基于FX2N系列的数码管模块的应用设计
基于FX2N系列的数码管模块的应用设计[20200406140351]
摘 要
在信息时代的今天，PLC技术应用越来越广泛，涉及各种行业和领域，也渗透到了人们的日常生活之中，比如红绿灯、抢答器、电梯等系统就可以利用PLC来实现。人们想要了解当前时刻系统的时间、工作状态等情况，就要使用数码管来显示这些内容，这就涉及到了基于PLC的数码管显示技术。在实际生产应用当中，一般用动态显示的方式来使数码管点亮，所以本课题研究的核心是怎样能够正确高效地使用动态显示这种方式来点亮数码管。
这篇论文使用三菱的FX2N系列的PLC对数码管的显示方式进行设计，涵盖了硬件设计、软件设计、程序编写等。该论文设计的4位数码管的显示系统包含多个电路。通过PLC的软件编程，实现在多位数码管上数字的动态或静态显示。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:多位数码管动态显示静态显示三菱FX2N
目 录
1.引言 1
1.1 PLC的概要1
1.1.1 PLC的简介 1
1.1.2 PLC的特点 1
1.2 PLC现状与发展趋势........1
1.2.1 PLC现状 1
1.2.2 PLC发展趋势 2
1.3本课题研究内容 .....2
2.硬件电路研究 4
2.1数码管分类结构及工作原理 ......4
2.2分压电路设计 ......6
2.3 4位数码管动态显示 .... 7
2.4 4位数码管静态显示... 12
3.FX2N的研究 14
3.1三菱FX2N系列PLC .14
3.2 GX Developer编程软件 .......16
3.3 梯形图的设计 .19
4.综合调试 23
4.1设计电路板23
4.2连接电路板 .....24
4.3连接PLC调试....25
5.结果分析 26
6.结语 27
参考文献 28
致谢 29
1 引言
1.1 PLC的概要
1.1.1 PLC的简介
在工业控制中，可编程控制器PLC出现之前，继电器和接触器控制占据很大一部分。但以继电器为主要元件的工业控制器存在很多缺点，例如布线麻烦，使用大量机械接触点，机器在运行的过程之中稳定性比较差，工艺过程需要不断变化时，需要改变很多硬件接线，所以导致其有很大的缺陷，功能上会有限制，功率消耗会很大。于是为了解决这些问题，在20世纪60年代，美国的汽车制造厂商通用公司提出了要制造一种新型的控制装置，该公司的目的是用这种新型的控制装置来取代继电器，于是出现了可编程控制器的雏形。在20世纪70年代左右，微处理技术已经比较成熟，可以大大提高可编程控制器的处理速度，许多功能也正在增加，数据处理能力有了很大提高。当时可编程控制器称为PC，但是当时人们所使用的计算机也叫PC，于是就将可编程控制器叫做PLC.
1.1.2 PLC的特点
1.可靠性高，抗干扰能力强。
2.通用性强，使用方便。
3.功能强。
4.采用模块化结构,使用简单。
5.编程语言简单易学。
6.系统设计周期短。
7.适应生产工艺改变。
8.安装简单，调试方便。
1.2 PLC的现状与发展趋势
1.2.1 PLC的现状
早在1970年左右微处理器就应运而生了。人们快速地将它融入可编程控制器，使PLC具有计算，数据传输和处理等其他功能，工业控制装置也具有了计算机的实际特点。继电器技术和微机技术相结合就为PLC的功能变强大提供了条件。随着个人计算机的出现，人们为了区分它们的不同，就将可编程序控制器定义为可编程逻辑控制器（PLC）。在1970年代中期，计算机技术已全面引进了PLC之中，PLC的功能也变得更加强大。运行速度更快，体积更小，工业抗干扰更加可靠，模拟计算，PID功能和较高的性价比在现代工业建立了它的地位。20世纪80年代，许多工业化高度发展的国家将PLC技术运用在很多方面。世界各国都在增加PLC的生产，增加产量,这标志着PLC已经进入成熟阶段。在1980年代中期至90年代，它是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。PLC在这一阶段又有了快速发展，又有了显著的提高，例如处理模拟量的能力，还有就是计算数字能力和网络处理能力，从而也使得PLC逐渐进入了工程控制领域。20世纪末期，大型机还有超小型机逐渐开始问世，与此同时还衍生了各式各样的特殊功能单元，这使得PLC在工业控制领域当中的使用更加广泛。
1.2.2 PLC的发展趋势
1.产品的规模朝着大、小两个方面发展。大方面：微处理器为32位、I/O点的个数增多、存储区容量变大，处理速度变快。小方面：由整体化向小型模块化结构演变，提高了配置的灵活性，降低了成本。
2.在闭环过程控制中使用增多。
3.不断加强通讯功能
4.发展系列化，标准化，模块化。
5.朝自诊断、容错性、高可靠性方面去发展。
6.追求软硬件的标准化。
1.3本课题研究内容
本课题是研究的是PLC在工业控制技术的应用，工业显示上会非常广泛地使用数码管。数码管也有多种多样的区分，例如7段位数码管，如果要显示小数点，就要使用8段位数码管。还有就是按照数码管的极性不同可以分成2种，共阴和共阳。通常普通的数码管耐压为5V，但是PLC输出端口上的电压为24V，如何将PLC输出信号直接通过数码管显示出来是本课题的研究内容。本课题最终要做出的成品为直接可与PLC连接的数码管显示模块，包括4个共阴数码管、段码显示电路、位码显示电路。做出的成品可直接应用在PLC实践教学和工业设备上。
目标和方法：本课题的目标是本课题最终要做出的成品为直接可与PLC连接的数码管显示模块，包括4个共阴数码管、段码显示电路、位码显示电路。做出的成品可直接应用在PLC实践教学和工业设备上。方法：首先通过Multisim对要设计的分压电路进行设计，然后在万能板上搭建电路，最后设计电路板，将元器件安装在电路板上，调试。
2 硬件电路研究
硬件电路包括4位共阴数码管，段码显示电路，位码显示电路，分压电路等。
2.1数码管分类，结构及工作原理
2.1.1数码管结构
多个发光二极管连接制作成一个数码管，形状类似于数字8。LED数码管的段数是常用的7段加上一个小数点。数码管有2种极性，这是由于它们内部的公共端连接的方式不同而造成的，不同极性的数码管在编程方式上也有很大不同。共阴极共阳极电路数码管内部及其发光原理是一样的，不同的是它们接的极性不同。数码管也广泛应用于仪器，钟表，车站，家电等地方。常见的数码管颜色是红色的，但是也有其他的颜色可供选择。
2.1.2数码管工作原理
数码管的每一段由发光二极管构成，所以当使用发光二极管（LED）时，需要连接限流电阻的，否则会损坏发光二极管。
共阳极数码管就是将数码管中的每一个发光二极管的阳极端连接在一起，端点叫做公共阳极，公共阳极端一般接高电平，每一个数码管的阴极端接驱动电路。当某个驱动输入端的管脚是低电平时，那么该驱动电路的发光二极管会被点亮，要想显示各种不同的数字，只需要通过点亮不同的发光二极管就能显示出来。
共阴极数码管的8个发光二极管的阴极端连接在一起，被称为共阴数码管。一般公共阴极接低水平或直接接地，其他引脚连接驱动电路的输出。如果将高电平加在驱动电路的输出端时，那么驱动电路连接的数码管的某个发光二极管就会点亮，根据发光二极管亮灭的不同就可以显示出各种不同的数字。
2.1.3数码管引脚
图2-1 共阴共阳极数码管引脚图
数码管一般有两种，一种是七段数码管，没有小数点DP，一种是八段数码管，有一个小数点DP,这就是七段和八段的区别。
数码管有两种形式，如图2-1所示，一种为共阴极数码管，另一种为共阳极数码管（共阳极数码管就是把发光二极管的阳极连接到公共端COM，各个发光二极管的阴极分别为A、B、C、D、E、F、G和DP（小数点）；共阴极数码管与共阳极数码管工作原理类似，公共端连接发光二极管的阴极，阳极连接各个引脚。
摘 要
在信息时代的今天，PLC技术应用越来越广泛，涉及各种行业和领域，也渗透到了人们的日常生活之中，比如红绿灯、抢答器、电梯等系统就可以利用PLC来实现。人们想要了解当前时刻系统的时间、工作状态等情况，就要使用数码管来显示这些内容，这就涉及到了基于PLC的数码管显示技术。在实际生产应用当中，一般用动态显示的方式来使数码管点亮，所以本课题研究的核心是怎样能够正确高效地使用动态显示这种方式来点亮数码管。
这篇论文使用三菱的FX2N系列的PLC对数码管的显示方式进行设计，涵盖了硬件设计、软件设计、程序编写等。该论文设计的4位数码管的显示系统包含多个电路。通过PLC的软件编程，实现在多位数码管上数字的动态或静态显示。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:多位数码管动态显示静态显示三菱FX2N
目 录
1.引言 1
1.1 PLC的概要1
1.1.1 PLC的简介 1
1.1.2 PLC的特点 1
1.2 PLC现状与发展趋势........1
1.2.1 PLC现状 1
1.2.2 PLC发展趋势 2
1.3本课题研究内容 .....2
2.硬件电路研究 4
2.1数码管分类结构及工作原理 ......4
2.2分压电路设计 ......6
2.3 4位数码管动态显示 .... 7
2.4 4位数码管静态显示... 12
3.FX2N的研究 14
3.1三菱FX2N系列PLC .14
3.2 GX Developer编程软件 .......16
3.3 梯形图的设计 .19
4.综合调试 23
4.1设计电路板23
4.2连接电路板 .....24
4.3连接PLC调试....25
5.结果分析 26
6.结语 27
参考文献 28
致谢 29
1 引言
1.1 PLC的概要
1.1.1 PLC的简介
在工业控制中，可编程控制器PLC出现之前，继电器和接触器控制占据很大一部分。但以继电器为主要元件的工业控制器存在很多缺点，例如布线麻烦，使用大量机械接触点，机器在运行的过程之中稳定性比较差，工艺过程需要不断变化时，需要改变很多硬件接线，所以导致其有很大的缺陷，功能上会有限制，功率消耗会很大。于是为了解决这些问题，在20世纪60年代，美国的汽车制造厂商通用公司提出了要制造一种新型的控制装置，该公司的目的是用这种新型的控制装置来取代继电器，于是出现了可编程控制器的雏形。在20世纪70年代左右，微处理技术已经比较成熟，可以大大提高可编程控制器的处理速度，许多功能也正在增加，数据处理能力有了很大提高。当时可编程控制器称为PC，但是当时人们所使用的计算机也叫PC，于是就将可编程控制器叫做PLC.
1.1.2 PLC的特点
1.可靠性高，抗干扰能力强。
2.通用性强，使用方便。
3.功能强。
4.采用模块化结构,使用简单。
5.编程语言简单易学。
6.系统设计周期短。
7.适应生产工艺改变。
8.安装简单，调试方便。
1.2 PLC的现状与发展趋势
1.2.1 PLC的现状
早在1970年左右微处理器就应运而生了。人们快速地将它融入可编程控制器，使PLC具有计算，数据传输和处理等其他功能，工业控制装置也具有了计算机的实际特点。继电器技术和微机技术相结合就为PLC的功能变强大提供了条件。随着个人计算机的出现，人们为了区分它们的不同，就将可编程序控制器定义为可编程逻辑控制器（PLC）。在1970年代中期，计算机技术已全面引进了PLC之中，PLC的功能也变得更加强大。运行速度更快，体积更小，工业抗干扰更加可靠，模拟计算，PID功能和较高的性价比在现代工业建立了它的地位。20世纪80年代，许多工业化高度发展的国家将PLC技术运用在很多方面。世界各国都在增加PLC的生产，增加产量,这标志着PLC已经进入成熟阶段。在1980年代中期至90年代，它是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30~40%。PLC在这一阶段又有了快速发展，又有了显著的提高，例如处理模拟量的能力，还有就是计算数字能力和网络处理能力，从而也使得PLC逐渐进入了工程控制领域。20世纪末期，大型机还有超小型机逐渐开始问世，与此同时还衍生了各式各样的特殊功能单元，这使得PLC在工业控制领域当中的使用更加广泛。
1.2.2 PLC的发展趋势
1.产品的规模朝着大、小两个方面发展。大方面：微处理器为32位、I/O点的个数增多、存储区容量变大，处理速度变快。小方面：由整体化向小型模块化结构演变，提高了配置的灵活性，降低了成本。
2.在闭环过程控制中使用增多。
3.不断加强通讯功能
4.发展系列化，标准化，模块化。
5.朝自诊断、容错性、高可靠性方面去发展。
6.追求软硬件的标准化。
1.3本课题研究内容
本课题是研究的是PLC在工业控制技术的应用，工业显示上会非常广泛地使用数码管。数码管也有多种多样的区分，例如7段位数码管，如果要显示小数点，就要使用8段位数码管。还有就是按照数码管的极性不同可以分成2种，共阴和共阳。通常普通的数码管耐压为5V，但是PLC输出端口上的电压为24V，如何将PLC输出信号直接通过数码管显示出来是本课题的研究内容。本课题最终要做出的成品为直接可与PLC连接的数码管显示模块，包括4个共阴数码管、段码显示电路、位码显示电路。做出的成品可直接应用在PLC实践教学和工业设备上。
目标和方法：本课题的目标是本课题最终要做出的成品为直接可与PLC连接的数码管显示模块，包括4个共阴数码管、段码显示电路、位码显示电路。做出的成品可直接应用在PLC实践教学和工业设备上。方法：首先通过Multisim对要设计的分压电路进行设计，然后在万能板上搭建电路，最后设计电路板，将元器件安装在电路板上，调试。
2 硬件电路研究
硬件电路包括4位共阴数码管，段码显示电路，位码显示电路，分压电路等。
2.1数码管分类，结构及工作原理
2.1.1数码管结构
多个发光二极管连接制作成一个数码管，形状类似于数字8。LED数码管的段数是常用的7段加上一个小数点。数码管有2种极性，这是由于它们内部的公共端连接的方式不同而造成的，不同极性的数码管在编程方式上也有很大不同。共阴极共阳极电路数码管内部及其发光原理是一样的，不同的是它们接的极性不同。数码管也广泛应用于仪器，钟表，车站，家电等地方。常见的数码管颜色是红色的，但是也有其他的颜色可供选择。
2.1.2数码管工作原理
数码管的每一段由发光二极管构成，所以当使用发光二极管（LED）时，需要连接限流电阻的，否则会损坏发光二极管。
共阳极数码管就是将数码管中的每一个发光二极管的阳极端连接在一起，端点叫做公共阳极，公共阳极端一般接高电平，每一个数码管的阴极端接驱动电路。当某个驱动输入端的管脚是低电平时，那么该驱动电路的发光二极管会被点亮，要想显示各种不同的数字，只需要通过点亮不同的发光二极管就能显示出来。
共阴极数码管的8个发光二极管的阴极端连接在一起，被称为共阴数码管。一般公共阴极接低水平或直接接地，其他引脚连接驱动电路的输出。如果将高电平加在驱动电路的输出端时，那么驱动电路连接的数码管的某个发光二极管就会点亮，根据发光二极管亮灭的不同就可以显示出各种不同的数字。
2.1.3数码管引脚
图2-1 共阴共阳极数码管引脚图
数码管一般有两种，一种是七段数码管，没有小数点DP，一种是八段数码管，有一个小数点DP,这就是七段和八段的区别。
数码管有两种形式，如图2-1所示，一种为共阴极数码管，另一种为共阳极数码管（共阳极数码管就是把发光二极管的阳极连接到公共端COM，各个发光二极管的阴极分别为A、B、C、D、E、F、G和DP（小数点）；共阴极数码管与共阳极数码管工作原理类似，公共端连接发光二极管的阴极，阳极连接各个引脚。
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