基于PLC控制的建筑灯饰电气控制系统设计毕业设计.doc

目 录

第一部分 设计任务与调研

第二部分 整体设计说明

第三部分 设计成果……………………………………………………

第四部分 结束语…………………………………………………………………………

第五部分 致谢…………………………………………………………………………

第六部分 参考文献…………………………………………………………………第一部分 设计任务与调研

1.1设计任务
本课题主要研究的是声控（响度、频率、旋律）的霓虹灯。
本设计中旋律的获取，用了数模模数转换、整流、调制脉宽，PWM调制；响度，直接以电平、放大电路收集；频率以二次电路谐振滤波获取，再将收获的信号送交PLC处理。
主要内容：
1、建筑物灯饰的种类与工程选择；
2、灯饰点亮方式的PLC电气控制电路；
3、灯饰故障的自动检测与提示功能；
4、音乐调制的灯饰动态控制；
5、特定图案的动态组合控制；
6、运行安捡与故障告警控制。

1.2设计调研
本课题的研究背景和目的
进入二十一世纪，我国经济高速发展，我们的生活质量也在不断提高。近些年来越来越提倡环保，能源问题逐渐成为人们关注的焦点，因为能源的消耗除了其直接的经济损失外，还会带来碳排放量的增加，恶化环境，所以，节约能源一直是生活、生产中的一个主题．提到节能人们往往忽视了照明用电，因为它单体容量较小，安装比较分散，所以，看起来无关紧要，其实照明用具数量最多，分布最广，随着城市的扩张和道路的延伸，无论是单体容量还是总容量都在大幅增加，美化环境的长明灯更是越来越耀眼．现在很多大学都坐落在郊区，建筑容积率较低，因此，诸如道路、广场、景观等公共照明占的比重相当高，且路灯和景观灯的单体容量大，工作时间长，绝对是学校能源消耗的主体．要说学校节能，只要把这些公共照明控制得当，就抓住了能耗的牛鼻子．至于教室灯光的控制，只要按时或定时关灯就可以了，没必要采用复杂的控制方式，如果采用有人则灯亮，人走则灯熄的控制方式，往往是投入大，收效微． 现代建筑中的照明不仅要求能为人们的工作、学习、生活提供良好的视觉条件，利用灯具造型和光色协调营造出具有一定风格和美感的室内环境以满足人们的心理和生理要求，而且还要考虑到管理智能化和操作简单化以及灵活应用未来照明布局和控制方式、变更要求等。采用智能照明控制系统不仅可以提升照明环境品质，营造有层次、变化的灯光环境，还可以充分利用能源，分析能耗，使建筑物更加节能、环保。

国内外研究状况及已有成果
智能照明系统是计算机技术、通讯技术、控制技术相结合、相渗透的产物，是现代高新技术的结晶。与以往的照明控制相比，它从人工控制、单机控制过渡到整体性控制，从普通开关过渡到智能化开关，其最突出的特点是能够预置场景的变化，不同的照明回路强度组合形成不同的场景，场景可预置并存储在控制器里，调用时只需按一键就能选择场景和通过预设的程序自动变换场景（可按时顺序、时间、事件等），操作十分方便。对霓虹灯产业的发展现状和趋势，霓虹灯市场的供需现状、市场规模和发展潜力，霓虹灯技术与研发状况，霓虹灯产业供应链系统，包括生产商、供应商、服务商和终端用户等进行了系统、全面的调查、分析和预测后发现，在国外特别是欧美国家很早前就已经使用过声控霓虹，但是在国内，光控霓虹灯居多，而且产家竞争激烈，所以声控霓虹灯会有一定市场。
之后，中国进入改革开放时代，因此，此时中国的进出口货物逐渐增加，尤其以时控为主的霓虹灯进入市场后，因此声控霓虹灯的人性化市场也逐步增大。根据市场的需求，声控霓虹灯开始走入中国的市场。
PLC的国内外状况 世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。 20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。 20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程控制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床研究所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了一定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较著名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深入，PLC在我国将有更广阔的应用天地
PLC的特点
可靠性高，抗干扰能力强
高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。
配套齐全，功能完善，适用性强
PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 易学易用，深受工程技术人员欢迎 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。
系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造
PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 体积小，重量轻，能耗低 以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。

第二部分 整体设计说明

2.1设计内容
设计内容主要有以下几点：
1、设计并绘制总的结构框图；
2、响度检测电路；
3、频率检测电路；
4、旋律检测电路；
5、旋律中PWM脉宽调制电路；
6、旋律中整流驱动电路；
7、编写PLC控制程序；
而本文主要通过五个部分来对研究的课题进行阐述。
第一部分是绪论部分。
第二部分是总体方案论证与设计。由于整个电路图是由各个小部分组成，通过研究各个小部分而是整个大的电路逐渐完善。在这一部分则是介绍各个组成模块的电路，以及整个总电路的结构框图等。
第三部分是系统硬件设计。其中包括电路中用到的PLC以及进行模数或数模转换的芯片。通过详细介绍这几种芯片的功能，使得电路的结构更加清晰。
第四部分是系统软件设计。其中包括了对PLC变成的介绍。
第五部分是系统模拟运行及分析。通过系统运行后的结果，进行分析。
最后结论部分做出总结。

声控的建筑灯饰的系统总体设计方案
系统总体设计方案如下图1.4。声音经过采集分离成了三种有用的信号，分别为响度、频率、音色；其中响度由于人的感官明确，需求配合的是递增递减的视觉效果，所以我选择的是将我们发出的声音的响度进行采集、检测后判别是否具有发起特殊灯效的程度，声音小则灯均匀亮灯，其亮灯数量为总数的1/3；声音稍大，则灯均匀亮2个，其亮灯数量为总数的2/3；声音再大，达到最高标准，则全部亮灯。频率用于人物判别，一般人在正常说话情况下，频率是较为稳定的，而这个时候当之有固定人，则灯会按照选定的人的频率附近模式亮起，如：当女高音发声，则判定会处于800Hz左右，则“沙”字会进行闪烁；当男低发声，则判定会处于200Hz左右，则“长”字会进行闪烁；当儿童发声时候，则判定会处于500Hz左右，则“大学”俩字会进行闪烁，体现出选人的人性化设置。另外，旋律模块的引用也是十分有爱的，音色的判别是用来判别说话的缓急的，通过波峰之间的包络而进行不同亮度的驱动，使得灯根据人说话的缓急和节奏进行跳跃，使得现场会具有动感性，其原理是:先经过整流电路进行整流，截取包络，使得电路更圆滑平稳；其次，对电路进行数模转换，将圆滑平稳的旋律、音色变成受控的正弦波，将这个受控的正弦波与基准三角波通过比较器进行比较而得到一个占空比具有特定性质的波，利用这个通过PWM脉宽调制得到的波，进行灯部分的驱动，不同的占空比对应着开断电的市场，从而通过人眼的视觉效果达到呈现亮灭的感觉。其中PWM调制技术很好地保证了其驱动的稳定性和可靠性，而且在一定程度上能减轻能耗，从而使得器件使用寿命得以延长。

图1.4 声控PLC建筑灯饰调控原理

样品模型1
声控PLC实物图
说明：本设计主要是围绕‘海鲜酒店’广告霓虹灯进行设计，需要围绕声音的采集接收处理在经PLC控制完成。

2.2系统硬件选择
PLC选型
根据本次设计要求调制音乐的响度、频率、音色从而实现建筑灯饰的控制，7个执行机构，需要控制7个输出点，，一共是5个输入点；因此可选三菱FX2N-16M型PLC。
三菱FX2N-16M三种输出性能指标：
表2.1 FX2N-16M三种输出性能指标
项目
继电器输出
晶闸管输出
晶体管输出
外部电源
AC250V，DC30V以下
AC85～242V
DC5～30V
最大负载
电阻负载
2A/1点；8A/4点（公用）；8A/8点（公用）
0.3A/1点；0.8A/4点
0.5A/1点；0.8A/4点；1.6A/8点（Y0、Y1以外）；0.3A/1点（Y0、Y1）
感性负载
80V·A
15V·A/AC100V；80V·A/AC200V
12W/DC24（Y0、Y1以外）；0.9W/DC24V（Y0、Y1）
灯负载
100W
30W
1.5W/DC24（Y0、Y1以外）；0.9W/DC24V（Y0、Y1）
开路电流
——
1mA/AC100V；2mA/AC200V
0.1mA/DC30V
最小负载
DC5V 2mA
0.4V·A/AC100V；1.6V·A/AC200V
——
响应时间
OFF→ON
约10ms
1ms以下
0.2ms以下
ON→OFF
约10ms
最大10ms
0.2ms以下
回路隔离
继电器隔离
光电晶闸管隔离
光电耦合隔离
动作显示
LED灯亮
LED灯亮
LED灯亮
光感传感器和热度传感器（智能保护）
光照式传感器内光照电效应器件分光敏电阻、光敏二极管、光敏晶体管、光敏晶闸管等，本次设计采用光敏晶闸管作为传感器感光元件，其结构如下：
J1
J2
J3
A
A
K

P
N
N
P

K
G

G

（a）结构图 （b）图形符号
图2.3 光敏晶闸管
LCR它有三个PN结，即J1、J2、J3，顶部还有玻璃透镜，把光线集中照射到J2上，光敏晶闸管的阳极正接，阴极反接。J1、J3正偏，J2反偏，晶闸管正向阻断状态。当有一定的光照度透过玻璃照射在J2上，在光能的激发下，J2附近产生大量的电子空穴对，它们在外电压下产生门极电流，从而使光敏晶闸管从阻断状态变为导通状态。可以通过和电阻一起使用，根据电阻的大小的不同而改变光照度。
光敏晶闸管的特点是导通电流比光敏晶体管大的多，工作电压也大，因此输出功率大，在工业自动化检测控制和生活中得到广泛的应用，在本次试验中，白天有了它，能使得电路截止，从而达到自动开启灯饰的功能。而温度传感器分金属热电阻、半导体热电阻、集成温度传感器；本次设计中采用数字式集成温度传感器DS18B20，其引脚图2.1：

DALLAS
DS18B20

NC
NC
1
8

2
NC
NC
7

VDD
NC
3
6

4
DQ
GND
5

图2.1 DS18B20引脚图
表2.2 引脚详细说明
8引脚SOIC封装
符号
说明
1、2、6、7、8
NC
无连接
3
VDD
可选VDD引脚。工作与寄生电源模式时VDD必须接地
4
DQ
数据输入/输出引脚。对于单线操作：漏极开路。当工作在寄生电源模式时用来提供电源（建“寄生电源”节）
5
GND
接地
DS18B20特点
l 独特的单线接口仅需一个端口引脚 进行通讯
l 每个器件有唯一的64位的序列号存 储在内部存储器中
l 简单的多点分布式测温应用
l 无需外部器件
l 可通过数据线供电。供电范围为3.0V 到5.5V。
l 测温范围为-55～＋125℃（－67～＋ 257℉）
l 在－10～＋85℃范围内精确度为±5 ℃
l 温度计分辨率可以被使用者选择为 9～12位
l 最多在750ms内将温度转换为12位 数字
l 用户可定义的非易失性温度报警设 置
l 报警搜索命令识别并标志超过程序 限定温度（温度报警条件）的器件
l 应用包括温度控制、工业系统、消费 品、温度计或任何热感测系统
DS18B20声音换算及控制
DS18B20采用12位存储温度值，最高位为符合，存储方式如下，负温度S=1，正温度S=0。
表2.3 TEMPERATURE REGISTER FORMAT Figure2
LS Byte
Bit7
Bit6
Bit5
Bit4
Bit3
Bit2
Bit1
Bit0
23
22
21
20
2-1
2-2
2-3
2-4
MS Byte
Bit15
Bit14
Bit13
Bit12
Bit11
Bit10
Bit9
Bit8
S
S
S
S
S
26
25
24
表2.4 命令设置
命令
说明
协议
单总线发出协议后
备注
温度转换
Conver T
开始转换温度
44h
读温度忙
1
存储器命令
Read scratchpad
读暂存器和CRC字节
BEh
读数据直到9字节

Wite scratchpad
把字节写入暂存器地址2和3（TH和TL温度报警触发
4Eh
写两个字节到地址2和3

Copy scratchpad
把暂存器内容拷贝到非易失性存储器中
48h
读拷贝状态
2
Recall E2
把非易失性存储器中的值召回暂存器
B8h
读温度忙状态

Read power supply
标识供电模式
B4h
读供电模式

HS1101参数及特性曲线
表2.5最大参数值（Ta=25℃）
参数
参数值
单位
工作温度Ta
-40～100
℃
存储温度Tstg
-40～125
℃
供电电压Vs
10
Vac
湿度范围RH
0～100
%RH
焊接时间@T=260℃
10
S
2.HS1101输出特性曲线如图2.2

图2.2 输出特性曲线

音色检测采集电路
音色的选取也是本次设计的核心亮点，它的选取比较之前的响度和频率而言的话是不一样的，它独特之处在于连续性好，它并不是点式而是连贯的波，经过整流后变得更缓和，再经过数模转换，变成可控的正弦波与标准三角波比较而得出了具备了占空比特性的PWM调制信号，可以直接用于驱动电路，而且PWM技术的引用，直接就是利用的软开关，对于资源的损耗具有不可比拟的优势；同时，使得系统具有高度的稳定性，和一定程度的抗衰老性。
音色的选取总电路图如下：

图3.5 音色检测采集电路图
首先经过0808进行模/数转换，获得标准的基准之，再经过0832进行模/数转换，获得受调的正弦波，最后与基准三角波比较而实现PWM调制，再允以驱动后续LED灯，通过开关通断时间而控制亮度，达到音色控制亮度的目的。

音色PWM调制驱动电路
音色的的PWM调制驱动电路是一个重要的小细节，一开始我是准备直接用音色控制驱动的，但是高教授提醒了我，说现在先进的PWM技术可以很好地节省能源，而且PWM技术的引用，直接就是利用的软开关，对于资源的损耗具有不可比拟的优势；同时，使得系统具有高度的稳定性，和一定程度的抗衰老性。

图3.6 音色信号的PWM调制电路图
音色的的PWM调制驱动电路是一个重要的小细节，获得的PWM脉冲调制信号，直接控制开关通断，很大程度减小了硬件损耗。

FX2N-232-DB通信模块
FX2N-232-DB通信功能模块扩展板，安装FX2N系列PLC的基本单元中，用于RS-232通信。
1.特点
在RS232C设备之间数据传输。
在RS232C设备之间使用专用协议进行数据传输。
通信格式设置包括波特率，奇偶性和数据长度，由参数或FX2N可编程控制器的特殊数据寄存器D8120进行设置
表2.6 技术参数
项目
规格
接口标准
RS-232C
绝缘方式
非绝缘
显示（LED）
RD、SD
传送距离
最大15m
消耗电流
20mA/DC5V（由PLC供电）
通信方式
全双工双向
通信协议
无协议/专用协议/编程通信

通信格式
数据长度
7位/8位
奇偶校验
没有/奇数/偶数
停止位
1位/2位
波特率
300/600/1200/2400/4800/9600/19200/38400bit/s
标题
没有或任意数据
控制线
无/硬件/调制解调器方式
和校验
附加和码/不附加和码
结束符
没有或任意数据

第三部分 设计成果

PLC主控电路
PLC是整个温室控制系统的核心，所有执行机构都由PLC发出命令，PLC的输入、输出端子分配表如表3.1：
表3.1 端子分配
输入设备
输入端子
输出设备
输出端子
总启动按钮SB1
X00
边框灯1
Y00
停止按钮SB2
X01
边框灯2
Y01
音色信号SB3
X02
边框灯3
Y02
频率信号SB4
X03
“海”字灯
Y03
响度信号SB5
X04
“鲜”字灯
Y04

“酒店”字灯
Y05
PLC输入、输出端子接线图如图3.1所示。
SB1
KM0

Y00

Y01

Y02

Y03

Y04

Y05
边框灯1
X00

X01

X02

X03

X04

SB2
KM1

边框灯2

KM2

边框灯3

音色信号SB3
KM3

“海”字灯

KM4

频率信号SB4
“鲜”字灯

响度信号SB5
KM5

“酒店”字灯

PLC
FX2N—16M

图4.1 PLC端子接线图

响度检测采集电路
主控器选用Atmel公司89系列单片机中的AT89S51。89系列单片机是以8031为内核构成的，和8051兼容，片内4KB的Flash存储器支持在线下载程序，方便系统开发中进行调试。
显示电路采用4个共阳极LED数码管，用于显示温度、湿度数值，本次设计只采用一组数码管，所以可以轮流显示，从P0口输出段码，列扫描P2.0～P2.3来实现，列驱动用9012三极管，采用RS-232C与PLC通信，由于本次设计温度采集有温室内、锅炉内两部分，需要挂接两片温度传感器U2和U3，U2用作温室采集，而U3用作锅炉水温采集，并且当U2温度过低时才去采集锅炉内温度，否则不需对U3进行读写数据，硬件原理图如图3.2所示。

图3.2 温度设计硬件图
频率检测采集电路
光照检测部分是由光敏元件（由于光敏晶闸管在元件库里不好找，这里以光敏三级管代替，其工作原理大致相同）和电阻组成，当光照强度过弱时，三极管处于截止状态，发射极为低电平，由于发射极与单片机P1.0连接，所以当单片机检测到电平为低时说明光照强度过弱，需要增加光强，当光强足够大时基极电流也增大使得三极管处于放大状态，发射极为高电平，本次设计加人了可变电阻VR1，通过调节VR1可以改变光照强度的临界值，电路设计图如图3.3所示。

图3.3 湿度及光照设计硬件图
湿度检测部分由芯片NE556与R3、R4、C4等组成，NE556内部含有555定时器。因为湿度传感器为电容式，本次采用电容C4代替HS1101。根据湿度传感器HS1101输出特性曲线当相对湿度%RH为60～80时电容值在183pF～190pF,当相对湿度%RH<60时电容值小于180pF，而当相对湿度%RH>80时电容值大于190pF,而且相对湿度与电容值近似线性关系，查有关资料得到其关系为，
（3.1）
如此间接的把湿度信号转换为频率信号。根据NE556工作原理输出端得到矩形脉冲，其充电放电时间分别为，
（3.2）
（3.3）
输出方波频率: （3.4）
由（3.1）～（3.4）式得到频率跟湿度关系： （3.5）
音色检测采集电路
锅炉内的水加热主要针对温室用，功率较小采用380V单相加热，这样还可减少对三相不平衡的影响，加热由单片机控制电压大小来控制波数，其接线图如图3.4所示。

图3.4 锅炉控制接线图
注释：
1)K1断开时为PWM方式，闭合为CYC方式 。
2）W1功率限制电位器不接时，功率不受限。
3）温控仪表为0-5V输出时接1、4（4为正）。
4）手动控制时，1、4、7接10K电位器。
5) 温控仪表为4-20mA输出时,接1、3（3为正）。
第五章 系统软件设计
单片机软件设计
单片机软件主要包括主程序、读温度子程序、计算湿度子程序、计算光照子程序、显示数据程序等，主程序如图4.1,程序见附录。

初始化

DS18B20复位命令

读出温度值温度计算处理

发跳过ROM命令

发读取温度命令
调用显示子程序

调用延时子程序

读取操作，CRC校验

计算湿度子程序

N

9字节完？

调用显示子程序

Y

调用延时子程序

N
CRC校验真确？

Y
判断光照子程序

移入温度暂存器

图4.1 主程序流程图 图4.2 温度子程序流程图

1. 响度子程序设计
读出温度子程序主要功能是读出RAM中的九个字节，在读出时必须进行CRC校验，校验有误不能进行温度数据改写，读出温度子程序流程图如图4.2所示。温室转换命令是让温度开始转换，采用12为分辨率，温度寄存器里的值是以0.065为步进，即温度值为温度寄存器里的二进制乘以0.065就是实际的十进制温度值，转换时间约为750ms。计算温度子程序将RAM中的读取值进行BCD码转换、运算，并判断正负，计算子程序流程如图4.3所示。

开始
开始

设置闸门时间T0
设置T1为计数器
N
温度零下？

Y

计算%RH并显示

温度值取补码置‘-’标志

N

60<%RH<80?

计算小数温度

Y

执行机构
结束
计算小数温度

图4.3 计算温度子程序流程图 图4.4 相对湿度计算流程图

2. 湿度子程序设计
湿度是根据频率间接计算出来的，根据公式（5）以及本次硬件设计R4、R3分别为15K和100K可得出%RH=(f -1.3*106)/3*103。设定闸门时间为1s让定时/计数器T1工作在方式一，T1得到的值就是f，如果溢出则可直接说明相对湿度过大，否则判断相对湿度是否在60～80之间，其程序流程图如图4.4所示。
PLC软件设计

PLC通过FX2N-232-DB与外部声音检测电路相连，从而获得声音的各个要素的参数，经过比较分类，选出应有灯型。其流程图如图4.5所示。

开始

读PLC程序

Y

打开所有边框灯
响度3？

打开1、2组边框灯，关3组边框灯。
Y
响度2？

打开1组边框灯，关2、3组边框灯。

Y
响度1？

频率3？
“海”字灭
Y

“鲜”字灭
Y
频率2？

“酒店”灭
Y
频率1？

结束

图4.6 PLC程序
组态设计
组态主要是实现远程监控，通过对上位机的操作就可以实现对PLC的控制，主要的通信变量有响度、频率、音色
音频信号是一种既调频又调幅的双极性信号

图4.7

音频信号经包络检波后获得单极性旋律信号，这是一个模拟量，还需经过AD转换变成数字量（4~8位），去控制变频器改变电机转速调制水泵的压力；或者去控制SPWM的交流调压改变灯光亮度。

最终成果模型
第四部分 结束语

本文主要阐述了从选题分析、到元件选取、到元件参数资料、到硬件电路设计、最后在将软件和硬件相结合，以及实现上下位机通信、监控等，真正实现了农业自动化和能源节约、环保有机的结合到一块，在指导老师的精心指导和帮助下终于完成了整个题目的设计和论文的撰写工作。
本次的设计整个系统主要完成的工作有：
获取声音信号，将声音信号转化为需求的电信号，并从中反映出声音的各个特性并截取生成PLC需求的开关信号。
采用工业传输给PLC，让得到的信号量跟预先设定的数值相比较，当过高、过低或相等时PLC驱动相应的执行机构发出相应的动作，可实时监控现场，也可以根据外界变化远程改变设定值。
系统可进一步改进与完善：
1、配合时控，但是要计算成本下降的问题。
2、整个设计缺乏实际验真，应将整个设计应用到实际当中，这样才能判断检测系统的软硬件能否完美结合。
通过本设计，我学习到了很多东西，在工作的细心上也得到了提高。并且，更了解了有关可编程控制器的功能。我选择这个设计，也是为了弥补以前学习上的不足。这次设计，使我了解到老师的用心良苦，并且从老师那学到了很多宝贵的东西。更系统的运用了在大学期间所学习到的内容，让我对自己的所学知识有了更深刻的了解。不论是思维方式还是实际的动手能力都取得了很大的进步。这将在今后的学习和生活中使我受益匪浅

第五部分 致谢

设计、学习的过程中经各科任课老师耐心教导，让我获得了丰富的专业知识，使我的专业能力大大提高。在论文编写过程中，我的导师丰富渊博的专业知识，给予我精心耐心的指导和帮助，在我困惑之际给予明津指点，让我在学术专业素养得到大幅度提高。在此向老师致以崇高的敬意和衷心的感谢！
同时寝室同学的理解和包容让我在论文的编写过程中有一个安静的环境。
本论文是在老师的悉心指导下完成的。在毕业设计期间，老师为我创造了良好的学习环境并提供了非常好的研究条件。在整个论文的选题、研究和撰写过程中，始终得到老师的悉心指导、热情的鼓励和支持。在此期间，老师多次提醒我该注意的问题，本论文在初稿完成之际，老师还给我耐心的指出其中的错误与不足。借此论文的完成之际，谨向我的恩师表达我衷心的感谢和崇高的敬意！老师渊博的知识、严谨的治学态度、崇高的敬业精神与为人师表的风范，使我受益匪浅。在此，谨向高老师表示我最衷心的感谢。

第六部分 参考文献

【1】单片机原理与应用.—长沙：中南大学出版社，刘传玺,毕训银，袁照平2009.5：p244—263
【2】电气控制与PLC[M].—北京：机械工业出版社，2011.1.P1-P12
【3】传感器与检测技术.—北京：机械工业出版社，2011.8.P30—P169.
【4】组态软件技术及应用.—2版.—北京：电子工业出版社，2012.8.P126—P152.
【5】单片机应用开发实列.—北京：清华大学出版社，2005.9：P276—P303.
【6】单片机智能控制技术.—北京：国防工业出版社，2007.4：P199—P265.
【7】电子技术基础.模拟部分：华中科技大学电子技术课程组编.—5版.—北京：高等教育出版社，2006.1（2011.11重印）.P14—149.
【8】电子技术基础.数字部分：华中科技大学电子技术课程组编.—5版.—北京：高等教育出版社，2006.1（2011.11重印）.P14—149.
【9】微型计算机控制技术.—北京：中国电力出版社，2009.P14—149.
【10】51单片机新技术[M].北京：北京航空航天大学出版社，2003：P11-P16.
【11】应用电路.—5版.—北京：高等教育出版社，2006.5（2011.12重印）.P50—P58.
【12】电力系统继电保护.—2版.—北京：中国电力出版社，2010.3（2013.12重印）：P14—149.
【13】微型计算机原理与接口技术.—北京：中国水利水电出版社，2005（2008重印）.P50—58.

附 录

指令表：
0 LD X000
1 SET Y000
2 SET M0
3 LD X014
4 RST Y000
5 RST M0
6 LD X005
7 ANI T2
8 OUT T1 K20
11 LD T1
12 ANI T2
13 OUT T2 K20
16 LD X006
17 ANI X011
18 ANI X012
19 MOV K1 D100
24 LD X007
25 ANI X012
26 MOV K2 D100
31 LD X010
32 MOV K3 D100
37 LD X011
38 OUT Y005
39 LD X012
40 OUT Y006
41 LD X013
42 OUT Y007
43 LD M0
44 MPS
45 AND X001
46 MPS
47 LD X004
48 LD X005
49 AND T1
50 ORB
51 ANB
52 OUT Y001
53 MPP
54 LD X004
55 LD X005
56 ANI T1
57 ORB
58 ANB
59 OUT Y002
60 MRD
61 AND X002
62 OUT Y003
63 MPP
64 AND X003
65 OUT Y004
66 LD X014
67 PWM D100 K3 Y010
74 END
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