基于plc的交通灯控制系统样本.doc
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1、 课程设计课程名称: PLC原理与应用 题 目: 基于PLC交通灯控制系统 系、专业: 电气自动化 目 录摘要3一、系统总体方案设计31.1 系统设计任务规定31.2系统总框图41.3系统工作原理41.4 方案论证与比较41.4.1 PLC控制交通灯41.4.2 FPGA控制方式51.4.3 单片机8255扩展方式61.4.4单片机74LS164扩展方式6二、硬件设计 72.1 PLC简介72.2 红绿灯显示电路设计82.3 倒计时电路92.4报警提示电路9三、软件设计103.1程序设计思想103.2系统程序流程图103.3 PLC梯形图编程长处11四、系统调试与仿真11五、心得体会12参照文
2、献13附录1整机原理图14附录2本交通灯设计系统源程序14摘要:本文阐述了基于PLC交通灯模仿控制系统,该系统依照实际公路交通灯状况进行东西和南北方向切换控制,通过数码管显示和箭头批示来指挥车辆轮流流通,采用高亮度数码管和发光二极管模仿交通灯实际状况。该系统具备贴近生活、实用性强、操作简朴、扩展性好等特点。核心词:PLC;交通灯;模仿控制一、系统总体方案设计1.1系统设计任务规定1.1.1任务 设计并制作一种能对东、西、南、北方向进行控制和显示一种自动化交通灯系统。1.1.2规定(1)基本规定控制功能:能分别对东、西、南、北四个方向进行合理控制,其中向右转规定可以始终通行;显示功能:能实现显示
3、当前倒数时间。采用七段LED数码管来显示;报警功能:当其中某个方向灯坏了或者某个线路有问题时,可以及时报警。(2)发挥某些能实时测定车辆数量;能依照车辆数量合理变更不同通行方案;其她功能。1.2 系统总框图FX0N信号灯控制倒计时显示键盘报警输出图1.2.1 系统总方框图1.3 系统工作原理本系统采用FXON系列PLC作为主控器,设计最小交通灯模仿系统。硬件方面:红绿灯批示、倒计时显示采用高亮度发光二极管和数码管。软件方面:使用PLC普通I/O口进行数据传送,完毕数码管送数和红绿灯箭头批示,实现模仿交通灯指挥系统。南北方向倒计时显示和红绿灯批示状态一致,东西方向倒计时显示和红绿灯批示状态一致。
4、因而可以用7个I/O口作为数码管送数。用6个I/0口作为红绿黄灯批示信号传送,用一种普通I/O口输出一种CMOS逻辑电平点亮右行绿灯,使右行车辆始终可以通行;用一种普通I/O口作为报警信号输出提示。1.4 方案论证与比较方案一:PLC控制交通灯此方案选用三菱FX0N系列PLC作为核心控制器。PLC可编程控制器核心是一台微型计算机,它是专为工业环境应用而设计制造计算机。它具备高可靠性丰富输入/输出接口,并且具备较强驱动能力;它采用一类可编程存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定期,计数与算术操作等面向顾客指令,并通过数字或模仿式输入/输出控制各种类型机械或生产过程;该控制系统由启
5、动按钮、复位按钮、PLC控制器件、东西通道灯批示与计时、南北通道灯批示与计时、定期器构成。它采用模块化构造,编程简朴,安装简朴,维修以便。如图所示是PLC硬件系统构造框图输入电路电源ROMCPURAM输出电路编程器或外围设备图1.4.1 系统构造框图方案二:FPGA控制方式 此方案采用FPGA作为主控器,采用状态设计,每来一种时钟1Hz脉冲倒计时数码减一和箭头批示;用500HZ时钟频率扫描数码管显示,用12MHZ时钟分频成两个时钟频率。FPGA除了完毕交通灯控制、存储和显示功能外,还可进行人机交互,实现定期器延时可调。交通灯控制系统原理框图如图1.5.2所示。它重要由箭头批示、倒计时显示、语音
6、提示、FPGA控制器、键盘、定期器、译码器和秒脉冲信号发生器等某些构成。秒脉冲发生器是该系统中定期器和控制器原则时钟信号源,译码器输出两组信号灯控制信号,经驱动电路后驱动信号灯工作,控制器是系统重要某些,由它控制定期器和译码器工作。状态转换过程:表1.4.1 状态转换过程状态直行灯(南北)左转灯(南北)直行灯(东西)左转灯(东西)有效状态时间红黄绿红黄绿红黄绿红黄绿S010010010000160S110010011000140S210010000100130S31001100110010S410000110000115S51101100100015S600100110000145S70110
7、111000015 图1.4.2交通灯控制系统原理框图方案三:单片机8255扩展方式此方案采用MSC-51系列单片机ATSC51和可编程并行I/O接口芯片8255A为中心器件来设计交通灯控制器,实现了能依照实际车流量通过8051芯片P1口设立红、绿灯批示;红绿灯循环点亮,倒计时显示(交通灯信号通过PA口输出,显示时间直接通过8255PC口输出至双位数码管);车辆闯红灯报警;绿灯时间可检测车流量并也许过双位数码管显示。本系统实用性强、操作简朴、扩展功能强。总体方框1.4.3下: 图1.4.3 总体方框图方案四:单片机 74LS164扩展方式本设计采用MSC-51系列单片机AT89S51和串入并出
8、移位寄存器74LS164作为重要控制器件。只需用普通I/O口模仿时钟和数据传送口即可对74LS164进行送数控制。依照实际交通灯控制系统本设计共需12个普通I/O口,留有大量I/O口来扩充其她创新设计和优化设计。方案比较:方案一该设计采用PLC控制器件作为系统控制核心,模块化构造,编程简朴,安装简朴由于PLC可靠性高,抗干扰能力强,适应性好,功能完善,接中多样,程序简朴。方案二该设计采用FPGA(现场可编程逻辑门阵列)作为系统控制核心,由于FPGA具备强大资源,使用以便灵活,易于能扩展进行功,特别是结合了EDA,可以达到很高效率,系统各种部件如分频器电路,定期器电路,译码器电路等,都可以集成到
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