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plc交通灯课程设计总结篇一
课题：以交通灯为主的多功能任务设计
班级 学号 学生姓名
指导教师
淮阴工学院 电子与电气工程学院
2015-6 1
目录
一、课程设计目的......................................................................................................3
二、设计要求..............................................................................................................3 1． 总体要求........................................................................................................3 2． 具体要求........................................................................................................3 3． 系统硬件总框图............................................................................................4 1）at89c52单片机.......................................................................................5 3）数码管显示电路........................................................................................6 4）led灯显示...............................................................................................7 5）键盘扫描模块............................................................................................7 6）蜂鸣器电路................................................................................................8
三、硬件电路的设计及描述......................................................................................8 1． 硬件总框图及原理图....................................................................................8 2． 主程序流程图..............................................................................................10 3． 各模块流程图..............................................................................................11 1）时间显示程序流程图..............................................................................12 2）流水灯程序流程图..................................................................................12 3）利用蜂鸣器的音乐流程图......................................................................13 4）交通灯控制..............................................................................................13
四、源程序代码........................................................................................................14
六、调试情况
六、设计心得............................................................................................................20
七、参考文献............................................................................................................20
一、设计目的
《单片机原理及应用》课程设计是一项重要的实践性教育环节，是学生在校期间必须接受的一项工程训练。在课程设计过程中，在教师指导下，应用工程的方法，通过一个简单课题的设计练习，可使学生初步体验单片机应用系统的设计过程、设计要求、完成的工作内容和具体的设计方法，了解必须提交的各项工程文件，也达到巩固、充实和综合运用所学知识解决实际问题的目的。
通过课程设计，应该能加强学生如下能力的培养：（1）独立工作能力和创造力；
（2）综合运用专业及基础知识，解决实际工程技术问题的能力；（3）查阅图书资料、产品手册和各种工具书的能力；（4）工程绘图的能力；
（5）编写技术报告和编写技术资料的能力。
二、设计要求
1．总体要求
（1）独立完成设计任务（2）绘制系统硬件总框图（3）绘制系统原理电路图
（4）制定编写设计方案，编制软件框图，完成详细完整的程序清单和注释（5）制定编写调试方案，编写用户操作使用说明书
（6）写出设计工作小结。对在完成以上文件过程所进行的有关步骤如设计思想、指标论证、方案确定、参数计算、元器件选择、原理分析等作出说明，并对所完成的设计作出评价，对自己整个设计工作中经验教训，总结收获和今后研究方向。
2．具体要求
本次工程实践的校内部分主要以单片机为基础，进行单片机软件编程，目的 3 是为了提高学生的软件编程和系统设计能力，整个设计系统包括两个部分，硬件及软件部分，硬件部分已经制作成功，学生只需要掌握其原理和焊接相应的元器件，掌握元器件的辨别和元器件的作用以及应用场所即可，另外对所焊接的电路还需要进行仔细的检查，判断是否有焊接错误的地方或者短路的地方，对出现的异常情况要能够根据现象判别原因，并具备解决问题的能力，从而切实提高学生的硬件电子电路的分析、判断能力。
软件编程是本次课程设计的重要环节。在为期两周的工程实践中，将占据主要时间，完成的软件编程任务主要包括以下几点：
1）、熟悉keil c51编程平台及相关编程软件
2）、编写、调试蜂鸣器、继电器动作、方波程序并进行软硬件联调 3）、编写、调试led流水灯（循环显示）程序并进行软硬件联调 4）、编写、调试键盘扫描子程序并进行软硬件联调 5）、编写、调试数码管动态扫描程序并进行软硬件联调 6）、基于交通灯的多功能控制设计
其中前五个内容是后两个内容的基础，主要是编制一些子程序，为后继的整个系统设计打下基础。交通灯控制是在五个课题中选做的一个设计，是一个简单的单片机编程设计，来实现智能交通灯的多功能作用。
3．系统硬件总框图
图1 系统设计总框图
此次课程设计，at89c52是一种带2k字节闪烁可编程可擦除只读存储器（fperom—falsh programmable and erasable read only memory）的低电压，高性能cmos 8位微处理器，俗称单片机。1）at89c52单片机
设计中所用的单片机型号为at89c52，其主要功能为：
at89c52是低功耗、高性能的cmos 8位单片机。片内带有8kb的flash存储器，且允许在系统内改写或用编程器编程。另外，at89c52的指令系统和引脚与80c52完全兼容，所以，近几年at89c52单片机应用极为广泛。
at89c52单片机除了含有8kb的flash存储器外，片内还有256 b的ram，32条i/o口线，3个16位定时/计算器、6个中断源、1个全双工串行口等。同时，与80c52一样，有空闲和掉电两种节电运行方式。
at89c52引脚如下图所示：
图2 at89c52引脚
at89c52单片机为40脚双列直插封装的8 位通用微处理器，采用工业标准的c51内核，在内部功能及管脚排布上与通用的8xc52 相同，其主要用于会聚调整时的功能控制。功能包括对会聚主ic 内部寄存器、数据ram及外部接口等功能部件的初始化，会聚调整控制，会聚测试图控制，红外遥控信号ir的接收解码及与主板cpu通信等。
2）ds1302模块
ds1302的rst是复位/片选线，通过把rst输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。当rst为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对ds1302进行操作。如果在传送过程中rst置为低电平，则会终止此次数据传送，i/o引脚变为高阻态。
其管脚图如下：
图3 ds1302管脚图
各引脚功能：vcc1为后备电源，vcc2为主电源，x1和x2是振荡源，sclk为输入端
rst输入有两种功能：首先，rst接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，rst提供终止单字节或多字节数据的传送手段。
3）数码管显示电路
图4 数码管显示电路
设计中采用六位共阴极数码管,通过单片机stc89c52的p0口控制其位选和段选，以达到动态显示相应数值的效果。在其位选控制部分，采用了一个9012型三极管，要求当p0口输出低电平时，位选成功。
所谓动态扫描就是指我们采用分时的方法，轮流控制各个显示器的com端，6 使各个显示器轮流点亮。在轮流点亮扫描过程中，每位显示器的点亮时间是极为短暂的（约1ms），但由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应，尽管实际上各位显示器并非同时点亮，但只要扫描的速度足够快，给人的印象就是一组稳定的显示数据，不会有闪烁感。
4）led灯显示
图5 led显示模块
本次课程设计中，“程序语言”通过“翻译”软件“翻译”成单片机所需的二进制代码，单片机可工作。要用外加电源和分压电阻来控制低电平驱动点亮，因为单片机不能直接高电平驱动led灯。如图d1-d8和r1、r2以及r6-r11连接到单片机io口，当p1口某脚变低时相应led发光。实现led灯的闪烁，只需利用编程方法依次从低位到高位逐个变为低电平，等待少许时刻再变高即可。
5）键盘扫描模块
图6 按键输入电路
本模块四个开关分别用于控制流水灯控制电路，时间显示电路，音乐蜂鸣器电路，交通灯四部分功能。当按下其中一个开关时，该部分电路导通，给单片机 发出地址信号，实现其中一项功能的运做，如图4所示。
keya键：其功能是当该键按下时，蜂鸣器程序工作； keyb键：其功能是当该键按下时，流水灯程序工作；
keyc键：其功能是当该键按下时，数码管动态扫描程序工作； keyd键：其功能是当该键按下时，交通灯程序工作。
6）蜂鸣器电
图7 蜂鸣器电路
路
蜂鸣器单元电路是通过一个pnp三极管来放大驱动蜂鸣器，蜂鸣器的正极接到＋5v电源上面，蜂鸣器的负极接到三极管的发射极，三极管的基极经过限流电阻后由单片机的p3.4控制。
当输出高电平时，三极管截止，蜂鸣器的两引脚间的直流电压接近于0v，没有电流流过线圈，蜂鸣器不发声；当输出低电平时，三极管导通，使蜂鸣器的两个引脚间获得将接近+5v的直流电压，这样蜂鸣器的电流形成回路，发出声音。因此，我们可以通过程序控制io口输出的电平来控制蜂鸣器是否发出声音，实现各种可能音响的产生。
三、硬件电路的设计及描述
1．硬件总框图及原理图
图8 硬件总框图
图9 硬件总原理图
2．主程序流程图
3．各模块流程图 1）时间显示程序流程图
2）流水灯程序流程图
3）利用蜂鸣器的音乐流程图
4）智能交通灯
四、源程序代码
/******************************************************************** * 文件名
： 4个功能由按键控制.c * 描
述
: 按下a键，实现蜂鸣器动作。
按下b键，实现led流水灯循环显示。
按下c键，实现数码管动态扫描显示。
按下d键，实现交通灯功能。* 创建人
：
***********************************************************************/ #include
#include
#define uint unsigned int// 无符号整形习惯的定义
#define uchar unsigned char
//无符号字符型习惯的定义 void buzz_key(void);
//子函数声明 void led_key(void);void tube_key(void);void traffic(void);unsigned char code duanma[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f};// 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
unsigned char code weima[6]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf};
// 选择哪个数码管
unsigned char temp[6];uchar i=35;uchar k=30;uchar l=5;uchar j;uchar b;
//定义变量
sbit duan=p2^6;//定义管脚 sbit wei=p2^7;sbit key_a=p3^4;sbit key_b=p3^5;sbit key_c=p3^6;sbit key_d=p3^7;sbit buzz=p2^3;sbit diola=p2^5;sbit csda=p3^2;sbit red=p1^0;//交通灯管脚定义 sbit green=p1^1;sbit yellow=p1^2;/******************************************************************** * 名称 : delay_1ms()* 功能 : 延时子程序，延时时间为 1ms * x * 输入 : x(延时一毫秒的个数)* 输出 : 无
***********************************************************************/
void delay_1ms(unsigned int t){ unsigned char x,y;for(x=t;x>0;x--)for(y=110;y>0;y--);
}
/******************************************************************** * 名称 : main()* 功能 : 实现蜂鸣器，流水灯，数码管，交通灯
***********************************************************************/ void main(){
diola=0;//流水灯锁存器关 流水灯未选通
wei=0;//位选关
duan=1;
p0=0;
duan=0;
csda=0;
while(1){
if(key_a==0 || key_b==0 || key_c==0|| key_d==0)
{
if(key_a==0)
//a键按下
{
buzz_key();
//调用蜂鸣器子程序
}
else if(key_b==0)//b键按下
{
led_key();
//调用流水灯子程序
}
else if(key_c==0)//c键按下时
{
tube_key();//调用数码管显示子程序
}
else
//d键按下时
{
traffic();
//调用交通灯子程序
i=35;
k=30;
l=5;
return;
}
}
} }
/******************************************************************** * 名称 : buzz_key(void)* 功能 : 蜂鸣器子程序
***********************************************************************/
void buzz_key(void)
{
diola=0;wei=0;
buzz=0;
//蜂鸣器响
while(key_b&&key_c&&key_d&&!key_a);
buzz=1;
//关蜂鸣器
}
/********************************************************************* * 名称 : led_key(void)* 功能 : 流水灯子程序
***********************************************************************/ void led_key(void){
diola=1;b=0xfe;
p1=b;//11111110 while(key_b==0){
b=_crol_(b,1);
//左移11111101
delay_1ms(500);
p1=b;
//111111011
delay_1ms(500);
}
while(key_a&&key_b&&key_c&&key_d);
p1=0xff;
}
/******************************************************************** * 名称 : tube_key(void)* 功能 : 数码管子程序
***********************************************************************/
void tube_key(void){
diola=0;
//流水灯使能端置0 while(key_c==0)
{ unsigned int i;
for(i=0;i<6;i++)
{
wei=1;
p0=weima[i];
//位选信号
wei=0;
duan=1;
p0=duanma[i];//段选信号
duan=0;
delay_1ms(500);
}
duan=1;
p0=0;
duan=0;
//清零
}
}
/******************************************************************** * 名称 : traffic_key(void)* 功能 : 交通灯子程序
***********************************************************************/
void traffic(void)
{
diola=0;
while(key_d==0)
{
if(i>0)
{
diola=1;
b=0xfe;
p1=b;//11111110
for(j=0;j<40;j++)
{
p0 = 0;
wei=1;
//消隐
p0 = weima[0];
wei=0;
duan=1;
//第1位数码管显示
p0 = duanma[(i / 10)%10];//在这里取 i 的个位数
delay_1ms(40);
//延时40毫秒后显示下一个数
p0 = 0;
wei=1;
//消隐
p0 = weima[1];
wei=0;
duan=1;
//第2位数码管显示
p0 = duanma[i % 10];
//在这里取 i 的个位数
delay_1ms(40);
//延时40毫秒后显示下一个数
}
i--;
}
else if(k>0)
{
diola=1;
b=0xfd;
p1=b;//11111110
for(j=0;j<40;j++)
{
p0 = 0;
wei=1;
//消隐
p0 = weima[0];
wei=0;
duan=1;
//第1位数码管显示
p0 = duanma[(k / 10)%10];//在这里取 i 的个位数
delay_1ms(40);
//延时3毫秒后显示下一个数
p0 = 0;
wei=1;
//消隐
p0 = weima[1];
wei=0;
duan=1;
//第2位数码管显示
p0 = duanma[k % 10];
//在这里取 i 的个位数
delay_1ms(40);
//延时3毫秒后显示下一个数
}
k--;
}
else if(l>0)
{
diola=1;
b=0xfb;
p1=b;//11111110
for(j=0;j<40;j++)
{
p0 = 0;
wei=1;
//消隐
p0 = weima[0];
wei=0;
duan=1;
//第1位数码管显示
p0 = duanma[(l / 10)%10];//在这里取 i 的个位数
delay_1ms(40);
//延时3毫秒后显示下一个数
p0 = 0;
wei=1;
//消隐
p0 = weima[1];
wei=0;
duan=1;
//第2位数码管显示
p0 = duanma[l % 10];
//在这里取 i 的个位数
delay_1ms(40);
//延时3毫秒后显示下一个数
}
l--;
}
}
}
五、设计心得
通过两个星期的实验，我的设计虽然有一些毛病，但总体上还是成功的。两周的时间虽然短暂，但我从中受益匪浅,毕竟在课堂学习到的东西真真正正的用到实际中还是有很大困难的，要把理论运用于实践确实并非一件易事。我从最初的设想设计一个什么样的数字电路到绘制电路图，然后打印排版，最后矫正设计中的漏洞与不足，整个过程我翻阅了大量的资料。
这次交通灯的课程设计，也使我得到了一次用专业知识、专业技能分析和解决现实问题的能力。使我在单片机的基本原理、单片机应用学习过程中，以及在常用编程设计思路技巧的掌握方面都能向前迈了一大步，为日后成为一名合格的应用型人才打下良好的基础。综合课程设计让我把以前学习到的知识得到巩固和进一步的提高认识，对已有知识有了更深层次的理解和认识。在此，由于自身能力有限，在课程设计中碰到了很多的问题，我通过查阅相关书籍、资料以及和周围同学交流得到解决。
还有交通灯是我们生活中非常常见的一种东西，对于我们学以致用的这种能力得到了很好锻炼，能够为我们以后的工作于学习打下基础。
六、参考文献
1.《单片机原理及接口技术》 李朝青 北京航空航天大学出版社，2004 2.《单片机原理及应用》 李全力 高等教育出版社，2001 3.《电子系统设计与实践》 杨刚，周群 电子工业出出版社，1997 4.《单片机微型计算机技术》 刘国荣 机械工业出版社，1997 5.《数字电子技术》 杨志忠 高等教育出版社，2003 6.《电子技术》 胡宴如 高等教育出版社，2001 7.《电子线路cad》 王延才 机械工业出版社，2001 8.《单片机应用技术选编》 何利民 北京航空航天大学出版社，1996 9.《单片机应用技术》 吴国经 中国电力出版社，2004 10.《单片机及接口技术实践教程》 胡健 北京机械工业出版社，2002 11.《使用接口技术》 李广军 成都电子科技大学出版社，1998
plc交通灯课程设计总结篇二
plc的定义及工作原理
⒈定义：可编程控制器，简称plc（programmable logic controller）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。“plc是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置”。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。
⒉工作原理: 当plc投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，plc的cpu以一定的扫描速度重复执行三个阶段。
(一)输入采样阶段
在输入采样阶段，plc以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入i/o映象区中的相应得单元内。
(二)用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，plc总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。
(三)输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，plc就进入输出刷新阶段。在此期间，cpu按照i/o映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
随着自动化控制技术和微电子技术的迅猛发展，plc作为前沿的工业控制器，具有体积小、可靠性高、易操作、灵活性强、抗干扰能力强等一系列优点，广泛用于自动化控制领域。用内部编程取代继电器逻辑控制电路中大量的中间继电器和时间继电器，简化了控制路线，提高了系统控制的可靠性，这是plc最大的优点。借助于书序控制图和梯形图来编制用户控制程序，实现自动控制系统顺序控制，是plc的主要功能之一。
实训１
基础试验
1.两灯交替闪烁 指令表
梯形图
工作过程：
按下启动开关x0，y0亮，且开始计时,2s后，t0动作，t0常闭断开y0熄灭，t0常开闭合y1亮，经过2s，y0亮；如此循环，直到按下停止开关x1。
2.利用计数器实现循环
指令表
梯形图
工作过程：
按下启动开关x0，y0亮，开始计时2s后，t0动作，y0熄灭，y1亮，如此循环，直到循环了5次，计数器co动作，常开触点闭合，整个过程停止。
实训２ 十字路口交通灯控制系统
1、实训目的
① 了解ｐｌｃ基本功能指令使用方法 ②掌握功能指令图的输入方法 ③学会利用功能指令进行设计 ２、实训的内容
该实验在十字路口交通信号灯控制实验区内完成,按启动按钮，六盏灯按如下时序工作：第一组绿灯亮５秒后闪烁３次（灭０．５秒，亮０．５秒），黄灯亮２秒，红灯亮1０秒；第二组红灯亮1０秒，绿灯亮５秒后闪烁３次（灭０．５秒，亮０．５秒），黄灯亮２秒。
从时序图可以看出，该系统有一个输入装置和 6个输出装置。下表为输入装置与输出装置与plc的地址编号对应表。
指令表
⒈ ⒉ ⒊ ⒋ ⒌ ⒍ ⒎ ⒏ ⒐ ⒑ ⒒ ld
m8002 set
l0 stl
s0 ld
x000 out
y000 out
y003 set
s21 set
s31 stl
s21 out
y000 out
t0
k50 ⒓ ld
t0 ⒔ set
s22 ⒕ stl
s22 ⒖ out
t1
k30 ⒗ ldi
t1 ⒘ and
m8013 ⒙ out
y000 ⒚ ld
t1 ⒛ set
s23 ２１．stl ２２．out ２３．out ２４．ld ２５．set ２６．stl ２７．out ２８．out ２９．stl ３０．out ３１．out ３２．ld ３３．set ３４．stl ３５．out ３６．out ３７．ld ３８．set ３９．stl ４０．out ４１．ldi ４２．and ４３．ut ４４．ld ４５．set ４６．stl ４７．out ４８．out ４９．stl ５０．stl ５１．ld ５２．and ５３．set ５４．ret ５５．end s23 y001 t2
k20 t2
s24
s24 y002 t3
k100
s31 y003 t4
k100
t4
s32
s32 y004 t5 t5 s33
s33 t6
k30
t6
m8013 y004
t6
s34
s34
y005
t7
s24
s34
t3
t7
s0
附加任务
机械手手动控制实验
控制要求1：
实现机械手左右移动。
按下向左按钮，机械手向左移动，到达左限位开关后停止；按下向右按钮，机械手向右移动，到达右限位开关后停止。
控制要求2：
实现机械手上下移动。
按下向上按钮，机械手向上移动，到达上限位开关后停止；按下向下按钮，机械手向下移动，到达下限位开关后停止。
控制要求3：
实现机械手左右、上下移动。
按下向左按钮，机械手向左移动，到达左限位开关后停止，按下向右按钮，机械手向右移动，到达右限位开关后停止。
按下向上按钮，机械手向上移动，到达上限位开关后停止；按下向下按钮，机械手向下移动，到达下限位开关后停止。
控制要求4：
实现上述控制后，机械手电磁铁在a位置可吸引提取物料（铁块）或释放物料。机械手电磁铁在b位置同样可吸引提取物料（铁块）或释放物料。
可手动操作实现物料从a位置移动到b位置或从b位置移到达a位置。
总
结
这是一个比较典型的十字路口交通灯的梯形图设计，最为一种设计实践，主要是为plc在交通控制系统中提出一种设计理论，为以后plc在复杂的控制系统中提出一种可行的理论方案。在实际应用中，采用plc控制城市交通信号灯，能根据不同路况要求，随时修改控制程序，以改变各信号灯的工作时间和工作状况。与继电器或逻辑电路控制系统相比，plc控制系统具有更高的可靠性、灵活性和经济实用性。
通过这次设计实践，我巩固了plc的基本编程方法，对ｐｌｃ的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，当我们把自己想出来的程序与到ｐｌｃ的时候问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符。通过解决一个个在调试中出现的问题，我们对ｐｌｃ的理解加强了，看到了实践与理论的差距，通过此次课程，让我了解了ｐｌｃ梯形图、指令表、顺序功能图有了更好的了解，也让我了解了关于ｐｌｃ设计原理。有很多设计理念来源于实际，从中找出最合适的设计方法。
plc交通灯课程设计总结篇三
湘潭大学信息工程学院
课程名称：十字路口人行道交通灯设计
专
业：自动化
学
号：2011551810
班
级：11自动化（3）班
学生姓名：余帆
完成日期：2015年1月11日
摘要
plc是一种新型的通用的自动控制装置。plc它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，是专门为工业控制而设计的，具有功能强、运用灵活、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、编程简单，使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列有点。十字路口的红绿灯指挥着行人和车辆的安全运行，实现红绿灯的自动指挥能使交通管理工作得到改善，也是交通管理工作自动化的重要标志之一。解决好公路交通灯控制问题是保障交通有序、安全、快捷运行的重要环节。
本设计是用plc来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是采用西门子的s7-200系列cpu224型号plc对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，以达到对交通信号灯的控制。控制程序为梯形图(lad)。
关键词：plc控制、梯形图、交通灯
目录
0
（一）plc概述.............................错误！未定义书签。
1.1 plc的硬件结构........................................3 1.2 plc的工作原理.........................................4 1.3 s7-200的概述.........................................5
（二）交通信号灯............................................7
（三）方案设计..............................................8
3.1控制要求...............................................8 3.2系统设计方案分析.......................................8 3.3 交通灯状态图..........................................9 3.4 主程序流程图：.......................................10
（四）硬件设计............................................10 4.1 硬件选择.............................................10 4.2 plc的i/o分配表.....................................10
4.3 plc的硬件接线图：..................................11
（五）软件设计............................................12 5.1 十字路口交通信号灯梯形图..............................12
（六）仿真实验............................................14
（七）设计总结............................................16 参考文献....................................................16 1
（一）plc概述
可编程序控制器（programmabie logic controller,缩写plc）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要，生产、发展起来的一种新型的工业控制装置，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。
1.1 plc的硬件结构
plc分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式包括cpu板、i/o板、显示面板、内存块、电源等，模块式包括cpu模块、i/o模块、内存、电源模块、底板或机架。其结构如图1所示。中央处理单元(cpu)是plc 的控制中枢，按照系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、存储器i/o以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当plc 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入i/o 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入i/o 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将i/o 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止。
图1 plc的结构图
1.2 plc的工作原理
plc的cpu则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。
当plc投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，plc的cpu以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段：
1输入采样阶段
在输入采样阶段，plc以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入i/o映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，i/o映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。
2用户程序执行阶段
在用户程序执行阶段，plc总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统ram存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在i/o映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。
3输出刷新阶段
当扫描用户程序结束后，plc就进入输出刷新阶段。在此期间，cpu按照i/o映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。
1.3 s7-200的概述
西门子s7系列可编程控制器分为s7-400、s7-300、s7-200三个系列，分别为s7系列的大、中、小型可编程控制器系统。s7-200系列可编程控制器有cpu21x系列，cpu22x系列，其中cpu22x型可编程控制器提供了4个不同的基本型号，常见的有cpu221，cpu222，cpu224和cpu226四种基本型号：
小型plc中，cpu221价格低廉能满足多种集成功能的需要。cpu 222是s7-200家族中低成本的单元，通过可连接的扩展模块即可处理模拟量。cpu 224具有更多的输入输出点及更大的存储器。cpu 226和226xm是功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。四种型号的plc具有下列特点：
集成的24v电源
可直接连接到传感器和变送器执行器，cpu 221和cpu222具有180ma输出。cpu224输出280ma，cpu 226、cpu 226xm输出400ma可用作负载电源。
高速脉冲输出
有2路高速脉冲输出端，输出脉冲频率可达20khz，用于控制步进电机或伺服电（3）通信口cpu 221、cpu222和cpu224具有1个rs-485通信口。
cpu 226、cpu 226xm具有2个rs-485通信口。支持ppi、mpi通信协议，有自由口通信能力。
（4）模拟电位器cpu221/222有1个模拟电位器，cpu224/226/226xm有2个模拟电位器。模拟电位器用来改变特殊寄存器（smb28，smb29）中的数值，以改变程序运行时的参数。如定时器、计数器的预置值，过程量的控制参数。
（5）中断输入允许以极快的速度对过程信号的上升沿作出响应。
（6）eeprom存储器模块（选件）可作为修改与拷贝程序的快速工具，无需编程器并可进行辅助软件归档工作。
（7）电池模块用户数据（如标志位状态、数据块、定时器、计数器）可通过内部的超级电容存储大约5天。选用电池模块能延长存储时间到200天（10年寿命）。电池模块插在存储器模块的卡槽中。
（8）不同的设备类型cpu 221～226各有2种类型cpu，具有不同的电源电压和控制电压。
（9）数字量输入/输出点cpu 221具有6个输入点和4个输出点；cpu 222具有8个输入点和6个输出点；cpu 224具有14个输入点和10个输出点；
cpu226/226xm具有24个输入点和16个输出点。cpu22x主机的输入点为24v直流双向光电耦合输入电路，输出有继电器和直流（mos型）两种类型
（10）高速计数器cpu 221/222有4个30khz高速计数器，cpu224/226/226xm有6个30khz的高速计数器，用于捕捉比cpu扫描频率更快脉冲信号。
（二）交通信号灯
交通十字路口车辆穿梭，行人熙攘，车行车道，人行人道，有条不紊。靠什么来实现这井然秩序呢?靠的是交通信号灯的自动指挥系统。那么控制系统是如何实现红、绿、黄三种颜色信号灯有条不紊工作的呢?交通信号灯控制方式很多，可以用电子电路来实现，也可以用单片机编程控制来实现。本文主要介绍如何利用plc来实现十字路口交通灯的控制。
随着社会的发展，人们的消费水平不断提高，私人车辆不断的增加。人多、车多、道路少的道路交通状况已经很明显了。所以采用有效的方法控制交通灯是势在必行的。plc的智能控制原则是控制系统的核心，采用plc根据不同时刻车流量的不同，将红绿灯时长按一定的规律分档。这样就可以达到最大限度的有车放行，减少十字路口的车辆滞留，缓解交通拥挤，实现最优控制，从而提高交通控制系统的效率。
交通信号灯的出现，使得交通得以管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管制，力求交通管理先进性、科学化。
用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法。实验证明该系统实现简单、经济，能够有效的疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制和管理问题的现状，结合交通实际情况阐述了交通控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的plc设计方案。可编程控制器在工业自动化中的地位极其重要。广泛应用于各个行业。随着科技的发展，可编程控制器的功能日益完善，加上小型化、低价格、可靠性高，在现代工业中的作用更加突出。
（三）方案设计
3.1控制要求
交通灯控制系统的控制要求如下：
（1）信号灯受一个启动开关控制，当启动开关接通时，信号灯系统开始工作，且先南北红灯亮，东西绿灯亮。当启动开关断开时，所有信号灯都熄灭。
（2）南北红灯亮维持25秒，在南北红灯亮的同时东西绿灯也亮，并维持20秒。到20秒时，东西绿灯闪亮，闪亮3秒后熄灭。在东西绿灯熄灭时，东西黄灯亮，并维持2秒。到2秒时，东西黄灯熄灭，东西红灯亮，同时，南北红灯熄灭，绿灯亮。（3）东西红灯亮维持30秒。南北绿灯亮维持20秒，然后闪亮3秒后熄灭。同时南北黄灯亮，维持2秒后熄灭，这时南北红灯亮，东西绿灯亮。周而复始
3.2系统设计方案分析
按照交通灯系统控制要求下，结合西门子s7-200系列可编程控制器的特性，选择适合的型号。设计思想分析如下：给一个启动的输入信号，要配合一个sb1的按钮，当sb1启动按钮动作，系统工作。
当启动开关sd合上时，i0.0触点接通，q0.2得电，南北红灯亮；同时q0.2的动合触点闭合，q0.3线圈得电，东西绿灯亮。1秒后，t49的动合触点闭合，q0.7线圈得电，模拟东西向行驶车的灯亮。维持到20秒，t43的动合触点接通，与该触点串联的t59动合触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使东西绿灯闪烁。又过3秒，t44的动断触点断开，q0.3线圈失电，东西绿灯灭；此时t44的动合触点闭合、t47的动断触点断开，q0.4线圈得电，东西黄灯亮，q0.7线圈失电，模拟东西向行驶车的灯灭。再过2秒后，t42的动断触点断开，q0.4线圈失电，东西黄灯灭；此时起动累计时间达25秒，t37的动断触点断开，q0.2线圈失电，南北红灯灭，t37的动合触点闭合，q0.5线圈得电，东西红灯亮，q0.5的动合触点闭合，q0.0线圈得电，南北绿灯亮。1秒后，t50的动合触点闭合，q0.6线圈得电，模拟南北向行驶车的灯亮。又经过25秒，即起动累计时间为50秒时，t38动合触点闭合，与该触点串联的t59的触点每隔0.5秒导通0.5秒，从而使南北绿灯闪烁；闪烁3秒，t39动断触点断开，q0.0线圈失电，南北绿灯灭；此时t39的动合触点闭合、t48的动断触点断开，q0.1线圈得电，南北黄灯亮，q0.6线圈失电，模拟南北向行驶车的灯灭。维持2秒后，t40动断触点断开，q0.1线圈失电，南北黄灯灭。这时起动累计时间达5秒钟，t41的动断触点断开，t37复位，q0.3线圈失电，即维持了30秒的东西红灯灭。
3.3 交通灯状态图
十字路口交通灯如下图1所示，将12个交通灯进行编号
图2 十字路口交通灯状态图
3.4 控制要求及程序流程：
（1）按下启动按钮，信号灯开始工作，东西向绿灯、南北向红灯同时亮。（2）东西向绿灯亮25s后，闪烁三次，频率为1s/次。然后东西向黄灯亮，2s后东西向红灯亮，30s后东西绿灯亮……按此循环。
（3）南北向红灯亮30s后，南北向绿灯亮，25s后，闪烁3次，频率为1s/次。然后南北向黄灯亮，2s后南北向红灯亮，30s后南北向绿灯亮……按此循环下去。
（四）硬件设计
4.1 硬件选择
本设计采用plc来实现对十字路口交通信号灯的控制，其控制方法是选用西门子的s7-200系列cpu222型号plc对东西南北的红、黄、绿灯实现有规律的循环闪亮，9
以达到对交通信号灯的控制。控制过程中采用顺序控制法用多个定时器自动实现对六个控制对象的控制。根据交通信号灯的亮灭规律，可用plc编程对其实行自动控制。
4.2 plc的i/o分配表
名称
启动按钮停止按钮
表1 交通信号灯plc的输入/输出点分配表
输入信号
输出信号
代号 输入点编号
名称 代号 输出点编号
sb1
i0.0
南北向绿
灯
l0
q0.0
sb2 i0.1
南北向黄灯
l1 q0.1
南北向红
灯
l2 q0.2
东西向绿
灯
l3 q0.3
东西向黄
灯
l4 q0.4
东西向红
灯
l5 q0.5
4.3 plc的硬件接线图：
图5 plc 控制接线图
端口i0.0为接入系统开关的传送信号，端口q0.0接南北绿灯，端口q0.1接南北黄灯，端口q0.2接南北红灯，端口q0.3接东西绿灯，端口q0.4接东西黄灯，端口q0.5接东西红灯。
（五）软件设计
5.1 十字路口交通信号灯梯形图
（六）仿真实验
（七）设计总结
在这次课程设计中我遇到了一些问题，但加强了以往学过的理论的知识的应用。虽然这次的课程设计花了我一个星期的时间，通过这次的锻炼，我学到了很多的东西，不仅锻炼了自己的思考能力、绘图能力和程序仿真能力，还锻炼了综合应用知识的能力，同时，我也是在这次课程设计中意识到了自己的不足，我还有许多未知的知识和问题等着学习和处理，知道了今后需要更加努力，使自我能够不断完善。
经过本次课程设计，让我更加深刻的学习和巩固了plc这门课程，不仅从理论上掌握了课堂上没有学懂的知识，还从实践中扩展了我的知识面，让我对我们专业的知识有了更加全面的认识，更加清晰的认识到我们专业知识的实用性是如此的强，不仅能培养我们的兴趣爱好，更对我们今后的求职就业起到至关重要的作用。
参考文献
[1] 许谬、王淑英.电气控制与plc.机械工业出版社,2006.[2] 编程及应用（第3版）.机械工业出版社,2008.[3] 罗宇航.流行plc实用程序及设计.机械工业出版社,2006.[4] 罗宇航.流行plc实用程序及设计.西安电子科技大学出版社,2006.
plc交通灯课程设计总结篇四
班《plc及应用》课程设计内容及评分标准要求
----生产过程自动化技术专业 一．课程设计目的： 按照控制要求，分析控制过程，通过可编程控制器进行系统的整体设计。通过实际工程设计，达到应用plc技术的实际控制工程技术训练，掌握可编程序控制器控制实际过程的设计基本原则、方法和步骤，为毕业设计和实际工作技术设计打下基础。二．课程设计时间：
2010—2011学年第二学期第1--2周。三．课程设计地点：
自习教室和plc控制实验室。四．课程设计任务要求：
1.任选设计内容（见第五项）中的一题，或自命题（需经指导教师审核同意）。2.完成设计题目内容：
熟悉题目，了解题目中生产装置或设备的控制要求。根据控制要求，给出生产装置的整体电气控制系统设计方案，采用plc控制。要求给出i/o地址编号分配表，plc控制梯形图，写出指令程序。通过可编程控制器实验装置模拟调试程序。（1）画出plc外部接线图。（2）.画出plc梯形图。
（3）给出控制盘面板示意图、控制盘的接线图。（4）给出课程设计报告。
（5）通过在可编程控制器实验装置上操作，验证其可编程的正确性。五．课程设计题目：（任选一题，若自命题需经老师同意）
1.设计一个智力竞赛抢答控制装置，当出题人按下开始按钮sb1后，在10 s之内，4个参赛者只有最早按下的人抢答有效，抢答桌上的灯亮3 s，赛场上的灯亮2 s，而且sb1复位，使定时器复位。12 s后抢答无效，sb1及定时器复位，设计出原理接线图，设计出梯形图，并模拟调试。
2．用plc对自动售货机进行控制，根据工作要求，写出梯形图及指令表。工作要求：（1）
此售货机可投入1元、2元或10元硬币。
（2）
当投入的硬币总值超过12元时，汽水按钮指示灯亮；又投入的硬币总值超过15元时，汽水及咖啡按钮指示灯都亮。
（3）
当汽水按钮灯亮时，按汽水按钮，则汽水排出7s后自动停止，这段时间内，汽水指示灯闪动。
（4）
当咖啡按钮灯亮时，按咖啡按钮，则咖啡排出7s后自动停止，这段时间内，咖啡指示灯闪动。
（5）
若投入硬币总值超过按钮所需德钱数（汽水12元，咖啡15元）时，找钱指示灯亮，表示找钱动作，并退出多余德钱。（6）
i/o编号：
输入
输出
1元识别口：x0
咖啡出口：y10 5元识别口：x1
汽水出口：y11 10元识别口：x2
咖啡按钮指示灯：y12 咖啡按钮：x3
汽水按钮指示灯：y13 汽水按钮：x4
找钱指示灯：y14 计数动复位：x5 3.利用plc做一电机转速检测显示及控制装置，写出梯形图及指令表。电机上装有一个转速检测装置（每转输出10个脉冲），电机转速由pwm输出控制。设计一个程序：（1）检测电机转速，并在7段数码显示器上显示。
（2）当检测值与给定值不同时改变pwm输出，使实际转速与给定值相等。(3)加上16键输入电路，用于输入给定值。
4.某设备：粉末冶金制品压制，在初始状态时，冲头和模具在最上面，装好金属粉末后，按下启动按钮x0,y0变为on,冲头下行。将粉末压紧后，压力继电器x1为1状态，开始保压延时，5s后，y1变为on，冲头上行。上限位开关x2变为1状态时，冲头停止上行，y2变为on，模具下行。碰到下限位开关x3时，停止下行。工人取走成品后，按下按钮x5，y3变为on，模具上行。限位开关x4变为1状态时，系统返回初始状态。画出控制顺序功能图，原理接线图，设计出梯形图。5.设计某医院呼叫系统：
医院护士站，需要照顾所有多个病房的病人，请设计一个由电子电路实现的、16个病房使用的远距离传输、床位对应、集中提示的“医院病人紧急呼叫系统”，每个病房四位病床，要求：
(1)每个病床有一个呼叫的按键。
(2)能够存储医生处理之前的呼叫状态。
（3）设计优先编码电路，根据病人病情设置优先级别。当有多人呼叫时，病情严重者优先。（此功能可选）
（4）当病人紧急呼叫时，产生声、光提示，并按优先级别显示病人编号。
（5）设计呼叫清除电路，当医生处理完当前（最高优先级）显示的病号后，可将该呼叫清除，系统能自动显示优先级病床呼叫信号。
6.在街道、商场或公共场所，通常装有各种五彩斑斓的灯饰，美化人们的生活空间。用可编程序控制器控制设计一个彩灯控制器，控制红绿黄三个灯，按如下规律依次点亮。
1.红、黄、绿三组彩灯循环闪亮，变化规律是：红灯亮0.5秒－红灯、绿灯亮0.5秒－绿灯亮0.5秒－黄灯、绿灯亮0.5秒－黄灯亮0.5秒－黄灯、红灯亮0.5秒－所有灯全亮1秒－红灯亮0.5秒„„，如此循环产生“流水”般的效果。2.设计检测装置控制彩灯白天不亮，晚间自动亮。3.能够控制停止灯亮，可以启动从初始状态开始。六．主要参考教材
1.《可编程控制器原理及应用》上海交通大学出版社，王整风等主编。2.《可编程控制器原理及应用方法》重庆大学出版社，廖常初 主编。七．进度安排
第一周的周三至周日，查阅资料，设计接线图；第二周的周一到周三设计梯形图程序并模拟调试程序，周四到五编写设计说明书，考核验收答辩。八．成绩考核
依据考核学生的可编程控制器（plc）的编程设计能力，图纸和设计报告，结合答辩情况给定成绩。
1.设计报告 60%，2.动手实验模拟调试 20%，3.创新能力 10%，4.平时学习和答疑 10%。
成绩评定：优秀
良好
中等
及格
不及格五档。九．注意事项 1.实验时注意安全，通电前必须仔细检查。2.3月12日前完成设计。
plc交通灯课程设计总结篇五
二．验证型实验
1.机械手设计： 1.1程序说明
1.2仿真结果
x0闭合一下启动，y5高电平。x5闭合一下，y4高电位，y5复位。x4闭合一下，y7高电位，y4复位。x7闭合一下，y5高电位，y7复位。x5闭合一下，y3高电平0.2s，y4高电平，y5复位。x4闭合一下，y6高电位，y4复位。x6闭合一下，进入下一次循环。
2.交通灯控制
2.1程序说明
2.2仿真结果
3.大小球分拣系统控制
3.1程序说明
3.2仿真结果
1.捡大球：x0闭合一下启动，x2闭合，y12高电平10s后，y13高电平5s，y11高电平。x5闭合一下，y5高电平。x7闭合一下，y12高电平，y5复位。x4闭合一下，y12y13复位，放大球5s后，y11高电平。x5闭合一下，y11复位，y4高电平。x3闭合一下，y4复位，进入下一次捡球过程。
2.捡小球：x0闭合一下启动，x2闭合，y12高电平10s后。x4闭合一下，y13高电平5s，y11高电平。x5闭合一下，y5高电平。x7闭合一下，y12高电平，y5复位。x4闭合一下，y12y13复位，放小球5s后，y11高电平。x5闭合一下，y11复位，y4高电平。x3闭合一下，y4复位，进入下一次捡球过程。
三．设计型实验
1.电动机控制
1.1两台电动机m1.m2的时序运行
1.1.1 i/o连接图及控制电路图
1.1.2 程序及其说明
1.1.3 仿真结果
1.2.三台电动机m1 m2 m3的时序运行
1.2.1 i/o连接图及控制电路
1.2.2 程序及其说明
1.2.3 仿真结果
2.彩灯控制
2.1 i/o连接图及控制电路
2.2 程序及其说明
2.2仿真结果
彩灯分为4组，编号0到3为第一组，编号4到7为第二组，编号10到13为第三组，编号14到17为第四组；第一组彩灯由编号0—3逐一点亮，点亮后熄灭，隔3秒后逆序逐一点亮，再熄灭，3秒后编号0和编号2与编号1和编号3交替亮，5秒后全部熄灭；第二组彩灯由编号4—7逐一点亮，点亮后熄灭，隔3秒后逆序逐一点亮，再熄灭，3秒后编号4和编号6与编号5和编号7交替亮，5秒后全部熄灭；第三组彩灯由编号10—13逐一点亮，点亮后熄灭，隔3秒后逆序逐一点亮，再熄灭，3秒后编号10和编号12与编号11和编号13交替亮，5秒后全部熄灭；第四组彩灯由编号14—17逐一点亮，点亮后熄灭，隔3秒后逆序逐一点亮，再熄灭，3秒后编号14和编号16与编号15和编号17交替亮，5秒后全部熄灭；最后，奇数号彩灯与偶数号彩灯交替亮，重复了5次全部熄灭。机械手
3.1 i/o连接图及控制电路
3.2 程序及其说明
3.3仿真结果
x0闭合一下启动，y5高电位。x5闭合，计数器记1，y4高电位，y5复位。x4闭合一下，y7高电平。x7闭合一下，y5高电平。x5闭合6次，计数器记7，y3高电平0.2s，y4高电平。闭合x5五次，闭合x4一下，y6高电平。闭合x6一下，进入第二次。x5闭合两次，计数器记14，y4高电位，y5复位。x4闭合一下，y7高电平。x7闭合一下，y5高电平。x5闭合6次，计数器记21，y3高电平0.2s，y4高电平。闭合x5五次，闭合x4一下，y6高电平。闭合x6一下，进入第三次。x5闭合三次，计数器记29，y4高电位，y5复位。x4闭合一下，y7高电平。x7闭合一下，y5高电平。x5闭合6次，计数器记37，y3高电平0.2s，y4高电平。闭合x5五次，闭合x4一下，y6高电平。闭合x6一下，进入第四次。x5闭合四次，计数器记46，y4高电位，y5复位。x4闭合一下，y7高电平。x7闭合一下，y5高电平。x5闭合6次，计数器记55，y3高电平0.2s，y4高电平。闭合x5五次，闭合x4一下，y6高电平。闭合x6一下，进入第五次。x5闭合五次，计数器记65，y4高电位，y5复位。x4闭合一下，y7高电平。x7闭合一下，y5高电平。x5闭合6次，计数器记75，y3高电平0.2s，y4高电平。闭合x5五次，闭合x4一下，y6高电平。闭合x6一下，进入下一轮循环。
四．实验总结
通过两个周的plc课程实验，加深了我对这门课程的理解与学习，巩固了知识，增长了更深层次的实践基础。这次课程设计设计的内容包括3个验证型的实验和3个设计型的实验。通过程序的输入，编辑，校验，运行，仿真机械手控制，交通灯控制，大小球分拣系统控制以及设计电动机的时序图运行，彩灯控制和机械手控制。这次设计，将我们所学的plc理论知识用于具体的设计，进一步巩固了所学的理论知识，同时也认识到只有将理论知识运用到实践操作，才能真正的掌握一门课程。每天都在机房上机，同学之间相互讨论，团队协作能力得到加强，老师也认真的辅导我们，同学积极的去认真的完成所布置的任务，整个教室显示出一种认真的氛围。这次课程设计使我受益匪浅，希望以后有更多的机会去完成类似的设计。
