2877 基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2877 基于PLC的霓虹燈控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),基于,plc,霓虹燈,控制系統(tǒng),設(shè)計(jì) 1 DMF50081NB-FW點(diǎn)陣液晶顯示模塊與 SED1330控制器DMF50081NB-FW是 320×240=76800個(gè)顯示點(diǎn)的點(diǎn)陣液晶顯示模塊，每 8個(gè)顯示點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，每行 40個(gè)字節(jié)，全屏共計(jì) 40×240=9600個(gè)字節(jié)。DMF50081NB-FW點(diǎn)陣液晶顯示模塊可以顯示圖形，也可以顯示漢字和字符，漢字和字符可以采用 32×32、24×24、16×16、8×8 等點(diǎn)陣形式。DMF50081NBFW點(diǎn)陣液晶顯示模塊的接口信號(hào)有 13根，它直接與 SED1330控制器相連。SED1330控制器是專門用于 DMF系列點(diǎn)陣液晶顯示模塊控制器，而且很容易與單片機(jī)接口。其主要功能特點(diǎn)是：內(nèi)部有功能較強(qiáng)的 I/O緩沖器；有豐富的指令功能；最大可驅(qū)動(dòng) 640×256的點(diǎn)陣液晶顯示模塊；圖形和文本方式混合顯示；內(nèi)部存儲(chǔ)器最大容量達(dá) 64k,可選用只讀存儲(chǔ)器和隨機(jī)存儲(chǔ)器。SED1330 控制器的指令集如表 1所示。從指令集中可看出，除了一般液晶顯示器所具有的設(shè)置功能之外，其突出的一個(gè)特點(diǎn)是還可以設(shè)置光標(biāo)四個(gè)方向的移動(dòng)等功能。控制器的命令字簡單、易于掌握、便于編程[3]。表 1 SED1330控制器指令集功 能 指 令 代 碼 說 明 參數(shù)量系統(tǒng)控制 SYSTEM SETSLEEP IN 40H53H 初始化，顯示窗口設(shè)置空閑操作 8-顯示操作DISP ON/OFFSCROLLCSRFORMCGRAM ADRCSRDIRHDOT SCROVLAY59/58H44H5DH50H4C-4FH5AH5BH顯示開，設(shè)置顯示方式設(shè)置顯示區(qū)域，卷動(dòng)設(shè)置光標(biāo)形狀設(shè)置 CGRAM起始地址設(shè)置光標(biāo)移動(dòng)方向→←↑↓設(shè)置點(diǎn)單元卷動(dòng)位置設(shè)置合顯示方式11022-11繪制操作 CSRWCSRR 46H47H 設(shè)置光標(biāo)地址讀出光標(biāo)地址 22存儲(chǔ)操作 MWRITEMREAD 42H43H 數(shù)據(jù)寫入顯示緩沖區(qū)從顯示緩沖區(qū)讀出數(shù)據(jù) 　2 監(jiān)控電路與輸入信號(hào)采集時(shí)序監(jiān)控系統(tǒng)電路如圖 1所示。左邊的信號(hào)來自于可編程序控制器（PLC），當(dāng) PLC輸出被控對(duì)象工作狀態(tài)（Y20～Y25）和數(shù)據(jù)參數(shù)（Y10～Y17、Y4～Y7）時(shí)，PLC（Y27）向單片機(jī)發(fā)出斷申請(qǐng)。單片機(jī)通過可編程芯片 82C55與 PLC實(shí)現(xiàn)信息輸入。液晶顯示器通過 SED1330控制器與單片機(jī)接口，其接口電路是按照液晶顯示器和 SED1330控制器接口說明要求設(shè)計(jì)的。根據(jù)應(yīng)用需要編制的 32×32字庫和 32×16字符庫存放在 16K的 EPROM中。由于輸入信號(hào)來自于 PLC，單片機(jī)采集信息需結(jié)合 PLC輸出信號(hào)并遵循一定的采集時(shí)序。時(shí)序要求如圖 2所示。Y27應(yīng)在 PLC一個(gè)掃描周期內(nèi)輸出低電平，作為單片機(jī)的中斷申請(qǐng)信號(hào)，通常PLC一個(gè)掃描周期至少數(shù)毫秒乃至十多信號(hào)，通常 PLC一個(gè)掃描周期至少數(shù)毫秒乃至十多毫秒。為了確保單片機(jī)讀入的數(shù)據(jù)和狀態(tài)準(zhǔn)確無誤，單片機(jī)響應(yīng)中斷信號(hào)后，啟動(dòng)定時(shí)器延時(shí) 2～3ms，即 t=2～3ms，然后才從 82C55讀入 PLC輸出的參數(shù)與狀態(tài)。PLC 輸出數(shù)據(jù)是按 8421碼編制好的三位十進(jìn)制數(shù)：Y14～Y17，Y10～Y13，Y4～Y7。3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)單片機(jī)程序主要分為三個(gè)部分：初始化；輸入信號(hào)采集；字符和漢字顯示。初始化程序需對(duì)液晶顯示模塊[2]、82C55 以及其它存儲(chǔ)單元初始化。輸入信號(hào)采集程序由 INT0中斷服務(wù)程序和定時(shí)器 0中斷服務(wù)程序組成。INT0 中斷服務(wù)程序的任務(wù)是設(shè)置定時(shí)器 0的時(shí)間常數(shù)、開定時(shí)器 0中斷和啟動(dòng)時(shí)器 0；定時(shí)器0中斷服務(wù)程序的任務(wù)是從 82C55三個(gè)口讀入數(shù)據(jù)和狀態(tài)；C 口狀態(tài)信號(hào)送入31H，B 口四位數(shù)據(jù)送入 32H；并在中斷服務(wù)程序中設(shè)置采集一次信息標(biāo)志（置位單元 00H為“1”）。字符和漢字顯示程序是主體。為了使顯示內(nèi)容在控制現(xiàn)場醒目，有一定的視覺范圍，便于對(duì)被控設(shè)備監(jiān)控，設(shè)計(jì)了 32×32漢字和32×16字符點(diǎn)陣庫。顯示程序設(shè)計(jì)時(shí)，首先對(duì)屏幕顯示畫面進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)某控制對(duì)象的工作狀態(tài)有數(shù)十種，每個(gè)狀態(tài)下有三個(gè)數(shù)據(jù)，并有多種工作模式和工作選件選擇。屏幕共有 240行，每行 40個(gè)字節(jié)，屏幕顯示和地址排列如表 2所示。表左邊列出每一行顯示字符的起始地址，表的上邊列出第一行每一字節(jié)的地址，該地址作為每一列的列地址，這兩組地址值可決定屏幕上每一個(gè)字符的起始地址，例如第二行參數(shù) 2低位數(shù)據(jù)顯示起始地址為 0C80H+17H。顯示屏每屏可動(dòng)態(tài)顯示 5組狀態(tài)和參數(shù)，可以采用按順序翻轉(zhuǎn)和按屏顯示兩種方式。按順序翻轉(zhuǎn)就是當(dāng)?shù)?6組參數(shù)要顯示時(shí)，每行顯示內(nèi)容按順序向上移位，即6→5→4→3→2→1→取消。按屏顯示就是當(dāng)?shù)诹M參數(shù)要顯示時(shí)，首先清狀態(tài)和參數(shù)顯示區(qū)域，然后將第六組參數(shù)設(shè)置為第一級(jí)并顯示在第一組顯示位置上。本文采用按屏顯示方式。編程之前需對(duì)單片機(jī)內(nèi)存作具體的分配，表 2列出顯示需用的部分內(nèi)存分配。為了便于調(diào)用數(shù)據(jù)顯示子程序，分配 8個(gè)字節(jié)來存放顯示數(shù)據(jù)。設(shè)置了要顯示的字符和漢字在顯示位置的起始地址和字庫起始地址和暫存器以及顯示行號(hào)、采集次數(shù)記錄等。顯示程序編程的關(guān)鍵問題是確定每一行顯示的起始地址、每一個(gè)文字和數(shù)據(jù)列顯示起始地址以及文字和數(shù)據(jù)在字庫中的起始地址。這些地址的確定是由狀態(tài)字、采集次數(shù)、顯示面板設(shè)計(jì)和字庫設(shè)計(jì)確定的。顯示程序框圖如圖 3所示。顯示程序首先判斷信息是否已被采集，若無則等待或處理其它程序，若有則判斷采集次數(shù)（41H）。若（41H）>3，對(duì) 41H置 1，然后根據(jù) 41H中的內(nèi)容，轉(zhuǎn)云執(zhí)行處理不同采集次數(shù)的程序。這里重點(diǎn)介紹（41H）=1 的情況，此時(shí)先判斷（30H）是否大于#30H。若大于#30H，編制多個(gè)判斷分支程序，根據(jù) 30H中內(nèi)容分別調(diào)用不同的漢字顯示程序；若小于#30H，首先按照表 2進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后判斷顯示行號(hào)是否大于 5，大于則使（3BH）=1，并經(jīng)判斷程序是出行號(hào)，然后根據(jù)行號(hào)分別執(zhí)行不同行號(hào)下的顯示程序。圖 3中設(shè)行號(hào)等于 3，此時(shí)先將屏幕顯示第 3行文字顯示的起始高位地址賦給3DH，低俠地址賦給 3CH，并調(diào)用狀態(tài)顯示子程序。然后確定每一行數(shù)據(jù)顯示的列起始地址，調(diào)用數(shù)據(jù)顯示子程序。執(zhí)行完，采集次數(shù)+1.當(dāng)二次采集數(shù)據(jù)全部處理完，顯示行號(hào)+1，使下一組狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示內(nèi)容自動(dòng)換行。字庫中的字模在 EPROM中是按照 32×32點(diǎn)陣先從字模第一行第一個(gè)字節(jié)到第四個(gè)字節(jié)，然后從第二行第一個(gè)字節(jié)到第四個(gè)字節(jié)，依此類推，直到 32行。數(shù)據(jù)的字模也是按照類似的方式排列，只是每行為兩個(gè)字節(jié)。圖 4為顯示狀態(tài)和漢字的子程序。虛線框中的內(nèi)容是顯示一個(gè)漢字的子程序，進(jìn)入顯示一個(gè)漢字子程序之前，只要將漢字在字庫中的起始地址送入 3EH、3FH單元以及將漢字在屏幕顯示位置的起始地址送入 42H、3DH 即可。顯示程序主要應(yīng)用 5HA、42H、4FH（↓）和 4DH（←）命令，由于每一個(gè)漢字有 32行，所以需循環(huán) 32次。顯示狀態(tài)文字時(shí)，首先設(shè)置所要顯示的文字?jǐn)?shù)，賦給 43H，根據(jù)30H中的狀態(tài)字內(nèi)容判斷程序執(zhí)行的方向，因?yàn)闋顟B(tài)字決定了要顯示的文字個(gè)數(shù)和文字內(nèi)容，也就決定了每個(gè)文件在字庫中的起始地址和顯示屏幕上的位置。對(duì)于數(shù)據(jù)的顯示，其顯示編程的方法和文字顯示編程的方法類似，只要把握住地址正確即可。而對(duì)于操作模式、選擇和報(bào)警信息的顯示，根據(jù)（30H）>#30H，此時(shí)只有一組信號(hào)，編程時(shí)間樣按照屏幕設(shè)計(jì)的要求，將地址設(shè)置正確，調(diào)用方案顯示子程序，同時(shí)需將采集次數(shù)復(fù)位。報(bào)警信息顯示在狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示區(qū)，應(yīng)注意顯示行號(hào)和文字個(gè)數(shù)的設(shè)置，顯示輸出完之后對(duì)行號(hào)進(jìn)行修改。綜上所述，系統(tǒng)的組成易于實(shí)現(xiàn)。軟件雖然分支判斷程序多，但程序的編制有規(guī)律可循。其執(zhí)行速度主要受文字和數(shù)據(jù)顯示程序的影響（32 次循環(huán)）。但信息采集采用中斷方式，單片機(jī)每兩次中斷響應(yīng)之間至少間隔近 10ms，才能夠滿足應(yīng)用的要求。本文應(yīng)用 PLC組成點(diǎn)陣液晶顯示模塊的控制操作面板的設(shè)計(jì)方法適應(yīng)于工業(yè)控制現(xiàn)場，顯示部分的電路和單片機(jī)程序沒有參與對(duì)被控對(duì)象的控制。實(shí)際上，鍵盤操作也是由 PLC輸入端口予以輸入，這樣保證了控制系統(tǒng)的控制高可靠性和高抗干擾性。