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课程设计(论文）-PLC控制四位密码锁的程序 课 程 设 计 任 务 书一、设计任务：PLC控制四位密码锁的程序。二、设计要求：1．密码锁共有 7 个按钮，启动，更改，后台复位， 4 个输入键，2．系统启动后，在 规定时间内开锁，累 计 3 次输入错误将不能再输入，需后台复位，按照顺序和按压次数依次按下 4 个按钮完成输入，然后执行开锁动作，3．按下停止按钮，系 统复位，可重新 输入。目 录一．PLC 的简介 -----------------------------------------------------------------------41．PLC 的发展历程 -------------------------------------------------------------------42．PLC 的构成 -------------------------------------------------------------------------53.CPU 的构成---------------------------------------------------------------------------64.I/O 模块--------------------------------------------------------------------------------75.电源模块-------------------------------------------------------------------------------76.底板或机架----------------------------------------------------------------------------77.PLC 系统的其它设备----------------------------------------------------------------78．PLC 的通信联网 --------------------------------------------------------------------8二.三菱 FX 系列 PLC 简介及型号说明---------------------------------------------91.FX 系列 PLC 型号的说明 ----------------------------------------------------------10设计说明书22.控制说明-------------------------------------------------------------------------------113.密码锁的 PLC 控制输入/输出接线图--------------------------------------------124.控制程序梯形图----------------------------------------------------------------------135.工作原理-------------------------------------------------------------------------------146.指令码----------------------------------------------------------------------------------15参考文献---------------------------------------------------------------------------------18一．PLC 的简介：一、PLC 的发展历程在工业生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968 年美国 GM（通用汽车）公司提出取代继电气控制装置的要求，第二年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称 Programmable Controller（PC）。个人计算机（简称 PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为 Programmable Logic Controller（PLC），现在，仍常常将 PLC 简称 PC。PLC 的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对 PLC 的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用设计说明书3可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪 80 年代至 90 年代中期，是 PLC 发展最快的时期，年增长率一直保持为 30~40%。在 这时 期，PLC 在处理模拟 量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC 逐渐进 入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。PLC 具有通用性强、使用方便、适 应面广、可靠性高、抗干 扰能力强、编程简单等特点。PLC 在工 业自动化控制特别是 顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。二、PLC 的构成从结构上分， PLC 分为固定式和组合式（模 块式）两种。固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、 显 示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式 PLC 包括 CPU 模块、I/O 模 块、内存、 电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。三、 CPU 的构成CPU 是 PLC 的核心，起神经中枢的作用，每套 PLC 至少有一个 CPU，它按 PLC 的系 统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断设计说明书4电源和 PLC 内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。CPU 主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU 单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路。内存主要用于存储程序及数据，是 PLC 不可缺少的组 成单元。在使用者看来，不必要详细分析 CPU 的内部电路，但对各部分的工作机制还是应有足够的理解。CPU 的控制器控制 CPU 工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。CPU 速度和内存容量是 PLC 的重要参数，它们决定着 PLC 的工作速度，IO 数量及软件容量等，因此限制着控制规模。四、 I/O 模块PLC 与电气回路的接口，是通 过输入 输出部分（I/O ）完成的。I/O 模块集成了 PLC 的 I/O 电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入 PLC 系统，输出模块相反。I/O 分为开关量输入（DI），开关量输出（DO ），模拟量输入（AI），模拟量输出（AO）等模块。开关量是指只有开和关（或 1 和 0）两种状态的信号，模拟量是指连续变化的量。常用的 I/O 分类如下：设计说明书5开关量：按电压水平分，有 220VAC、110VAC、24VDC，按隔离方式分，有继电器隔离和晶体管隔离。模拟量：按信号类型分，有电流型（4-20mA,0-20mA）、电压型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有 12bit,14bit,16bit 等。除了上述通用 IO 外，还有特殊 IO 模块，如热电阻、热电偶、脉冲等模块。按 I/O 点数确定模块规格及数量，I/O 模块可多可少，但其最大数受CPU 所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或机架槽数限制。五、 电源模 块PLC 电源用于为 PLC 各模块的集成电路提供工作电源。同 时，有的还为输入电路提供 24V 的工作电源。电源输入 类型有：交流电源（220VAC 或110VAC），直流电源（常用的为 24VAC）。六、底板或机架大多数模块式 PLC 使用底板或机架，其作用是：电气上，实现各模块间的联系，使 CPU 能访问底板上的所有模块，机械上，实现各模块间的连接，使各模块构成一个整体。七、 PLC 系统的其它 设备1、编 程设备：编程器是 PLC 开发应用、 监测运行、 检查维护不可缺少的器件，用于编程、 对系统作一些设定、 监控 PLC 及 PLC 所控制的系统的工设计说明书6作状况，但它不直接参与现场控制运行。小编程器 PLC 一般有手持型编程器，目前一般由计算机（运行编程软件）充当编程器。2、人机界面：最简单的人机界面是指示灯和按钮，目前液晶屏（或触摸屏）式的一体式操作员终端应用越来越广泛，由计算机（运行组态软件）充当人机界面非常普及。3、输 入输出设备：用于永久性地存储用户数据，如 EPROM、EEPROM写入器、条码阅读器，输入模拟量的电位器，打印机等。八、 PLC 的通信联 网依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。因此，网络在自动化系统集成工程中的重要性越来越显著，甚至有人提出"网络就是控制器"的观点说法。PLC 具有通信联网的功能，它使 PLC 与 PLC 之间、PLC 与上位计算机以及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中控制。多数 PLC 具有 RS-232 接口，还有一些内置有支持各自通信协议的接口。PLC 的通信， 还 未实现互操作性，IEC 规定了多种现场总线标准，PLC各厂家均有采用。对于一个自动化工程(特别是中大规模控制系统) 来讲，选择网络非常重要的。首先，网络必须是开放的，以方便不同设备的集成及未来系统规模的扩展；其次，针对不同网络层次的传输性能要求，选择网络的形式，这必须在较深入地了解该网络标准的协议、机制的前提下进行；再次，综合考虑系统成设计说明书7本、设备兼容性、现场环境适用性等具体问题，确定不同层次所使用的网络标准。二．三菱 FX 系列 PLC 简介及型号说明设计说明书8FX 系列 PLC 是由三菱公司近年来推出的高性能小型可编程控制器，以逐步替代三菱公司原 F、F1、F2 系列 PLC 产品。其中 FX2 是 1991 年推出的产品，FX0 是在 FX2 之后推出的超小型 PLC，近几年来又连续推出了将众多功能凝集在超小型机壳内的 FX0S、FX1S、FX0N、FX1N、FX2N、FX2NC 等系列PLC，具有较高的性能价格比， 应用广泛。它 们采用整体式和模块式相结合的叠装式结构。1.FX 系列 PLC 型号的 说明设计说明书9FX 系列 PLC 型号的含 义如下：其中系列名称：如 0、2、0S、1S、ON、1N、2N、2NC 等单元类型： M──基本 单元E──输入输出混合扩展单元 Ex──扩展输入模块 EY──扩展输出模块输出方式：R──继电器输出S──晶闸管输出T──晶体管输出特殊品种：D──DC 电源，DC 输出A1──AC 电 源， AC（AC100~120V）输入或 AC 输出模块H──大 电流输出扩展模块V──立式端子排的扩展模块C──接插口输入输出方式F──输入滤波时间常数为 1ms 的扩展模块如果特殊品种一项无符号，为 AC 电源、 DC 输入、横式端子排、 标准输出
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资料评价：基于单片机的电子密码锁设计
当前虽然许多智能锁(如指纹辨别、IC卡识别)已相继问世，但这类产品是针对特定指纹或有效卡，只能适用于保密要求高且仅供个别人使用的箱、柜、房间等。另外，卡片式的IC卡易丢失和损坏，加上其成本较高，在一定程度上限制了这类产品的普及和推广。
&&& 电子密码锁具有安全性能高、成本低、功耗低、操作简单等优点使其作为防盗卫士的角色越来越重要。现有国内市场上的电子密码锁有的是通过购买一些产品模块再开发，不具备自主知识产权；有的是自主研发的，但其功耗与成本都比较高，不具备广泛的应用价值。为了克服这些缺点，从经济实用角度出发，采用AT89S5l与低功耗CMOS型E2PROM AT24C02作为主控器件与数据存储器单元，设计一款可更改密码，具有报警、实时监控和远程管理功能的电子密码锁。该电子密码锁体积小，易于开发、成本较低，安全性高，能将其存储的现场历史数据及时上报给上位机系统，实现网络实时监控，方便管理人员及时分析和处理数据。
1 电子密码锁的硬件设计
&&& 电子密码锁的硬件由核心处理模块、电源管理模块，执行模块和通信模块组成，其电路结构如图l所示。
1．1 核心处理模块
&&& 核心处理模块是电子密码锁工作的核心，它不仅要对密码锁的信息进行处理，还要负责调度各种程序稳定的运行并控制其他模块，其模块主要由单片机，键盘，存储器，显示电路组成。其中，单片机是核心处理模块的核心部分，其主要任务是配合软件来完成信息处理和记录、控制调度其他部分正常工作、电器的控制、密码校对和修改等工作。从电子密码锁功能的需要、性价比、程序的数据量和接口电路等多方面综合考虑，本文选用ATMEL公司的AT89S51单片机作为控制器的核心。键盘电路的设计采用4&4行列键盘的形式，直接由AT89S51的Pl口的高、低字节构成。
&&& 电路中选用AT24C02作为密码和开锁信息的存储器，该存储器是一款具有I2C总线接口的串行EEFROM，由于AT89S51单片机没有I2C总线接口，在电路上选用单片机的P2．2、P2．3分别与AT24C02的SCL和SDA线相连，软件上实现模拟I2C总线接口。在该存储器中还保存着用户修改后的一级、二级权限密码和最近20次开锁的具体时间，以及非法偷、套密码的提示信息，用户通过按键可方便的实现查阅。存储器与单片机的连接如图2所示。鉴于该系统在功能上要求实现密码输入提示、开锁信息的查阅、时间显示等信息，并从低成本出发，故选用SMCl602A液晶显示模块作为显示电路，其电路结构如图3所示。
1．2 电源管理模块
&&& 该设计需要使用+5 V直流电源为整个电路供电。电路中采用一个稳压器将输入的直流电源电压转换成+5 V的电压。另外，如果仅仅依靠外接直流电源供电会出现因停电而无法开锁的问题，为了解决这个问题，在设计电源管理模块时加入了自动切换电路的方案，使电池组供电和外接直流电源供电这两种方式能够根据实际需要迅速自动切换，从而保证电子密码锁可以长时间不间断工作。电源自动切换电路选用LTC-4414器件。通过LTC4414对2个P沟道绝缘栅场效应管控制，实现2个电源高效&或&操作的自动切换电路。
1．3 执行模块
&&& 执行电路通过单片机其中1个引脚线发出信号，经三极管放大后。由继电器驱动电磁阀动作将锁打开的方案，电路结构如图4所示。另外，报警电路采用时基集成电路555及其辅助元件构成，在联网的情况下，报警信号可通过串口扩展网络发给主控制器，提醒管理人员注意。
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由于本次进入指令寄存器中的内容是74H（操作码），以译码器译码后单片机就会知道该指令是要将一个数送到...
有关51单片机有关晶振的问题一并总结出来，希望对学51的童鞋来说能有帮助
每当想找哪个运算符优先级高时，很多时候总是想找的就没有，真让人气愤!现在，终于有个我个人觉得非常全的...
随着单片机的使用日益频繁，用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用，一般是利用前置机采集各种终端数...
电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化...
随着物质文化生活水平的提高，人们对于包装、装饰材料的要求也越来越高，只有将计算机控制引入到模切烫金机...
除了进入系统的正常初始化之外，当由于程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时，为摆脱困境，也需按复...
1.数据传送指令汇总 2.算术运算类指令汇总 3.控制转移类指令汇总 4.逻辑运算指令汇总 5.布...
全国大学生电子设计竞赛中的C题，要求设计一个以 单片机 为核心器件实现对行驶中的 电动模型汽车 自动...
当时国内从事动态密码器研发生产的公司并不多，而能拥有自主知识产权的公司更少。公司创始人是剑桥大学毕业...
不要拒绝RTOS！
逐次逼近式AD转换器与计数式A/D转换类似，只是数字量由“逐次逼近寄存器SAR”产生。SAR使用“对...
本功能主要用于准备用于查表计算的 R/T 表格，主要用于温度、浊度等模拟量的测量，根据电路分压电阻的...
单片机，又称微处理器，他将一个系统所需要的RAM，Rom ,CPU等相关外设集成在一块集成电路上，我...
现将while(1);语句屏蔽掉。我还以为程序不能被正确执行了呢，因为退出了main主函数，就像Re...
点阵式平板图形液晶显示器在各种便携式产品中具有非常广泛的应用。对于不同厂家的产品及不同的运用目的，显...
数字式温度传感器(简称SWC)，又称集成数字脉冲式感温探头，是一种新型的三端温度变送器件。该器件采用...
由于单片机具有功能强，使用灵活，体积小，性价比高等特点，近年来在测控系统中得到广泛应用。而在许多场合...
读取一字节数据的程序段如下： 读取数据时，T1先置1，其后的RD信号将行地址送到地址线AB上，并使D...
VD5026 -4的每组串行数据输出波形由同步脉冲、12位加密地址（和控制数据）及1位停止位组成。编...
为了测量时间r，又为使测量的φ角的精度不受电网频率（或周期T）的影响，采用图所示的接口电路。 由变压...
传统的投币电话，都是以几对红外发射、接收对管作传感器，利用硬币遮光原理粗测币的直径。这种方法精度低，...
当超声波传感器发出的超声波遇到物体返回时，探头接收其反射回波信息，从而可对接收到的反射回波进行分析、...
本文介绍使用8031单片机测量三相电网 功率因数角的原理、接口电路和程序实现。经实践验证，测量准确、...
单片机执行程序的过程，实际上就是执行我们所编制程序的过程。即逐条指令的过程。计算机每执行一条指令都可...
串行口方式0应用编程 8051单片机串行口方式0为移位寄存器方式，外接一个串入并出的移位寄存器，就能...
在单片机中用来存储程序数据及常量数据或变量数据，凡是c文件及h文件中所有代码、全局变量、局部变量、’...
八段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。基中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个贺点形的发...
89C51芯片没有自带PWM发生器，如果要用51来产生PWM波就必须要用软件编程的方法来模拟。方法大...
遇到单片机晶振不起振是常见现象，那么引起晶振不起振的原因有哪些呢?
(1) PCB板布线错误;...
使用STM32L496的Nucleo板的LPUART 做打印输出时，电脑端始终没法出现任何信息。
说到51单片机的时钟首先想到51时怎么工作的呢?微型控制器要想工作必须要有一个“动力”，对于51单片...
在单片机系统里，按键是常见的输入设备，在本文将介绍几种按键硬件、软件设计方面的技巧。一般的在按键的设...
/*************定义全局变量*****************/uchar Kp，TI，...
单片机可接收 PC 发
送的数字字符，按下单片机的
K1键后，单片机可向 PC发送
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