PLC—單片機(jī)—點(diǎn)陣液晶顯示器雙總線監(jiān)控系統(tǒng)的研究分析

【摘要】依據(jù)計(jì)算機(jī)三總線的組成以及時(shí)序的配合，發(fā)現(xiàn)了PLC的總線結(jié)構(gòu)。為了能使PLC的輸出總線和單片機(jī)能夠完全融合，使用84C55芯片作為連接載體，形成了一種最新的控制系統(tǒng)。本文主要闡述了單片機(jī)的工作原理，以及PLC地址以及各種數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)理念。與此同時(shí)，還詳細(xì)的介紹了點(diǎn)陣顯示器工作原理以及編程方法。

【關(guān)鍵詞】PLC；單片機(jī)；點(diǎn)陣顯示器；監(jiān)控系統(tǒng)

自從進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，微電子以及計(jì)算機(jī)技術(shù)正在迅猛發(fā)展，隨著這種發(fā)展，使得PLC的運(yùn)行速度以及工作效率大大提升，例如豐田公司的FX2a系列的PLC就是很好的一個(gè)例子，這種PLC的運(yùn)行速度為1數(shù)百微妙，而這款PLC的基本指令則只有0.05μS。但從這款PLC上我們不難看出，在各方面已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)完美的地步，這款PLC除了工作效率高、運(yùn)行速度快以外，還增添了浮點(diǎn)運(yùn)算，對(duì)于這款PLC的尋址方式而言，主要分成兩種，分別是直接尋址以及變址尋址。在整個(gè)PLC的程序執(zhí)行中，主要分成了三個(gè)階段，即輸入數(shù)據(jù)、執(zhí)行必要程序以及輸出數(shù)據(jù)。在執(zhí)行程序的過程中，由于程序的長短不等，所以周期也是不一樣的。假設(shè)要生產(chǎn)出一個(gè)完美的監(jiān)視系統(tǒng)，那么就必須選擇特定的PLC與通信口連接，但這樣做的話，相對(duì)應(yīng)的成本也會(huì)很高。本文主要依據(jù)PLC系統(tǒng)的自身特點(diǎn)，從各方面分析了PLC系統(tǒng)的工作原理，以及點(diǎn)陣液晶顯示器監(jiān)控系統(tǒng)的原理。

一、PLC軟件系統(tǒng)的電路

從圖1中我們可以很明顯的看出，PLC的輸出口被分成了兩個(gè)部分，其中一個(gè)專門用作PLC的遠(yuǎn)程控制；而另一個(gè)則被用作是PLC的總線構(gòu)成。其中，Y0-Y17構(gòu)成了數(shù)據(jù)線DB，Y20-Y25構(gòu)成了地址線，這個(gè)地址線和PLC的芯片82C55相互連接，圖中的Y27是整個(gè)PLC系統(tǒng)的輸出控制線，同時(shí)，Y27還是單片機(jī)的輸入和輸出信號(hào)。從該圖中，我們不難看出，82C55是PLC總線以及單片機(jī)的載體，通過82C55可以將單片機(jī)以及PLC軟件系統(tǒng)精密的聯(lián)系在一起。當(dāng)該系統(tǒng)讀入信息之后，所有的信息都是PLC的輸出數(shù)據(jù)總線，而所有信息的讀寫操作都是由單片機(jī)來完成的。液晶顯示器的接口是根據(jù)顯示器的接口控制要求而精心設(shè)計(jì)的，液晶顯示器會(huì)通過單片機(jī)以及PLC控制接口。從圖中我們可以看出，PLC實(shí)際上有兩組線路，分別是單機(jī)片的高速總線以及PLC軟件系統(tǒng)的低速總線。無論是哪種總線，它們都必須經(jīng)過82C55作為載體，實(shí)現(xiàn)最終的數(shù)據(jù)傳輸。

二、可編程控制器的時(shí)序配合以及結(jié)構(gòu)

若要是想讓數(shù)據(jù)順利的傳輸出去，那么PLC的總線則必須按照時(shí)序關(guān)系來進(jìn)行。對(duì)于可編程控制器而言，它的掃描速度非常慢，其數(shù)據(jù)和信息只有在掃描周期結(jié)束之后，才可以得出一組新數(shù)據(jù)，其工作效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及單片機(jī)的工作效率，為了保證PLC的工作效率，只有通過芯片接口，讓兩總線之間的信息能夠相互傳輸。假如在PLC軟件系統(tǒng)中，有一個(gè)新信息等待輸出，那么圖中的Y27便會(huì)向單片機(jī)發(fā)出輸出信息信號(hào)，而單片機(jī)會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)反饋輸出信息，執(zhí)行PLC信息的輸出程序。從圖2可編程控制器和單片機(jī)的時(shí)序圖中我們可以直觀的看出，Y17是PLC的控制信號(hào)，同時(shí)也是單片機(jī)中斷外設(shè)的申請(qǐng)信號(hào)；從之前的論述中我們知道，PLC的數(shù)據(jù)輸出信號(hào)非常慢，當(dāng)單片機(jī)在讀入數(shù)據(jù)時(shí)，為了使其更加準(zhǔn)確，當(dāng)單片機(jī)在中斷程序的過程中，一般會(huì)盡量延遲2-4MS，當(dāng)所有的信息和數(shù)據(jù)相對(duì)平穩(wěn)之后，單片機(jī)再通過82C55作為載體，讀入數(shù)據(jù)。這樣做的目的是為了讓可編程控制器的數(shù)據(jù)和信息更加穩(wěn)定，便于單片機(jī)更加準(zhǔn)確的讀入信息。

三、點(diǎn)陣液晶顯示器和可編程控制器

點(diǎn)陣液晶顯示器一般有80000個(gè)顯示點(diǎn)，每10個(gè)顯示點(diǎn)便會(huì)構(gòu)成一個(gè)字節(jié)，每一行有50個(gè)字節(jié)，從總數(shù)上講，一共有9700個(gè)字節(jié)。這種顯示模塊的用途非常廣泛，既可以用來顯示圖形，也可以用來顯示字符和數(shù)據(jù)。其中，漢字以及數(shù)據(jù)的點(diǎn)陣形式為24×24以及72×72等。對(duì)于點(diǎn)陣液晶顯示器的接口而言，它的接口有15跟，每一根都和可編程控制器直接相連。對(duì)于點(diǎn)陣顯示器而言，有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn)，即：其內(nèi)部具有功能強(qiáng)大的I/O緩沖器；而且自身的容量也非常大，在存儲(chǔ)器的選擇方面，種類也相對(duì)較多，例如有隨機(jī)存儲(chǔ)器以及只讀存儲(chǔ)器等等。

圖3是整個(gè)點(diǎn)陣液晶顯示器的指令集，從指令集中我們可以直觀的看出，點(diǎn)陣液晶顯示器除了一般顯示器所具備的原始地址、顯示、列數(shù)以及分?jǐn)?shù)等普遍的信息數(shù)據(jù)以外，還有一個(gè)其他顯示器所無法做到的功能，那就是設(shè)置光標(biāo)，通過對(duì)顯示器的光標(biāo)進(jìn)行設(shè)置，可以使控制變得更加簡單、易于客戶操作，在對(duì)顯示器進(jìn)行編程時(shí)，也較為方便。

四、可編程控制器線路接口的設(shè)計(jì)

單從軟件方面上講，可編程控制器大致可以將其分成兩種軟件系統(tǒng)，一種是PLC軟件系統(tǒng)，另一種則是單片機(jī)軟件系統(tǒng)。PLC軟件系統(tǒng)主要是過程控制，而單片機(jī)軟件系統(tǒng)主要是總線控制軟件。僅對(duì)于單片機(jī)軟件系統(tǒng)而言，又可以將其細(xì)分為三種，即總線時(shí)序配合軟件、點(diǎn)陣顯示器接口控制軟件以及其他軟件。

（一）可編程控制器（PLC）總線設(shè)計(jì)

從上圖中我們可以很明顯的看出，可編程控制器主要是由三種不同的部分組成，分別是：發(fā)出信號(hào)程序、地址組成程序以及地址信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出程序。

如果把地址數(shù)據(jù)信號(hào)放在所有程序之首，那么這些控制信號(hào)便很容易實(shí)現(xiàn)。可編程序控制器所控制的，一般都是順序開關(guān)量。當(dāng)可編程序在對(duì)這些數(shù)據(jù)以及信息進(jìn)行控制的過程時(shí)，所有的參數(shù)都會(huì)被確定好了的，每一位參數(shù)都有預(yù)設(shè)。

（二）可編程序控制器和單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)

通過以上的論述中我們可以得出一個(gè)結(jié)論，即單片機(jī)的接口是通過PLC的時(shí)序配合來進(jìn)行控制的。通過中斷服務(wù)程序可以對(duì)PLC的信息以及各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，這對(duì)于單片機(jī)的電路以及點(diǎn)陣液晶顯示器的總體框架而言，具有通用性。

（三）單片機(jī)和PLC的控制接口

從整體性能上講，單片機(jī)和PLC的控制接口主要分為顯示內(nèi)容的子程序、控制器的初始化、漢字顯示程序以及刷新顯示程序等等。其中PLC的初始化程序會(huì)根據(jù)之前所述的指令集，對(duì)顯示器的行列數(shù)以及顯示方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，與此同時(shí)，還會(huì)對(duì)顯示器的光標(biāo)以及原始地址進(jìn)行設(shè)計(jì)。

當(dāng)PLC的主程序在對(duì)顯示程序進(jìn)行使用之前，會(huì)根據(jù)情況判定是否有新的數(shù)據(jù)或信息傳輸進(jìn)來，假設(shè)有新信息或者數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)來，則會(huì)顯示出其中的子程序。跳過顯示程序，自動(dòng)執(zhí)行其他程序。

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