十字路口交通燈畢業(yè)論文.doc

目錄緒論第一章 PLC的介紹 一 PLC的基本知識(shí) 1.1 PLC產(chǎn)生的定義 1.2 PLC的基本組成 1.3 PLC的基本工作原理 1.4 PLC的特點(diǎn) 1.5 PLC的應(yīng)用與背景 1.6 PLC的發(fā)展 1.7 PLC的主要功能第二章 課題的介紹 2.1 交通燈的發(fā)展概 2.2 課題的背景與意義 2.3 現(xiàn)在城市路口交通燈控制技術(shù)現(xiàn)狀第三章 應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)十字路口交通燈 3.1 PLC的選型和定時(shí)器 3.1.1 PLC的選型 3.1.2 定時(shí)器 3.2 計(jì)數(shù)器.譯碼及顯示 3.2.1計(jì)數(shù)器 3.1.2 譯碼及顯示 3.3 PLC工作原理及正常時(shí)數(shù)碼管顯示 3.3.1 PLC工作原理 3.3.2 正常時(shí)數(shù)碼管顯示 3.4 PLC控制系統(tǒng)I/O分配 3.5 十字路口各階段語句表 3.5.1 正常情況下語句表 3.5.2 一道有車下的語句表 3.5.3 發(fā)生意外時(shí)的語句表 3.6 十字路口交通燈的接線圖（見附錄1） 3.7 十字路口交通燈控制的時(shí)序圖 3.8 十字路口交通燈的梯形圖（見附錄2） 3.9 運(yùn)行效果 總結(jié)致謝 參考文獻(xiàn) 摘 要交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。為了實(shí)現(xiàn)交通道路的管理，力求交通管理先進(jìn)性、科學(xué)化。本文用可編程控制器實(shí)現(xiàn)交通燈管制的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單、經(jīng)濟(jì)，能夠有效地疏導(dǎo)交通，提高交通路口的通行能力。分析現(xiàn)代城市交通控制與管理問題的現(xiàn)狀，結(jié)合交通的實(shí)際情況，闡述了交通燈控制系統(tǒng)的工作原理，給出了一種簡單實(shí)用的城市交通燈控制系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方案。PLC可編程序控制器是以微處理器為基礎(chǔ),綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)發(fā)展而來的一種新型工業(yè)控制裝置。它具有結(jié)構(gòu)簡單、編程方便、可靠性高等優(yōu)點(diǎn),已廣泛用于工業(yè)過程和位置的自動(dòng)控制中。據(jù)統(tǒng)計(jì),可編程控制器是工業(yè)自動(dòng)化裝置中應(yīng)用最多的一種設(shè)備。專家認(rèn)為,可編程控制器將成為今后工業(yè)控制的主要手段和重要的基礎(chǔ)設(shè)備之一,PLC、機(jī)器人、CAD/CAM將成為工業(yè)生產(chǎn)的三大支柱。由于PLC具有對使用環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特性,同時(shí)其內(nèi)部定時(shí)器資源十分豐富,可對目前普遍使用的“漸進(jìn)式”信號(hào)燈進(jìn)行精確控制,特別對多岔路口的控制可方便地實(shí)現(xiàn)。關(guān)鍵詞：交通燈；PLC；程序；設(shè)計(jì) AbstractThe emergence of the traffic lights, traffic to control, for facilitating traffic flow, improve traffic capacity, reduce the number of traffic accidents have obvious effect. In order to realize the traffic management, and strive to traffic management advanced and scientific. This paper PLC controlled traffic control system, the system is simple, economy, can efficiently facilitating traffic, improve traffic capacity of traffic intersection. This paper analyses the modern urban traffic control and management problems, based on the status of the actual situation of traffic, this paper expounds the working principle of traffic control system, this paper gives a simple and practical urban traffic control system design scheme of PLC. PLC programmable controller based on microprocessor, integrated computer technology, automatic control technology and communication technology developed a new type of industrial control device. convenient already widely used in industrial processes and position in the automatic control. According to statistics, programmable controller is used in industrial automation devices most kind equipment. Experts think, programmable controller will become the main means and industrial control one of important basic equipment, PLC, robots, CAD/CAM will be three pillar industrial production. Due to use of PLC has the characteristics of environmental adaptable, and its internal timer is very rich in resources, but the current widely used progressive lights, especially for precise control more than the crossway control can be easily realized. Keywords: traffic lights; PLC; Program; design 緒 論 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市交通問題越來越引起人們的關(guān)注。人、車、路三者關(guān)系的協(xié)調(diào)，已成為交通管理部門需要解決的重要問題之一。城市交通控制系統(tǒng)是用于城市交通數(shù)據(jù)監(jiān)測、交通信號(hào)燈控制與交通疏導(dǎo)的計(jì)算機(jī)綜合管理系統(tǒng)，它是現(xiàn)代城市交通監(jiān)控指揮系統(tǒng)中最重要的組成部分。 不同的城市有不同城市的問題，但共性就是混合交通流問題。在交叉口如何解決混合交通流中的相互影響或彼此的相互影響，就是解決問題的關(guān)鍵！隨著我國城市化建設(shè)的發(fā)展，越來越多的新興城市的出現(xiàn)，使得城市的交通成為了一個(gè)絕對主要的問題。同時(shí)隨著我國經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)步發(fā)展，隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，人民的生活水平日漸提高，越來越多的汽車進(jìn)入尋常老百姓的家庭，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前我國城市里的十字路口交通系統(tǒng)大都采用定時(shí)來控制(不排除繁忙路段或高峰時(shí)段用交警來取代交通燈的情況)，這樣必然產(chǎn)生如下弊端:當(dāng)某條路段的車流量很大時(shí)卻要等待紅燈，而此時(shí)另一條是空道或車流量相對少得多的道卻長時(shí)間亮的是綠燈，這種多等少的尷尬現(xiàn)象是未對實(shí)際情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控所造成的，不僅讓司機(jī)乘客怨聲載道，而且對人力和物力資源也是一種浪費(fèi)2。 單片基控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)硬件和軟件均要設(shè)計(jì)，抗干擾性能差，不通用，并且需要有接口電路與之配套，價(jià)格中等，制造較難。程序的設(shè)計(jì)中，分析控制交通的多種原理，用傳統(tǒng)的方法實(shí)現(xiàn)難度較大，所以使用可編程控制器，其主要原因是因?yàn)镻LC具有簡單易懂、操作方便、可靠性高、通用靈活、體積小、使用壽命長等一系列的優(yōu)點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)介紹了應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)十字路口交通信號(hào)燈的自動(dòng)控制。通過對交通信號(hào)燈的控制要求分析，對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了軟、硬件設(shè)計(jì)，并通過實(shí)驗(yàn)證明該系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行可靠，具有很高的實(shí)用價(jià)值。 第一章 PLC的介紹 PLC的基本知識(shí)1.1 PLC產(chǎn)生和定義1968年由美國通用汽車公司（GE）提出，1969年有美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制成功，有邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)算功能稱為PLC（programmable logic controller）。 80年代，由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC采用通用微處理器為核心，功能擴(kuò)展到各種算術(shù)運(yùn)算，PLC運(yùn)算過程控制并可與上位機(jī)通訊、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。被稱為PC（programmable controller）即可編程控制器。國際電工委員會(huì)（IEC）1987年頒布的可編程邏輯控制器的定義如下： “可編程邏輯控制器是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置，是帶有存儲(chǔ)器、可以編制程序的控制器。它能夠存儲(chǔ)和執(zhí)行命令，進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。可編程控制器及其有關(guān)的外圍設(shè)備，都應(yīng)按易于工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體、易于擴(kuò)展其功能的原則設(shè)計(jì)3。 1.2 PLC的基本組成目前，可編程控制器的產(chǎn)品很多，不同的廠家生產(chǎn)的PLC以及同一家生產(chǎn)的不同型號(hào)的PLC其結(jié)構(gòu)個(gè)不相同，但就其工作原理而言，是大致相同的。它們都是以微處理器為核心的結(jié)構(gòu)，其功能的實(shí)現(xiàn)不僅基于硬件的作用，而更靠軟件的支持。PLC的主機(jī)由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（EPROM、ROM）、輸入/輸出模塊、外設(shè)I/O接口、通信接口及電源組成。下面分別介紹PLC各組成部分及作用4。輸出電路編程器輸入電路中央處理器（CPU）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用戶程序存儲(chǔ)器電源 圖1.1 PLC硬件結(jié)構(gòu)組成框圖1.3 PLC的基本工作原理PLC是一種存儲(chǔ)程序的控制器。用戶根據(jù)某一對象的具體控制要求，編好程序后，程器將程序編鍵入PLC的用戶存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)。PLC的控制功能就是運(yùn)用用戶程序來實(shí)現(xiàn)的。 PLC運(yùn)行程序的方式與微型機(jī)算計(jì)相比有較大的不同，微型計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，一旦執(zhí)行到END指令，程序運(yùn)行結(jié)束。而PLC從0000存儲(chǔ)地址所存放的第一條擁護(hù)指令開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)的情況下，按存儲(chǔ)地址好遞增的方向順序執(zhí)行擁護(hù)程序，直到END指令結(jié)束。然后再從頭開始，并周而復(fù)始的重復(fù)，直至到停機(jī)或運(yùn)行（RUN）切換到停止（STOP）工作狀態(tài)。我們把PLC這種執(zhí)行程序的方式成為掃描工作方式。每掃描完一次程序就構(gòu)成一個(gè)掃描周期。另外，PLC對輸出，輸出信號(hào)的處理與微型機(jī)算機(jī)不同 。微型機(jī)算機(jī)對輸出、輸出信號(hào)實(shí)時(shí)處理。而PLC對輸出、輸出信號(hào)是集中批處理。PLC掃描工作方式分為三個(gè)階段：輸出采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新5。1.4 PLC的特點(diǎn)PLC是綜合繼電器接觸器控制的優(yōu)點(diǎn)及計(jì)算機(jī)靈活、方便的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)制造和發(fā)展的,這就使PLC具有許多其他控制器所無法相比的優(yōu)點(diǎn)。1) 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)2）通用性強(qiáng)，使用方便3) 采用模塊化結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)組合靈活方便4) 編程語言簡單、易學(xué)，便于掌握5) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期短6) 對生產(chǎn)工藝改變適應(yīng)性強(qiáng)7) 安裝簡單、調(diào)試方便、維護(hù)工作量小8）體積小、重量輕、功耗低 1.5 PLC的應(yīng)用與前景為了適應(yīng)市場的各方面的需求,各生產(chǎn)廠家對PLC不斷進(jìn)行改進(jìn),推出功能更加強(qiáng)大、結(jié)果更加完美的新產(chǎn)品。這些新產(chǎn)品總體來說，朝兩個(gè)方向發(fā)展：一個(gè)向超小型、專用化和低價(jià)格的方向發(fā)展，以進(jìn)行單機(jī)控制；另一個(gè)是向大型化、高速化、多功能化和分布式全自動(dòng)網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，以適應(yīng)現(xiàn)代化的大型工廠、企業(yè)自動(dòng)化的需要6。1.6 PLC的發(fā)展早在19世紀(jì)，人們就開始研究交通信號(hào)，用信號(hào)指揮車通行，控制車輛進(jìn)出交叉口的次序。據(jù)文獻(xiàn)記述，早在1868年，英國倫敦的威斯特明斯特(Westminster)街就安裝了紅、綠色兩色的交通信號(hào)燈。到1917年，美國的鹽湖城開始使用由人工控制的紅、黃、綠3色的信號(hào)燈。1925年，這種由人工控制的3色信號(hào)燈也首次出現(xiàn)在英國倫敦的皮克的時(shí)路口。次年，英國人研制出了自己的自動(dòng)控制信號(hào)機(jī)。道路通交通系統(tǒng)是一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市的主要組成部份，這個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況如何，直接反映了一個(gè)地區(qū)、一個(gè)城市的現(xiàn)代化管理水平。在這一系統(tǒng)中，道路不僅僅是易變化的部分，而其它組成部分則存在著較大的可變性和隨機(jī)性。只有對這一系統(tǒng)的組成及其運(yùn)行機(jī)理進(jìn)行科學(xué)客觀的分析研究，對能制定出科學(xué)有效的管理和控制對策，從而保障系統(tǒng)的有效運(yùn)行。近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)控制檢測日新月益更新。在實(shí)時(shí)檢測和自動(dòng)控制的PLC應(yīng)用系統(tǒng)中，PLC往往是作為一個(gè)核心部件來使用，僅PLC方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)，以及針對具體應(yīng)用對象特點(diǎn)的軟件結(jié)合，加以完善。交通信號(hào)燈的出現(xiàn)，使交通得以有效管制，對于疏導(dǎo)交通流量、提高道路通行能力，減少交通事故有明顯效果。隨著中國加入WTO，我們不但要在經(jīng)濟(jì)、文化、科技等各方面與國際接軌，在交通控制方面也應(yīng)與國際接軌。PLC在世界各地得到了廣泛應(yīng)用，同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。 作為離散控的制的首選產(chǎn)品，PLC在二十世紀(jì)八十年代至九十年代得到了迅速發(fā)展，世界范圍內(nèi)的PLC年增長率保持為20%30%。隨著工廠自動(dòng)化程度的不斷提高和PLC市場容量基數(shù)的不斷擴(kuò)大，近年來PLC在工業(yè)發(fā)達(dá)國家的增長速度放緩。但是，在中國等發(fā)展中國家PLC的增長十分迅速。綜合相關(guān)資料，2004年全球PLC的銷售收入為100億美元左右，在自動(dòng)化領(lǐng)域占據(jù)著十分重要的位置。 PLC是由摸仿原繼電器控制原理發(fā)展起來的，二十世紀(jì)七十年代的PLC只有開關(guān)量邏輯控制，首先應(yīng)用的是汽車制造行業(yè)。它以存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和運(yùn)算等操作的指令；并通過數(shù)字輸入和輸出操作，來控制各類機(jī)械或生產(chǎn)過程。用戶編制的控制程序表達(dá)了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入PLC的用戶程序存儲(chǔ)器中。運(yùn)行時(shí)按存儲(chǔ)程序的內(nèi)容逐條執(zhí)行，以完成工藝流程要求的操作。PLC的CPU內(nèi)有指示程序步存儲(chǔ)地址的程序計(jì)數(shù)器，在程序運(yùn)行過程中，每執(zhí)行一步該計(jì)數(shù)器自動(dòng)加1， 程序從起始步（步序號(hào)為零）起依次執(zhí)行到最終步（通常為END指令），然后再返回起始步循環(huán)運(yùn)算。PLC每完成一次循環(huán)操作所需的時(shí)間稱為一個(gè)掃描周期。不同型號(hào)的PLC，循環(huán)掃描周期在1微秒到幾十微秒之間。PLC用梯形圖編程，在解算邏輯方面，表現(xiàn)出快速的優(yōu)點(diǎn)，在微秒量級，解算1K邏輯程序不到1毫秒。它把所有的輸入都當(dāng)成開關(guān)量來處理，16位（也有32位的）為一個(gè)模擬量。大型PLC使用另外一個(gè)CPU來完成模擬量的運(yùn)算。把計(jì)算結(jié)果送給PLC的控制器。 相同I/O點(diǎn)數(shù)的系統(tǒng)，用PLC比用DCS，其成本要低一些（大約能省40%左右）。PLC沒有專用操作站，它用的軟件和硬件都是通用的，所以維護(hù)成本比DCS要低很多。一個(gè)PLC的控制器，可以接收幾千個(gè)I/O點(diǎn)（最多可達(dá)8000多個(gè)I/O）。如果被控對象主要是設(shè)備連鎖、回路很少，采用PLC較為合適。PLC由于采用通用監(jiān)控軟件，在設(shè)計(jì)企業(yè)的管理信息系統(tǒng)方面，要容易一些。 近10年來，隨著PLC價(jià)格的不斷降低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來越多的中小設(shè)備開始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國的應(yīng)用增長十分迅速。隨著中國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期內(nèi)PLC在我國仍將保持高速增長勢頭。 通用PLC應(yīng)用于專用設(shè)備時(shí)可以認(rèn)為它就是一個(gè)嵌入式控制器，但PLC相對一般嵌入式控制器而方具有更高的可靠性和更好的穩(wěn)定性。實(shí)際工作中碰到的一些用戶原來采用嵌入式控制器，現(xiàn)在正逐步用通用PLC或定制PLC取代嵌入式控制器(在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，可編程控制器(PLC)作為自動(dòng)控制的三大技術(shù)支柱（PLC、機(jī)器人、CAD/CAM）之一，成為大多數(shù)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)備基礎(chǔ)。由于綜合了計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化技術(shù)，使它發(fā)展日新月異，大大超過其出現(xiàn)時(shí)的技術(shù)水平。它不但可以很容易地完成邏輯、順序、定時(shí)、計(jì)數(shù)、數(shù)字運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理等功能，而且可以通過輸入輸出接口建立與各類生產(chǎn)機(jī)械數(shù)字量和模擬量的聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。特別是超大規(guī)模集成電路的迅速發(fā)展以及信息、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的到來，擴(kuò)展了PLC的功能，使它具有很強(qiáng)的聯(lián)網(wǎng)通訊能力，從而更廣泛地應(yīng)用于眾多行業(yè)。1. 向高性能、高速度、大容量發(fā)展大型PLC大多采用CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度、大容量發(fā)展。ANA系列PLC使用了世界上第一個(gè)在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)PLC全部功能的32位微處理器、即順序控制芯片，其掃描時(shí)間為每條基本指令0.15us。2. 增強(qiáng)小型PLC的功能小型PLC一般指I/O點(diǎn)數(shù)小于256的PLC，大多數(shù)采用整體結(jié)構(gòu)，小型PLC價(jià)格便宜，性價(jià)比不斷提高，很使用單機(jī)自動(dòng)化，或組成分布式系統(tǒng)。近年來，PLC廠商不斷推出功能更強(qiáng)的小型PLC，更新?lián)Q代的周期越來越短。除了開關(guān)量邏輯控制功能以外，現(xiàn)代小型PLC還具有中斷功能、脈沖捕獲功能、內(nèi)置的實(shí)時(shí)鐘、用EEPROM代替RAM和鋰電池，使PLC成為完成完全免維護(hù)的設(shè)備，將過去許多需要特殊功能模塊完成的功能軟件化，如用PID指令實(shí)現(xiàn)PID控制，用定位控制實(shí)現(xiàn)位置控制。各PLC廠家近年來推出一些價(jià)格便宜的專用人機(jī)接口裝置，用來監(jiān)視PLC的內(nèi)部變量和修改參數(shù)。與西門子S7-200配套的TD200文本顯器可顯示兩行中文，每行10或20個(gè)字符，可用S7-200編程軟件設(shè)置TD200的顯示內(nèi)容。3. 不斷提高編程軟件的功能（1）編程軟件日益普及（2）編程軟件功能不斷完善（3）編程語言的標(biāo)準(zhǔn)化（4） 編程軟件配備仿真功能，如西門子S7-200與STEP7編程軟件配套使用的S7-PLCSIM仿真軟件。（5） 通訊功能的增強(qiáng)和標(biāo)準(zhǔn)化（6）PLC的軟件化與PLC 1.7 PLC的主要功能 1. 邏輯控制功能 邏輯控制功能實(shí)際上就是位處理功能，是PLC的基本功能之一。PLC設(shè)置有“與”（AND）、“或”（OR）、“非”（NOT）等邏輯指令，根據(jù)外部現(xiàn)場（開關(guān)、按鈕或其它傳感器）的狀態(tài)，根據(jù)指定的邏輯進(jìn)行運(yùn)算處理后，將結(jié)果輸出到現(xiàn)場的被控對象（電磁閥、電機(jī)等）。因此，PLC可代替繼電器進(jìn)行開關(guān)控制，完成接點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)、串并聯(lián)、并串聯(lián)等各種連接。另外，在PLC中一個(gè)邏輯位的狀態(tài)可以無限次的使用，邏輯關(guān)系的修改和變更也十分方便。2. 定時(shí)控制功能 定時(shí)控制功能是PLC的基本功能之一。PLC中有許多可供用戶使用的定時(shí)器，其功能類似于繼電器線路中的時(shí)間繼電器。定時(shí)器的設(shè)定值（定時(shí)時(shí)間）可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中根據(jù)需要進(jìn)行修改，使用方便靈活。程序執(zhí)行時(shí)，PLC將根據(jù)用戶用定時(shí)器指令指定的定時(shí)器對某個(gè)操作進(jìn)行限時(shí)或延時(shí)控制，以滿足生產(chǎn)工藝的要求。3. 計(jì)數(shù)控制功能 計(jì)數(shù)控制功能是PLC的基本功能之一。PLC為用戶提供了許多計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器記到某一個(gè)數(shù)時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)信號(hào)，利用該狀態(tài)信號(hào)實(shí)現(xiàn)對某個(gè)操作的計(jì)數(shù)控制。計(jì)數(shù)器的設(shè)定值可以在編程時(shí)設(shè)定，也可以在運(yùn)行過程中進(jìn)行修改。程序執(zhí)行時(shí)，PLC將根據(jù)用戶用計(jì)數(shù)器指令指定的計(jì)數(shù)器對某個(gè)控制信號(hào)的狀態(tài)改變次數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，以完成對某個(gè)計(jì)數(shù)過程的計(jì)數(shù)控制。4. 步進(jìn)控制功能 PLC為用戶提供了若干個(gè)移位寄存器，可以實(shí)現(xiàn)由時(shí)間、計(jì)數(shù)或其他指定邏輯信號(hào)為轉(zhuǎn)步條件的步進(jìn)控制。即在一道工序完成以后，在轉(zhuǎn)步條件控制下，自動(dòng)進(jìn)行下一道工序。有些PLC還專門設(shè)置了用于步進(jìn)控制的步進(jìn)指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用都極為方便。5. 數(shù)據(jù)處理功能 PLC大部分都具有數(shù)據(jù)處理功能，可以實(shí)現(xiàn)算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)移位、數(shù)制轉(zhuǎn)換、譯碼編碼等操作。中、大型PLC數(shù)據(jù)處理功能更加齊全，可完成開方、PID運(yùn)算、浮點(diǎn)運(yùn)算等操作，還可以和CRT、打印機(jī)相聯(lián)、實(shí)現(xiàn)程序、數(shù)據(jù)的顯示的打印。6. 回路控制功能 有些PLC具有A/D、D/A轉(zhuǎn)換功能，可以方便完成對模擬量的控制和調(diào)節(jié)。7. 通訊聯(lián)網(wǎng)功能 有些PLC采用通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程I/O控制、多臺(tái)PLC之間的同位鏈接、PLC與計(jì)算機(jī)之間的通訊等。8. 監(jiān)控功能 PLC設(shè)置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能，利用編程器或監(jiān)視器，操作人員對PLC有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視。利用編程器可以調(diào)整定時(shí)器、計(jì)數(shù)器的設(shè)定值和當(dāng)前值，并可以根據(jù)需要改變PLC內(nèi)部邏輯信號(hào)的狀態(tài)及數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，為調(diào)試和維護(hù)提供了極大的方便。9. 停電記憶功能 PLC內(nèi)部的部分存儲(chǔ)器所使用的RAM設(shè)置了停電保持器件（如備用電池等），以保證存儲(chǔ)器中信息能夠長期保存。利用某些記憶指令，可以對工作狀態(tài)進(jìn)行記憶，以保持PLC斷電后的數(shù)據(jù)內(nèi)容不變。PLC電源恢復(fù)后，可以在原工作基礎(chǔ)上繼續(xù)工作。10. 故障診斷功能 PLC可以對系統(tǒng)構(gòu)成、某些硬件狀態(tài)、指令的合法性等進(jìn)行自診斷，發(fā)現(xiàn)異常情況，發(fā)出報(bào)警并顯示錯(cuò)誤類型，如屬嚴(yán)重錯(cuò)誤則自動(dòng)終止運(yùn)行。PLC的故障自診斷功能大大提高了PLC控制系統(tǒng)的安全性和可維護(hù)性。 第二章 課題的介紹2.1 交通燈的發(fā)展概述道路交通信號(hào)燈是交通安全產(chǎn)品中的一個(gè)類別，是為了加強(qiáng)道路交通管理，減少交通事故的發(fā)生，提高道路使用效率，改善交通狀況的一種重要工具。適用于十字、丁字等交叉路口，由道路交通信號(hào)控制機(jī)控制，指導(dǎo)車輛和行人安全有序地通行交通信號(hào)燈的種類有:機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈,人行橫道信號(hào)燈,非機(jī)動(dòng)車道信號(hào)燈,方號(hào)燈是交通信號(hào)指揮中的重要組成部分，是道路交通的基本語言。交通信號(hào)燈由紅燈（表示禁止通行）、綠燈（表示允許通行）、黃燈（表示警示）組成。分為：機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、非機(jī)動(dòng)車信號(hào)燈、人行橫道信號(hào)燈、車道信號(hào)燈、方向指示信號(hào)燈、閃光警告信號(hào)燈、道路與鐵路平面交叉道口信號(hào)燈。廣泛用于公路交叉路口，彎道、橋梁等存有安全隱患的危險(xiǎn)路段，指揮司機(jī)或行人交通，促進(jìn)交通暢通，避免交通事故和意外事故發(fā)生。向指示信號(hào)燈,移動(dòng)式交通信號(hào)燈,太陽能閃光警告信號(hào)燈,收費(fèi)站天棚信號(hào)燈.紅綠燈的歷史其實(shí)并不復(fù)雜。從最初發(fā)明時(shí)的手牽皮帶轉(zhuǎn)動(dòng)燈箱，到20世紀(jì)開始的電氣控制，從采用計(jì)算機(jī)控制到電子監(jiān)控感應(yīng)，其發(fā)展不超過150年1859年10月，英國一位紡紗工人想出一個(gè)用燈光顏色控制交通的辦法，他制造了一盞有活動(dòng)遮沿設(shè)備的油燈帶到倫敦，可惜這個(gè)發(fā)明并未引起政府重視，后來由于英國議會(huì)大廈前時(shí)常出現(xiàn)馬車撞人事故，人們才再次重拾這項(xiàng)發(fā)明世界上第一盞正式投入使用的交通信號(hào)燈出現(xiàn)在1868年12月10日，這盞身高 7米，由德?哈特設(shè)計(jì)的紅綠兩色煤氣燈出現(xiàn)在議會(huì)大廈前的十字路口。一位警察手持長桿牽動(dòng)皮帶轉(zhuǎn)換紅綠兩色：紅燈停，綠燈行。據(jù)說，英國人之所以選擇這樣的顏色，是因?yàn)樵诋?dāng)時(shí)的英國，婦女著紅裝代表已婚，綠裝代表未婚?？上У氖?，這盞燈的歷史只有23天，中斷的原因是煤氣燈突然爆炸使一位警察殉職。交通信號(hào)燈便在美國人的系統(tǒng)性實(shí)驗(yàn)中不斷進(jìn)化，1914年，克里夫蘭市率先在街道中恢復(fù)交通信號(hào)燈，隨后紐約、芝加哥等城市也開始出現(xiàn)。這時(shí)的交通信號(hào)燈已從煤氣進(jìn)化為電氣，這與現(xiàn)代的交通信號(hào)燈已經(jīng)沒有多少差距，除了信號(hào)燈本身，美國人還完善了信號(hào)控制系統(tǒng)，1917年，美國鹽湖市開始使用聯(lián)動(dòng)式信號(hào)系統(tǒng)，他們把六個(gè)交叉路口作為一個(gè)系統(tǒng)，以人工方式加以集中控制。美國還最早使用車輛感應(yīng)式控制器，20世紀(jì)30年代，他們已經(jīng)開始根據(jù)檢測器測量的交通流量來調(diào)整綠燈時(shí)間的長短，到了50年代，美國人已經(jīng)運(yùn)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)調(diào)節(jié)紅綠燈，并逐漸完善為今天的智能交通系統(tǒng)。除了1926年英國人發(fā)明自動(dòng)化控制器管理紅綠燈外，20世紀(jì)早期的主要技術(shù)進(jìn)步都是美國人帶來的，美國專利商標(biāo)局專利數(shù)據(jù)庫顯示，從1910年11月29日到 1913年11月20日之間，共有60項(xiàng)與交通信號(hào)燈有關(guān)的發(fā)明獲得專利。而還有很多由警察等公共部門創(chuàng)造的技術(shù)，沒有申請專利1961年，心理學(xué)家卡爾?佩格勞為東德交通部設(shè)計(jì)了一種新的行人信號(hào)燈，與現(xiàn)在我們使用的人型信號(hào)燈不同的是，卡爾?佩格勞的設(shè)計(jì)中，原本單調(diào)的圖案，不但變成了一個(gè)站立的和一個(gè)行走的行人形象，而且兩人體型肥胖，帶著帽子，動(dòng)作略顯夸張。比起呆板木訥的西德紅綠燈小人，東德的小人面積更大，手臂和腿部更為突出，傳遞的視覺信號(hào)更為明顯，形象也更可愛。這個(gè)信號(hào)燈于1969年首次出現(xiàn)在東柏林的弗里德里希大街和菩提樹下大街的十字路口，受到政府的認(rèn)可和民眾的喜愛，并很快推廣到全東德，不但出現(xiàn)在街頭，還出現(xiàn)在學(xué)生的教材中。2.2. 課題背景及意義 交通信號(hào)燈發(fā)展至今在燈光表示上已經(jīng)基本能完全能適應(yīng)道路的所有的狀況，綠燈信號(hào)是準(zhǔn)許通行信號(hào)。按交通安全法實(shí)施條例規(guī)定：綠燈亮 時(shí)，準(zhǔn)許車輛、行人通行，但轉(zhuǎn)彎的車輛不準(zhǔn)妨礙被放行的直行車輛和行人通行。紅燈信號(hào)是絕對禁止通行信號(hào)。紅燈亮?xí)r，禁止車輛通行。右轉(zhuǎn)彎車輛在不妨礙被放行的車輛和行人通行的情況下，可以通行。紅燈信號(hào)是帶有強(qiáng)制意義的禁行信號(hào)，遇此信號(hào)時(shí)，被禁行車輛須停在停止線以外，被禁行的行人須在人行道邊等候放行；機(jī)動(dòng)車等候放行時(shí)，不準(zhǔn)熄火，不準(zhǔn)開車門，各種車輛駕駛員不準(zhǔn)離開車輛；自行車左轉(zhuǎn)彎不準(zhǔn)推車從路口外邊繞行，直行不準(zhǔn)用右轉(zhuǎn)彎方法繞行。黃燈亮?xí)r，已越過停止線的車輛，可以繼續(xù)通行。黃燈信號(hào)的含義介于綠燈信號(hào)和紅燈信號(hào)之間，既有不準(zhǔn)通行的一面，又有準(zhǔn)許通行的一面。黃燈亮?xí)r，警告駕駛?cè)撕托腥送ㄐ袝r(shí)間已經(jīng)結(jié)束，馬上就要轉(zhuǎn)換為紅燈，應(yīng)將車停在停止線后面，行人也不要進(jìn)入人行橫道。但車輛如因距離過近不便停車而越過停止線時(shí)，可以繼續(xù)通行。已在人行橫道內(nèi)的行人要視來車情況， 或盡快通過，或原地不動(dòng)，或退回原處。為持續(xù)閃爍的黃燈，提示車輛、行人通行時(shí)注意瞭望，確認(rèn)安全后通過。這種燈沒有控制交通先行和讓行的作用，有的懸于路口上空，有的在交通信號(hào)燈夜間停止使用后僅用其中的黃燈加上閃光，以提醒車輛、行人注意前方是交叉路口，要謹(jǐn)慎行駛，認(rèn)真觀望，安全通過。在閃光警告信號(hào)燈閃爍的路口，車輛、行人通行時(shí)，即要遵守確保安全的原則，同時(shí)還應(yīng)遵守沒有交通信號(hào)或交通標(biāo)志控制路口的通行規(guī)定。方向信號(hào)燈是指揮機(jī)動(dòng)車行駛方向的專用指示信號(hào)燈，通過不同的箭頭指向，表示機(jī)動(dòng)車直行、左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)。它由紅色、黃色、綠色箭頭圖案組成。車道燈由綠色箭頭燈和紅色形燈組成，設(shè)在可變車道上，只對本車道起作用。綠色箭頭燈亮?xí)r，準(zhǔn)許本車道車輛按指示方向通行；紅色叉形燈或者箭頭燈亮?xí)r，禁止本車道車輛通行。人行橫道燈由紅、綠兩色燈組成。在紅燈鏡面上有一個(gè)站立的人形象，在綠燈面上有一個(gè)行走的人形象。人行橫道燈設(shè)在人流較多的重要交叉路口的人行橫道兩端。燈頭面向車行道，與道路中心垂直。 人行橫道燈信號(hào)有綠燈亮、紅燈亮兩種信號(hào)，其含義與路口信號(hào)燈信號(hào)的含義相似，即綠燈亮?xí)r ，準(zhǔn)許行人通過人行橫道；紅燈亮?xí)r，禁止行人進(jìn)入人行橫道，但是已經(jīng)進(jìn)入人行橫道的，可以繼續(xù)通過或者在道路中心線處停留等候。 2.3 現(xiàn)在城市路口交通燈控制技術(shù)現(xiàn)狀隨著城市機(jī)動(dòng)車量的不斷增加，許多大城市出現(xiàn)了交通超負(fù)荷運(yùn)行的情況，因此，自80年代后期，這些城市紛紛修建城市高速道路，在高速道路建設(shè)完成的初期，它們也曾有效地改善了交通狀況。然而，隨著交通量的快速增長和缺乏對高澎路的系統(tǒng)研究和控制，高速道路沒有充分發(fā)揮出預(yù)期的作用。而城市高速道路在構(gòu)造上的特點(diǎn)，也決定了城市高速道路的交通狀況必然受高速道路 與普通道路藕合處交通狀況的制約。所以，如何采用合適的控制方法，最大限度利用好耗費(fèi)巨資修建的城市高速道路，緩解主干道車流量繁忙的交通擁堵狀況，越來越成為交通運(yùn)輸管理和城市規(guī)劃部門待解決的主要問題。 第三章 應(yīng)用PLC設(shè)計(jì)十字路口交通燈3.1 PLC的選型和定時(shí)器 3.1.1 PLC的選型根據(jù)輸入/輸出點(diǎn)數(shù)并選擇PLC型號(hào)。輸入信號(hào)有5個(gè)，考慮到15%的備用點(diǎn)，即5（1+15%）=5.75，取整數(shù)6。 輸出信號(hào)有6個(gè)，考慮到15%的備用點(diǎn)，即6（1+15%）=6.9，取整數(shù)7。因此，可選用FX2-16MR可編程控制器，它有8個(gè)輸入點(diǎn)，8個(gè)輸出點(diǎn)。滿足本例要求。 3.1.2 定時(shí)器定時(shí)器在PLC中的作用相當(dāng)于一個(gè)時(shí)間繼電器，它有一個(gè)設(shè)定值寄存器，一個(gè)當(dāng)前值寄存器以及無限個(gè)觸點(diǎn)。通常PLC中有幾十至數(shù)百個(gè)定時(shí)器T。PLC內(nèi)定時(shí)器是根據(jù)時(shí)鐘脈沖累積計(jì)時(shí)，時(shí)鐘脈沖有1ms、10ms、100ms三檔，當(dāng)所計(jì)時(shí)時(shí)間到達(dá)設(shè)定值時(shí)，輸出觸點(diǎn)動(dòng)作。定時(shí)器可以用用戶程序存儲(chǔ)器內(nèi)的常數(shù)作為設(shè)定值，也可以用數(shù)據(jù)寄存器D的內(nèi)容作為設(shè)定值。這里使用的數(shù)據(jù)寄存器應(yīng)有斷電保持功能。定時(shí)器的元件編號(hào)、設(shè)定值和動(dòng)作敘述如下：定時(shí)器T0T245。100ms定時(shí)器T0T199共200點(diǎn)，每個(gè)定時(shí)器設(shè)定值范圍0.13276.7s；10ms定時(shí)器T200T245共46點(diǎn)，每個(gè)設(shè)定值范圍0.01327.67s。本課題選用100ms定時(shí)器。3.2 計(jì)數(shù)器.譯碼及顯示3.2.1 計(jì)數(shù)器 由晶體振蕩器產(chǎn)生12MHZ的高穩(wěn)定基準(zhǔn)信號(hào)，通過12分頻產(chǎn)生1MHZ的系統(tǒng)基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)如圖4.2。該信號(hào)經(jīng)過6個(gè)10分頻產(chǎn)生用于計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)的取樣脈沖1HZ。該脈沖的周期為1秒，由M8013產(chǎn)生。 計(jì)數(shù)器是數(shù)字系統(tǒng)中具有記憶功能的一種電路，它用以累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)來實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)操作功能。由于觸發(fā)器具有“記憶”功能，所以利用觸發(fā)器可以構(gòu)成各種形式的計(jì)數(shù)器。計(jì)數(shù)器在數(shù)字系統(tǒng)中的應(yīng)用十分廣泛。如在電子計(jì)算機(jī)的控制中，對指令地址進(jìn)行計(jì)數(shù)，以便順序取出下一條指令；在數(shù)字儀器中計(jì)數(shù)器不僅對脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)，最后還以人們習(xí)慣的十進(jìn)制數(shù)的形式顯示出結(jié)果。除此以外，還經(jīng)常用做定時(shí)、分頻和執(zhí)行運(yùn)算。總之，計(jì)數(shù)器幾乎為每一種數(shù)字設(shè)備不可缺少的部分，是現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)中最基本的數(shù)字邏輯部件。計(jì)數(shù)器的種類很多，特點(diǎn)各異，它的主要分類如下：1. 按計(jì)數(shù)器中各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)轉(zhuǎn)換情況分異步計(jì)數(shù)器：沒有公共時(shí)鐘脈沖，輸入計(jì)數(shù)脈沖只作用于某些觸發(fā)器CP端，而其他觸發(fā)信號(hào)則由電路內(nèi)部提供。即各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)有先有后。同步計(jì)數(shù)器：各個(gè)觸發(fā)器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換是在同一時(shí)鐘脈沖（輸入計(jì)數(shù)脈沖）觸發(fā)下同時(shí)發(fā)生的，即各個(gè)觸發(fā)器狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)與輸入脈沖同步。由于計(jì)數(shù)脈沖同時(shí)加到各個(gè)觸發(fā)器，顯然，它的計(jì)數(shù)速度要比異步計(jì)數(shù)器快得多。2. 按計(jì)數(shù)進(jìn)制分二進(jìn)制計(jì)數(shù)器：按二進(jìn)制運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)的電路稱為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：按十進(jìn)制運(yùn)算規(guī)律進(jìn)行計(jì)數(shù)的電路稱為十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。N（任意）進(jìn)制計(jì)數(shù)器：將二、十進(jìn)制計(jì)數(shù)器之外的其他進(jìn)制計(jì)數(shù)器統(tǒng)稱為任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器，如七進(jìn)制、十二進(jìn)制、六十進(jìn)制計(jì)數(shù)器等。3.按計(jì)數(shù)增減分 加法計(jì)數(shù)器：按遞增計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)的電路稱做加法計(jì)數(shù)器。減法計(jì)數(shù)器：按遞減計(jì)數(shù)規(guī)律計(jì)數(shù)的電路稱做減法計(jì)數(shù)器。加/減計(jì)數(shù)器：在加/減控制信號(hào)作用下，既可作加法計(jì)數(shù)又可作減法計(jì)數(shù)的電路稱做加/減計(jì)數(shù)器，通常又稱可逆計(jì)數(shù)器。本課題選用加減計(jì)數(shù)器。加減計(jì)數(shù)器：在加/減控制信號(hào)的作用下，既可做加法計(jì)數(shù)，又可做減法計(jì)數(shù)的電路稱作加/減計(jì)數(shù)器，通常又稱可逆計(jì)數(shù)器。 74LS192是一個(gè)同步十進(jìn)制可逆計(jì)數(shù)器。其邏輯符號(hào)及外引線圖如圖4.3，它有兩個(gè)時(shí)鐘輸入端，當(dāng)從CU輸入時(shí)，進(jìn)行加法計(jì)數(shù)，從CD輸入時(shí)，進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。它有進(jìn)位和借位輸出，可進(jìn)行幾位串接計(jì)數(shù)。它還有獨(dú)立的置“0”輸入端，并且可以單獨(dú)對加法或減法計(jì)數(shù)進(jìn)行預(yù)置數(shù)。 74LS192的功能表（見附錄1）。其功能特點(diǎn)如下： （1）置“0”。 74LS192有異步置0端R，不管計(jì)數(shù)器其它輸入端處于什么狀態(tài)，只要在R端加高電平，則所有觸發(fā)器均被置0，計(jì)數(shù)器復(fù)位。（2）預(yù)置數(shù)。 74LS192的預(yù)置數(shù)是異步的。當(dāng)R為低電平，置數(shù)控制端LD為低電平時(shí)，不管時(shí)鐘端的狀態(tài)如何，輸出端Q3Q0可預(yù)置成與數(shù)據(jù)端D3D0相一致的狀態(tài)。 （3）加法計(jì)數(shù)和減法計(jì)數(shù)。 加法計(jì)數(shù)時(shí)，R為低電平，LD，CD為高電平，計(jì)數(shù)脈沖從CU端輸入。當(dāng)計(jì)數(shù)脈沖上升沿到來時(shí)，計(jì)數(shù)器的狀態(tài)按8421BCD碼的遞增順序進(jìn)行加法計(jì)數(shù)。當(dāng)CU為高電平，計(jì)數(shù)脈沖從CD端輸入時(shí)，計(jì)數(shù)器進(jìn)行減法計(jì)數(shù)。 （4）進(jìn)位輸出。 計(jì)數(shù)器作十進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)時(shí)，在CU端第9個(gè)輸入脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)狀態(tài)為1001，當(dāng)其下降沿到來時(shí)，進(jìn)位輸出端CO產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的進(jìn)位脈沖。第10個(gè)脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)器復(fù)位。將進(jìn)位輸出CO與后一級的CU相連，可實(shí)現(xiàn)多位計(jì)數(shù)器級聯(lián)。當(dāng)CO反饋至LD輸入端，并在并行數(shù)據(jù)輸入端D3D0輸入一定的預(yù)置數(shù)，可實(shí)現(xiàn)10以內(nèi)任意進(jìn)制的加法計(jì)數(shù)。 （5）借位輸出。 計(jì)數(shù)器作十進(jìn)制減法計(jì)數(shù)時(shí)，設(shè)初始狀態(tài)為1001。在CD端第9個(gè)輸入脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)狀態(tài)為0000，當(dāng)其下降沿到來后，借位輸出端BO產(chǎn)生一個(gè)負(fù)的借位脈沖。第10個(gè)脈沖上升沿作用后，計(jì)數(shù)狀態(tài)恢復(fù)為1001。同樣，將借位輸出BO與后一級的CD相連，可實(shí)現(xiàn)多位計(jì)數(shù)器級聯(lián)。通過BO對LD的反饋連接可實(shí)現(xiàn)10以內(nèi)任意進(jìn)制的減法計(jì)數(shù)器。3.1.2 譯碼及顯示 在數(shù)字系統(tǒng)的某些終端，為了便于觀察往往需要將十進(jìn)制數(shù)直觀的顯示出來，顯示譯碼器可將電路中運(yùn)行的二-十進(jìn)制BCD碼譯成相應(yīng)的高、低電平，驅(qū)動(dòng)顯示器將09十個(gè)十進(jìn)制代碼顯示出來。顯示譯碼器往往與顯示器連在一起工作，為了便于掌握顯示譯碼器的工作原理，下面分別對顯示器及顯示譯碼器進(jìn)行介紹。 1.數(shù)碼顯示器 目前常用的數(shù)碼顯示器是七段字符顯示器，這種數(shù)碼顯示器因由七段發(fā)光的線段拼合而成，故取名為七段字符顯示器，它包括半導(dǎo)體數(shù)碼管及液晶顯示器兩種。在數(shù)字系統(tǒng)的某些終端，為了便于觀察往往需要將十進(jìn)制數(shù)直觀的顯示出來，顯示譯碼器可將電路中運(yùn)行的二-十進(jìn)制BCD碼譯成相應(yīng)的高、低電平，驅(qū)動(dòng)顯示器將09十個(gè)十進(jìn)制代碼顯示出來。顯示譯碼器往往與顯示器連在一起工作，為了便于掌握顯示譯碼器的工作原理，下面分別對顯示器及顯示譯碼器進(jìn)行介紹。 半導(dǎo)體數(shù)碼管（簡稱LED）這種數(shù)碼管的每一段均是一只發(fā)光二極管，由發(fā)光二極管的亮與滅來顯示09這十個(gè)數(shù)字，故也稱為半導(dǎo)體數(shù)碼管為LED數(shù)碼管或LED七段顯示器。 發(fā)光二極管與普通二極管不同，它是在半導(dǎo)體中摻入濃度很高的雜質(zhì)而成的，所用的材料有砷化鎵、磷化鎵、磷砷化鎵等，在二極管正向?qū)〞r(shí)，電子和空穴大量復(fù)合，把多余的能量以光的行時(shí)釋放出來，便發(fā)出一定波長的可見光。所含磷砷的比例不同，發(fā)出光的波長(顏色)也不同，有紅、黃、綠、橙及其中間色等。 LED數(shù)碼管的結(jié)構(gòu)和工作原理LED數(shù)碼管分共陽極、共陰極兩種結(jié)構(gòu)(如圖4.4)ag代表7個(gè)筆段電極，DP為小數(shù)點(diǎn)，第3腳和第8腳內(nèi)部連通，（）表示共陽極，（）表示共陰極。共陽極LED數(shù)碼管（如圖4.5）是將LED管的陽極連在一起接高電平，陰極接顯示譯碼器的輸出端，這種顯示器可用輸出低電平有效的譯碼器來驅(qū)動(dòng)（如CT5446，CT5447）。共陰極LED數(shù)碼管是將其陰極連在一起接低電平，陽極接顯示譯碼器的輸出，這種顯示器可用輸出高電平有效的譯碼器來驅(qū)動(dòng)（如CT5448）。圖中DP為顯示小數(shù)點(diǎn)用的發(fā)光二極管，若需顯示小數(shù)點(diǎn)，則只需在對應(yīng)的管腳上接上固定的高（或低）電平即可，不用時(shí)此腳可懸空。 半導(dǎo)體數(shù)碼管具有工作電壓低、體積小、壽命長、響應(yīng)速度快、亮度較高等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是工作電流較大。常用的共陰LED顯示器有BS201,BS202,BS207；常用的共陽極接法有BS204,BS206等。LED數(shù)碼管顯示器按顯示位數(shù)可分為一位LED數(shù)碼顯示器，雙位LED數(shù)碼顯示器和多位LED數(shù)碼顯示器，雙位LED數(shù)碼顯示器是將兩只數(shù)碼管封裝成為一體，如LC5012-11S（雙紅共陰極）顯示器，管腳排列。 2.七段顯示譯碼器 前面已經(jīng)講過，七段顯示譯碼器的作用就是將代表十進(jìn)制數(shù)的BCD碼譯成對應(yīng)的輸出高、低電平，以驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的顯示器顯示對應(yīng)的數(shù)字，下面以CT7448為例分析七段顯示譯碼器的工作原理。CT7448的邏輯符號(hào)，外引線圖及功能表。用CT7448七段顯示譯碼器驅(qū)動(dòng)一位數(shù)碼顯示器的電路圖。 3.3.3 PLC工作原理及數(shù)碼管顯示3.3.1 PLC工作原理本文選用三菱系列的FX2-16MR，其輸入端接收來自各個(gè)路口的車輛探測器測得的輸出標(biāo)準(zhǔn)電脈沖，輸出接十字路口的紅綠信號(hào)交通燈。信號(hào)燈的選擇:選用紅、黃、綠發(fā)光二極管作為信號(hào)燈(箭頭方向型)。FX2系列擁有無以匹及的速度、高級的功能、邏輯選件以及定位控制等特點(diǎn)，F(xiàn)X2是從16到256路輸入/輸出的多種應(yīng)用的選擇方案。價(jià)格便宜，功能齊全，比起其他PLC有著速度、邏輯、定位等優(yōu)越之處。安裝簡單，維修方便。FX2-16MR的I/O總數(shù)16，輸入/輸出各8個(gè)，輸入類型為漏型，輸出類型為繼電器或晶體管。FX2通過儲(chǔ)存的程序周期運(yùn)轉(zhuǎn)。交通燈的時(shí)長控制可由可編程控制器(PLC)來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)按下啟動(dòng)按扭S3時(shí)，即X000閉合，整個(gè)程序得電運(yùn)行。正常情況下，當(dāng)A道綠燈亮?xí)r，同時(shí)B道紅燈也亮；當(dāng)B道綠燈亮?xí)r，同時(shí)A道紅燈也亮。當(dāng)A道綠燈亮，即Y001接通，定時(shí)器T1得電，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到55s時(shí)，A道黃燈亮，即Y002接通，定時(shí)器T2得電，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到5s時(shí)，A道紅燈亮，即Y003接通，定時(shí)器T3得電，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到30s時(shí)，又A道綠燈亮，A道如上所述循環(huán)。當(dāng)B道紅燈亮，即Y004接通，定時(shí)器T4得電，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到60s時(shí)，B道綠燈亮，即Y005接通，定時(shí)器T5得電，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到25s時(shí)，B道黃燈亮，即Y006接通，定時(shí)器T6得電，并開始計(jì)時(shí)，當(dāng)計(jì)時(shí)到5s時(shí)，又B道紅燈亮，B道如上所述循環(huán)。停止時(shí)按下S4即可。當(dāng)A道有車時(shí)，按下S1即X001閉合，A道綠燈和B道紅燈同時(shí)亮，即Y001和Y004接通。放行完后，按下S4即Y001和Y004失電，又回到正常情況下。當(dāng)B道有車時(shí)，按下S2即X002閉合，B道綠燈和A道紅燈同時(shí)亮，即Y005和Y003接通。放行完后，按下S4即Y005和Y003失電，又回到正常情況下。當(dāng)發(fā)生意外時(shí)，中斷產(chǎn)生。按下S0即X003閉合，A道紅燈和B道紅燈同時(shí)亮。當(dāng)事故處理完后，按下S4即停止，之后返回到正常情況下。3.3.2正常時(shí)數(shù)碼管顯示 A道綠燈亮?xí)r，顯示器顯示60，并以倒計(jì)時(shí)（減1）的方式運(yùn)行，顯示為05時(shí)，A道黃燈亮，并以倒計(jì)時(shí)（減1）的方式運(yùn)行，直到01，A道紅燈亮，顯示29并以倒計(jì)時(shí)（減1）的方式運(yùn)行到顯示00最后返回到A道綠燈亮?xí)r。 B道紅燈亮?xí)r，顯示器顯示60，并以倒計(jì)時(shí)（減1）的方式運(yùn)行，顯示為00時(shí)，B道綠燈亮，顯示30并以倒計(jì)時(shí)（減1）的方式運(yùn)行，直到05，B道黃燈亮，顯示為01時(shí)，最后返回到B道紅燈亮。 3.4 I/O分配 輸 入輸 出元件名稱輸入元件作用元件名稱輸出元件作用S1X001A道有車HL1Y001A道綠燈S2X002B道有車HL2S0X003中斷HL3Y002A道黃燈S3X000啟動(dòng)HL4S4X004停止HL5Y003A道紅燈 HL6 HL7Y004B道紅燈 HL8 HL9Y005B道綠燈 HL10 HL11Y006B道黃燈 HL12 3.5十字路口各階段語句表 3.5.1 正常情況下語句表0LDX0011OUTCALLP，P12LDX0023OUTCALLP，P24EI 5LDX0006ORY0017ORT38ANIY0029ANIX0