要圍繞各個(gè)信號(hào)燈的工作時(shí)序圖和具體的PLC控制程序來(lái)做介紹，同時(shí)分配了各個(gè)信號(hào)燈以及數(shù)碼管的PLC端口。</p><p>　　3.1.1 工作時(shí)序圖</p><p>&

74、lt;b>　　1．南北方向</b></p><p>　　對(duì)于該方向，信號(hào)燈配置為左轉(zhuǎn)紅黃綠燈和直行紅黃綠燈以及人行道紅綠燈各兩組。直行紅黃綠燈控制直行車(chē)輛，同時(shí)左轉(zhuǎn)紅黃綠燈控制左轉(zhuǎn)車(chē)輛，兩組信號(hào)燈狀態(tài)相反，分別在不同時(shí)段放行直行以及左轉(zhuǎn)的車(chē)輛。本文采用的是以120s為周期，其信號(hào)燈工作時(shí)序如圖3.1所示。</p><p>　　對(duì)于直行紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以綠燈（3

75、5s） 黃燈(5s) 紅燈（80s）依次循環(huán)。</p><p>　　對(duì)于左轉(zhuǎn)紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以紅燈（40s） 綠燈（15s） 黃燈(5s) 紅燈（60s）依次循環(huán)。</p><p>　　對(duì)于人行道紅綠燈，本設(shè)計(jì)配置了紅燈和綠燈兩種狀態(tài)，且該紅、綠燈各自均以紅燈（60s） 綠燈（60s）依次循環(huán)，并且與直行方向與左轉(zhuǎn)方向綠燈狀態(tài)相反

76、。即對(duì)于某一車(chē)道，當(dāng)直行及左轉(zhuǎn)紅燈均亮?xí)r該側(cè)的人行道綠燈才亮，當(dāng)任一直行或左轉(zhuǎn)綠燈亮?xí)r該人行道都顯示為紅燈亮。該循環(huán)方式保證了車(chē)、人的有序通過(guò)，并充分保證了行人的人身安全。</p><p>　　圖3.1 南北方向信號(hào)燈工作時(shí)序圖</p><p><b>　　2．東西方向</b></p><p>　　東西方向的信號(hào)燈工作與南北方向呈對(duì)稱(chēng)方式，行車(chē)

77、與南北方向道路交替進(jìn)行，其工作時(shí)序如圖3.2所示。</p><p>　　對(duì)于東西直行紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以紅燈（60s） 綠燈(35s) 黃燈（5s） 紅燈（20s）依次循環(huán)。</p><p>　　對(duì)于東西左轉(zhuǎn)紅黃綠燈，該組信號(hào)燈的3個(gè)燈以紅燈（100s） 綠燈(15s) 黃燈（5s）依次循環(huán)。</p><p>　　對(duì)于東

78、西側(cè)人行道紅綠燈，各自以綠燈（60s） 紅燈（60s）依次循環(huán)，并且與直行方向與左轉(zhuǎn)方向綠燈狀態(tài)相反。</p><p>　　圖3.2 東西方向信號(hào)燈工作時(shí)序圖</p><p>　　3.1.2 可編程控制器I/O端口分配</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)所選用的PLC為輸入點(diǎn)：64，輸出點(diǎn)：64，晶體管輸出。而本設(shè)計(jì)中的輸入輸出點(diǎn)數(shù)共為52點(diǎn)，均在PLC的基本輸

79、入輸出點(diǎn)數(shù)范圍之內(nèi)，所以無(wú)需進(jìn)行I/O擴(kuò)展，在設(shè)計(jì)時(shí)只需賦與其不同的端口地址即可。</p><p>　　1.外部輸入控制按鈕</p><p>　　本設(shè)計(jì)當(dāng)中的6個(gè)外部控制按鈕的具體I/O端口分配方式如表3.3所示。PLC上的外部輸入控制按鈕總共分為6個(gè)，分別是系統(tǒng)啟動(dòng)按鈕、系統(tǒng)停止按鈕、南北無(wú)線(xiàn)手動(dòng)強(qiáng)通啟動(dòng)按鈕、南北無(wú)線(xiàn)手動(dòng)強(qiáng)通停止按鈕、東西手動(dòng)強(qiáng)通啟動(dòng)按鈕、東西手動(dòng)強(qiáng)通停止按鈕。各個(gè)按鈕

80、均占用1個(gè)PLC輸入端口，當(dāng)PLC正常運(yùn)行時(shí)，各個(gè)輸入按鈕均獨(dú)立工作。</p><p>　　表3.3 外部輸入控制按鈕I/O端口分配</p><p><b>　　2.信號(hào)燈輸出</b></p><p>　　PLC系統(tǒng)的信號(hào)燈輸出量主要是由各個(gè)方向的紅、黃、綠燈所構(gòu)成的。對(duì)于南北方向上某一行車(chē)方向的信號(hào)燈輸出，本設(shè)計(jì)共設(shè)置了三組信號(hào)燈，其中兩組

81、車(chē)輛信號(hào)燈，分為直行紅、黃、綠燈和左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈，另外一組是人行道上的紅綠燈。另一方行車(chē)方向上信號(hào)燈的設(shè)置與該方向完全相同；對(duì)于東西方向，由于其行車(chē)與南北方向?qū)ΨQ(chēng)，所以其信號(hào)燈的設(shè)置也與南北向相同。信號(hào)燈輸出的I/O端口分配方式如表3.4所示：</p><p>　　表3.4 信號(hào)燈輸出的I/O端口分配</p><p><b>　　3.數(shù)碼管輸出</b></p

82、><p>　　本設(shè)計(jì)中四個(gè)方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，分別是南北方向和東西方向，每一方向各設(shè)兩組，且每一方向的兩組數(shù)碼管顯示示內(nèi)容完全相同，所以其對(duì)應(yīng)的輸入端共用一個(gè)輸入信號(hào)。對(duì)于某一組數(shù)碼管，又分為了個(gè)位數(shù)字顯示和十位顯示。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中的顯示裝置為七段數(shù)碼管，每個(gè)數(shù)碼管有7個(gè)輸入端與PLC的輸出端口相連，所以本設(shè)計(jì)當(dāng)中的四組數(shù)碼管共占用28點(diǎn)輸出。數(shù)碼管輸出的I/O端口分配

83、如表3.5所示：</p><p>　　表3.5 數(shù)碼管輸出的I/O端口分配</p><p>　　3.1.3 程序梯形圖</p><p>　　本設(shè)計(jì)的梯形圖設(shè)計(jì)力求簡(jiǎn)單、高效，在完成設(shè)計(jì)要求的同時(shí)，盡量簡(jiǎn)化系統(tǒng)，充分利用系統(tǒng)資源。</p><p><b>　　1.南北方向</b></p><p>

84、;　　在南北直行方向，當(dāng)開(kāi)始按鈕啟動(dòng)后，首先啟動(dòng)直行綠燈輸出，并設(shè)置定時(shí)器T0在35s后動(dòng)作，接通直行黃燈，斷開(kāi)直行綠燈的通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T1。5s后T1動(dòng)作，接通直行紅燈，斷開(kāi)直行黃燈通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T2。南北方向的程序梯形圖如圖3.6所示：</p><p>　　對(duì)于南北左轉(zhuǎn)方向，當(dāng)開(kāi)始按鈕啟動(dòng)后，在直行黃燈啟動(dòng)5s后左轉(zhuǎn)綠燈啟動(dòng)，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)器T3。15s后啟動(dòng)左轉(zhuǎn)黃燈并斷開(kāi)左轉(zhuǎn)綠燈通路，同時(shí)啟動(dòng)定時(shí)

85、器T4。5s后斷開(kāi)自身通路。對(duì)于左轉(zhuǎn)紅燈，本設(shè)計(jì)采用左轉(zhuǎn)紅燈通路上串入左轉(zhuǎn)綠燈和左轉(zhuǎn)黃燈的常閉開(kāi)關(guān)控制的方法，既可以簡(jiǎn)單地對(duì)左轉(zhuǎn)紅燈進(jìn)行控制，同時(shí)還保證了紅燈和綠燈不會(huì)同時(shí)亮，提高了系統(tǒng)安全性。</p><p>　　對(duì)于無(wú)線(xiàn)強(qiáng)通控制，當(dāng)強(qiáng)通開(kāi)關(guān)X002按下后，通過(guò)X002的常開(kāi)及常閉開(kāi)關(guān)強(qiáng)行接通直行方向綠燈，同時(shí)強(qiáng)行斷開(kāi)其它方向通路。</p><p>　　對(duì)于人行道信號(hào)燈，本設(shè)計(jì)采用直行及

86、左轉(zhuǎn)紅、黃、綠燈的常開(kāi)及常閉開(kāi)關(guān)直接控制其紅燈和綠燈的通路，也大大簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，符合設(shè)計(jì)的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等要求。</p><p>　　圖3.6 南北方向程序梯形圖（a） </p><p><b>　　續(xù)圖（b）</b></p><p><b>　　(b) </b></p><p><b>

87、　　續(xù)圖（c）</b></p><p><b>　　(c)</b></p><p><b>　　2.東西方向</b></p><p>　　東西方向的梯形圖構(gòu)成與南北方向相同，但啟動(dòng)次序不同，本文不加以詳細(xì)論述。具體梯形圖程序如圖3.7所示：</p><p>　　圖3.7 南北方向程序梯

88、形圖(a) </p><p><b>　　續(xù)圖（b）</b></p><p><b>　　(b)</b></p><p>　　3.1.4 信號(hào)燈的PLC外部連線(xiàn)圖</p><p>　　信號(hào)燈的PLC外部連線(xiàn)較為簡(jiǎn)便，信號(hào)燈輸出一端直接接PLC的輸出端，另一端在并上一個(gè)24V的直流電源后接入PLC的接

89、地端COM1。信號(hào)燈的PLC外部連線(xiàn)圖如圖3.8所示：</p><p>　　圖3.8 信號(hào)燈的PLC外部連線(xiàn)圖</p><p>　　3.2 倒計(jì)時(shí)數(shù)碼管的設(shè)計(jì)</p><p>　　在實(shí)際的交通控制中，僅有信號(hào)燈是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要系統(tǒng)將各個(gè)時(shí)序階段的具體運(yùn)行時(shí)間顯示出來(lái)。本節(jié)將就如何實(shí)現(xiàn)數(shù)碼顯示及數(shù)碼管的外部接線(xiàn)作詳細(xì)介紹。3.2.1程序梯形圖</p>

90、<p>　　本設(shè)計(jì)中四個(gè)方向數(shù)碼管共設(shè)置了四組，南北方向和東西方向各兩組，每一方向的兩組數(shù)碼管顯示均相同。對(duì)于某一組數(shù)碼管，又分為了個(gè)位數(shù)字顯示和十位顯示，對(duì)于該組數(shù)碼管，又分別顯示直行、左轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)燈切換之間的時(shí)間。</p><p>　　該段程序的設(shè)計(jì)，主要是通過(guò)D0-D4數(shù)據(jù)寄存器來(lái)實(shí)現(xiàn)。開(kāi)始時(shí)，南北直行綠、南北直行黃、南北直行紅、東西直行綠、東西直行黃、東西直行紅分別在其電路接通時(shí)發(fā)送給顯示電路

91、一個(gè)脈沖信號(hào)，同時(shí)中間繼電器M8013每隔1s發(fā)送一個(gè)脈沖信號(hào)。當(dāng)顯示電路收到信號(hào)后首先將D0清零， 并且每秒加1，然后用要顯示的數(shù)依次減去D0中的數(shù)字并發(fā)送到寄存器D1；將D1中的數(shù)字分別取個(gè)位和十位發(fā)送到寄存器D2和D4，最后用SEGD命令將D2和D4中的數(shù)字顯示到數(shù)碼管上。</p><p><b>　　1.南北方向</b></p><p>　　該方向程序的梯形圖

92、設(shè)計(jì)如圖3.9所示：</p><p>　　圖3.9 南北方向程序梯形圖(a) </p><p><b>　　續(xù)圖（b）</b></p><p>　　(b) </p><p><b>　　2.東西方向</b></p><p>　　

93、該方向程序的梯形圖設(shè)計(jì)如圖3.10所示：</p><p>　　圖3.10 東西方向程序梯形圖(a) </p><p><b>　　續(xù)圖（b）</b></p><p>　　(b) </p><p>　　3.2.2 數(shù)碼管的PLC外部連線(xiàn)圖</p><p&g

94、t;　　對(duì)于數(shù)碼管的連線(xiàn)，南北向、東西向的兩組數(shù)碼管的各接頭依次接在PLC輸出端的Y020-Y056口上，另一端再并上一個(gè)24V的直流電源后接入PLC的接地端COM1，連線(xiàn)圖如圖3.11所示：</p><p>　　圖3.11 數(shù)碼管的PLC外部連線(xiàn)</p><p><b>　　3.3 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章在就上一章課題提

95、出以及信號(hào)燈控制的具體要求后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了具體、全面地研究。本章研究了信號(hào)燈的具體配置、時(shí)序要求、端口分配、梯形圖程序的設(shè)計(jì)以及PLC外部連線(xiàn)；對(duì)于數(shù)碼管顯示，主要研究了數(shù)碼管的顯示原理、控制程序和外部連線(xiàn)等問(wèn)題，己完成了交通信號(hào)燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的大部分。對(duì)于系統(tǒng)的仿真，本設(shè)計(jì)選用三菱公司的GX.Developer程序開(kāi)發(fā)工具進(jìn)行仿真模擬，具體程序見(jiàn)附錄4。</p><p>　　第4章 信號(hào)燈無(wú)線(xiàn)遙控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)&l

96、t;/p><p>　　4.1 信號(hào)燈無(wú)線(xiàn)遙控系統(tǒng)的原理</p><p>　　隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展及人們生活的便捷性的要求不斷提高，遙控技術(shù)也應(yīng)運(yùn)而生，并在近幾年得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前市場(chǎng)上出現(xiàn)了越來(lái)越多的紅外線(xiàn)遙控家電設(shè)備及工控設(shè)備。這些都在逐漸地改變著人們的生活方式。紅外線(xiàn)遙控是目前為止使用最廣泛的一種通信和遙控手段。紅外線(xiàn)遙控裝置由于其具有體積小、功耗低、功能強(qiáng)以及成本低等特點(diǎn)，從而廣泛

97、地應(yīng)用在了彩電、攝相機(jī)、空調(diào)甚至于手機(jī)上。在工業(yè)控制中，在高壓、有毒氣體、高輻射以及粉塵等惡劣條件下，采用紅外線(xiàn)遙控不僅安全可靠還要能夠有效地隔離電氣干擾。</p><p>　　無(wú)線(xiàn)遙控方式可分為無(wú)線(xiàn)電波式、聲控式、超聲波式和紅外線(xiàn)式等等。由于無(wú)線(xiàn)電式遙控方式很容易對(duì)其它電視機(jī)和無(wú)線(xiàn)電通訊設(shè)備造成干擾，而且，系統(tǒng)本身的抗干擾性能也很差，誤動(dòng)作多，所以未能大量地使用。超聲波式頻帶較窄，且易受噪聲干擾，系統(tǒng)抗干擾能力

98、差以及聲控式識(shí)別正確率比較低，制造難度大而也未能大量采用。紅外遙控方式是以紅外線(xiàn)作為載體來(lái)傳送控制信息，信號(hào)易獲得。同時(shí)隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以及單片機(jī)的出現(xiàn)，催生了數(shù)字編碼方式的紅外遙控系統(tǒng)的快速發(fā)展。另外，紅外遙控還兼具很多的優(yōu)點(diǎn)，例如紅外線(xiàn)發(fā)射裝置采用紅外發(fā)光二極管，遙控發(fā)射器小型化且價(jià)格低廉；采用數(shù)字信號(hào)編碼和二次調(diào)制方式，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)多路信息的連續(xù)控制，增加遙控功能，很大程度上提高信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_性，減少了很誤動(dòng)作，而且功率消耗

99、低；而且，紅外線(xiàn)不會(huì)向室外泄露，不會(huì)產(chǎn)生信號(hào)干擾；傳輸效率高、反應(yīng)速度快、工作穩(wěn)定可靠等。所以現(xiàn)在很多無(wú)線(xiàn)遙控方式都是采用的紅外遙控方式。</p><p>　　紅外遙控器由于其受遙控距離、角度等影響，使用效果不太好，若是采用調(diào)頻或調(diào)幅發(fā)射接收編碼，則可以大大提高遙控距離，并且沒(méi)有角度的影響。紅外遙控發(fā)射可以用在于室內(nèi)紅外遙控中，它不影響周邊環(huán)境而且不干擾其它電器設(shè)備。但是由于它無(wú)法穿透墻壁，所以不同房間的家用電器

100、可使用通用遙控器而不會(huì)產(chǎn)生相互干擾;很重要的是電路調(diào)試簡(jiǎn)單，只要按給定的電路連接無(wú)誤，一般不需任何調(diào)試即可正常地投入工作;編解碼容易，可進(jìn)行多路遙控?，F(xiàn)在紅外遙控在家用電器、室內(nèi)近距離遙控中得到了極為廣泛的應(yīng)用。另外模塊還可以用在其他紅外遙控系統(tǒng)中，應(yīng)用前景十分廣闊。</p><p>　　4.1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理</p><p>　　從光學(xué)的角度而言，紅外線(xiàn)是頻率低于紅色光的不可見(jiàn)光，紅外

101、線(xiàn)的無(wú)線(xiàn)光譜的整個(gè)頻率中只占有很小一個(gè)頻率段，波長(zhǎng)為0.75—100微秒之間。紅外光就其性質(zhì)而言很簡(jiǎn)單，與普通光線(xiàn)的頻率特性并沒(méi)有多大的區(qū)別，但是由于任何有熱量的物體都會(huì)有能量產(chǎn)生，所以紅外的利用非常廣泛。當(dāng)今紅外技術(shù)的一個(gè)很重要的分支，便是紅外通信技術(shù)的應(yīng)用。該應(yīng)用的發(fā)展非常廣泛而迅速，尤其是紅外通信應(yīng)用于計(jì)算機(jī)設(shè)備中，近幾年的發(fā)展已經(jīng)表現(xiàn)出十分成熟的特點(diǎn)。而目前最常見(jiàn)的應(yīng)用形式就是各種各樣的遙控器。</p><p

102、>　　單片機(jī)紅外遙控器主要由單片機(jī)、紅外遙控發(fā)射電路、紅外遙控接收電路、狀態(tài)指示電路、控制電路以及單片機(jī)的一些外圍電路組成。此外還有電源電路及其它一些外部電路構(gòu)成。</p><p>　　就其工作原理來(lái)說(shuō)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，系統(tǒng)延時(shí)一段時(shí)間防止干擾，然后啟動(dòng)振蕩器，鍵編碼器取得鍵碼后從ROM中取得相應(yīng)的指令代碼。遙控器一般采用電池供電，為了節(jié)省電量和提高抗干擾能力，指令代碼都是經(jīng)32～56kHz范圍內(nèi)的載波調(diào)制后

103、輸出到放大電路，驅(qū)動(dòng)紅外發(fā)射管可以發(fā)射出940nm的紅外光。當(dāng)發(fā)送結(jié)束時(shí)振蕩器也隨之關(guān)閉，系統(tǒng)處于低功耗休眠狀態(tài)。</p><p>　　該紅外遙控發(fā)射器的設(shè)計(jì)目的就是根據(jù)按鍵的不同，發(fā)射出不同的紅外信號(hào)。本系統(tǒng)采用單片機(jī)制作，采用編程的方法，由于編程具有靈活性，故應(yīng)用范圍較廣泛，并且操作碼可以隨意設(shè)定。</p><p>　　4.1.2 系統(tǒng)的組成</p><p>　

104、　無(wú)線(xiàn)遙控系統(tǒng)就其組成來(lái)說(shuō)，主要分為發(fā)射電路、接收電路及外圍控制電路等部分。最后通過(guò)接收電路的輸出端與PLC輸入端相連以完成控制功能。以下是幾個(gè)主要的硬件組成部分：</p><p><b>　　1. 遙控器電源</b></p><p>　　對(duì)于遙控器電源，由于普通遙控器功率一般都在幾到幾十mw，所以?xún)H用一塊電壓為5V的干電池即可實(shí)現(xiàn)對(duì)遙控器的供電。</p>

105、<p>　　2. 紅外線(xiàn)遙控發(fā)射器</p><p>　　紅外遙控發(fā)射器由鍵盤(pán)矩陣、遙控專(zhuān)用集成電路、驅(qū)動(dòng)電路和紅外發(fā)光二極管幾</p><p><b>　　個(gè)部分組成。</b></p><p>　　紅外發(fā)射遙控電路原理框圖4.1，紅外線(xiàn)遙控發(fā)射器的信號(hào)是由一串由數(shù)字0和1的二進(jìn)制代碼組成的，不同的芯片對(duì)0和1的編碼會(huì)有所不同，現(xiàn)有

106、的紅外遙控包括兩種方式：脈沖位置調(diào)制（PPM）以及脈沖寬度調(diào)制（PWW）。這兩種形式編碼的代表分別是NEC和PHILIPS的RC.5。</p><p>　　圖4.1 紅外發(fā)射遙控電路原理框圖</p><p>　　3.紅外線(xiàn)遙控接收器</p><p>　　紅外線(xiàn)遙控接收器是由放大器、限幅器、帶通濾波器、解調(diào)器、積分器、比較器等組成的，比如采用較早的紅外接收二極管加專(zhuān)用

107、的紅外處理電路的方法。</p><p>　　在實(shí)際應(yīng)用中，以上所有的電路都集成在一個(gè)電路中，也就是我們常說(shuō)的一體化紅外接收頭。一體化紅外接收頭按載波頻率的不同，型號(hào)也不一樣。由于與CPU的接口的問(wèn)題，大部分接收電路都是反碼輸出，只有三個(gè)引腳，分別是+5V電源、地、信號(hào)輸出。</p><p>　　接收部分紅外發(fā)射遙控電路的原理框圖如圖4.2所示，當(dāng)紅外線(xiàn)發(fā)射端發(fā)出的信號(hào)到達(dá)后，紅外接收電路負(fù)

108、責(zé)對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集并進(jìn)行相應(yīng)的譯碼，然后輸入接收端的單片機(jī)中進(jìn)行運(yùn)算，最后由接收端單片機(jī)將采集的信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的高、低電平輸出至PLC的X002-X005輸入端，并由PLC控制生成相應(yīng)的信號(hào)燈控制信號(hào)以及數(shù)碼管顯示信號(hào)，實(shí)現(xiàn)控制信號(hào)的輸入。該輸入方式可以保證信號(hào)準(zhǔn)確地被PLC讀取并高效地執(zhí)行，提高了系統(tǒng)的工作效率。</p><p>　　圖4.2 紅外接收遙控電路原理框圖</p><p>　　

109、4.1.3 系統(tǒng)的工作方式</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要是以AT89C2051單片機(jī)作為核心，綜合應(yīng)用了單片機(jī)的中斷系統(tǒng)、定時(shí)器、計(jì)數(shù)器等知識(shí)。在實(shí)際操作中，遙控操作的不同，遙控發(fā)射器通過(guò)對(duì)紅外光發(fā)射頻率的控制來(lái)區(qū)別不同的操作的。遙控接收器則是通過(guò)對(duì)紅外光接收頻率的識(shí)別，判斷出控制操作，進(jìn)而來(lái)完成整個(gè)紅外遙控的接收過(guò)程。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中，在與PLC的通信當(dāng)中，通過(guò)數(shù)字接收端

110、的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)PLC的數(shù)字開(kāi)關(guān)量，從而達(dá)到東西南北向強(qiáng)通開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)及停止作用。</p><p>　　本系統(tǒng)根據(jù)按紅外發(fā)射頻率的不同，來(lái)識(shí)別不同的按鍵。操作鍵設(shè)定為2個(gè)，K0和K1，分別接至單片機(jī)的P1.0至P1.1口。對(duì)應(yīng)的紅外發(fā)射頻率分別為300Hz、600 H。發(fā)射時(shí)間確定為一個(gè)定值，由定時(shí)器1來(lái)定時(shí)，時(shí)間為100ms。當(dāng)100ms時(shí)間到了以后，定時(shí)器1發(fā)生中斷，停止計(jì)時(shí)，紅外光也即時(shí)停止發(fā)射。</p&g

111、t;<p>　　由定時(shí)/計(jì)數(shù)器來(lái)控制發(fā)射頻率，T0作為定時(shí)器，當(dāng)T0的定時(shí)時(shí)間到了以后，中斷程序使P3.4斷口的電平反轉(zhuǎn)一次，然后T0重新設(shè)置為與工作定時(shí)值與前相同，等時(shí)間到中斷程序使P3.4端口再翻轉(zhuǎn)一次，如此往復(fù)，紅外信號(hào)就可以按照一定的時(shí)間間隔發(fā)射出去。該方法可以通過(guò)設(shè)定T0的定時(shí)時(shí)間來(lái)控制紅外信號(hào)的發(fā)射頻率。遙控器平時(shí)處于閑置狀態(tài)，當(dāng)有鍵按下時(shí)，由外部中斷1產(chǎn)生中斷，使CPU回到工作狀態(tài)，待執(zhí)行完操作后才又回到低功