基于单片机的LED车间看板接口设计
基于单片机的LED车间看板接口设计[20200419155908]
摘要
本课题设计使用STC系列单片机89C52为主的来控制LED车间看板显示，利用台达PLC为辅的设计的车间看板设计。在对单片机89C52、台达PLC进行研究的基础上，利用WPLSoft对数据进行处理，再以89C52为核心设计出LED车间电子显示看板，实现台达PLC和车间看板通信的设计。通过RS485，编写台达PLC的通信协议，来完成数据从台达PLC的处理到LED车间看板的显示。使用串口调试软件，将台达PLC处理的数据在串口调试软件上显示，也能在串口调试软件上将数据发送给LED车间看板显示出来，最终设计出车间看板。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机台达PLC车间看板串口调试
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景和意义 1
1.2国内外的发展现状与趋势 1
1.3本文的主要工作和内容安排 1
第二章 系统方案设计 3
第三章 系统的硬件设计 4
3.1单片机的选型 4
3.2单片机的最小系统 5
3.2.1电源模块 6
3.2.2三端稳压器LM7805 7
3.2.3复位电路 7
3.2.4晶振电路 7
3.3光电耦合器 8
3.4 RS485接口通信芯片MAX485 8
3.5 AT24C01外扩存储器 9
3.6 LED数码管驱动显示 9
3.7台达PLC 10
3.8实物图 10
第四章 系统的软件设计 11
4.1程序设计流程 12
4.1.1主程序 12
4.1.2动态显示信息 14
4.2 EEPROM外扩存储器的读写 15
4.3外部中断 15
第五章 串口调试 17
5.1 ComMonitor捷通串口调试软件 17
5.2软件界面 17
5.3串口调试步骤 18
总结 20
参考文献 21
致谢 22
附录 23
第一章 绪论
1.1选题背景和意义
在我们现在的这个信息化的时代，大多信息几乎是通过“信息高速公路”传达的，人们大多是图像接收信息的，当然图像是获得信息的其中之一的方法。根据研究表明，人们通过自己的各种感觉器官从外部获取信息中，近有2/3的信息是通过眼睛获得的。从古至今，在社会的各个方面，使用显示技术作为人机界面和信息通讯窗口。目前已开发和应用的各类显示设备中就包括了发光二极管，其是一种新式的显示设备，从一被投入使用，人们就对其投入了极大关注。
就在这短短的多少年来，LED的发展前景极为广阔。LED看板以工作电压低、消耗低、亮度高、寿命长和性能稳定等特点迅速发展，广泛的应用到了信息显示领域，目前正朝着亮度更高、发光更均匀和更高的可靠性的方向发展，以至于LED看板在许多经济领域也得到了很多应用。
1.2国内外的发展现状与趋势
（1）LED的发展现状
现在LED的控制方式也有几种，其中有基于ARM的控制方式，它的驱动方式是CPLD。这个基于ARM的控制系统主要包括了PC机、显示控制电路和LED显示屏。其中的PC机是作为上位机的，它是用在对下位机的控制和管理上的。本系统的重点在于控制电路的数据显示，显示控制就是ARM和CPLD相结合，来进行数据的转换。上位机和下位机之间的通讯是采用RS232或RS485数据串行通讯方式来实现的。除了用ARM来控制，还有就是基于51单片机或者STC等系列单片机来控制。
（2）LED看板的发展趋势
在这个信息化社会中，LED显示看板作为信息传送的媒介，逐渐广泛应用，从单色，双色到彩色显示的发展，色彩精准度，分辨率先是上升，LED的显示驱动系统的复杂性也上升了。带LED的颜色准确性为例，全彩显示屏，LED驱动IC RGB三色不同幅度的恒定输出电流，以获得最佳的白平衡，但传统的单色，双色LED看板颜色精度要求较低，成本相对较低。
1.3本文的主要工作和内容安排
本课题通过阅读一定的文献，在对单片机89C52、台达PLC进行研究的基础上，利用WPLSoft对数据进行处理，再以89C52为核心设计出LED电子显示看板，实现台达PLC和车间电子看板通信的设计。
本文的主要内容：
第一章 介绍了课题的背景和意义、主要工作及内容安排。
第二章 对本设计的系统进行了概述，硬件选型的描述，重点介绍了单片机STC89C52。
第三章 主要介绍了硬件系统的设计，以及硬件电路中重要的元器件及相关的电路图。
第四章 介绍了本设计中控制系统的软件设计，以及相关部分程序和对部分流程的理解。
第五章 介绍了串口调试软件，以及串口调试的步骤和最终效果的显示。
第二章 系统方案设计
无论是图形或文本显示，只要让各个相应的LED发光即可，那样看板就会显示我们想要的结果。LED数码管显示器就只有共阳极的和共阴极的两种，在本设计中选用的是共阳极的。
由单片机控制看板显示的系统中，LED数码管的显示方式有静态显示和动态显示。在静态显示中，如果通过较小的电流，那样就会获得更高的亮度和显示的数据不闪烁。当采用静态显示的方法更适合较少位数，然而，当更多的位采用动态显示的方法更合适。
在本设计的系统中的显示电路中，选用了串入并带锁存的移位寄存器74HC595，也就是外扩存储器。74HC595将接收到的数据输送到锁存器中，使寄存器各引脚与锁存器在相同的状态下，从而将要被点亮的数码管点亮。通过PLC接收的数据，然后对实际数据进行处理。编写PLC通信协议，使用RS485通信与单片机链接，然后在LED看板上显示出来。
总体来说，本课题的车间看板设计是利用LED数码管来显示的。首先对PLC编写通讯程序，PLC接收数据，对接收的数据进行处理后，通过通信协议与单片机连接起来，将数据传达给单片机，从而使接收来的数据在看板上显示出来。由于要接收不同的数据，看板进行不停的更新显示外来的数据，所以添加了PLC这块，方便对外来变化的数据在看板上显示出来，让人看了一目了然，能让人看到车间生产的数据的更新。
图2-1 总体设计图
第三章 系统的硬件设计
3.1单片机的选型
对于车间看板的控制方面，本课题是涉及的是单片机控制，单片机控制也有几种单片机来控制的，有ARM控制的，也有单片机STC、AT来控制的。以上几种控制防止也有着区别。从总体来看，单片机STC优势明显。STC89C52具有很强的加密类型的优势，超光干涉，STC单片机可以直接取代ATMEL，飞利浦和其他产品。本课题选用的是STC89C52，其有8K的存储。
STC89C52是一种微控制器，如下3-1：
图3-1 单片机引脚图
VCC（40引脚）：电源电压
VSS（20引脚）：接地
表3-1 各引脚作用
表3-2 P3端口作用
这单片机STC89C51是单片机中最重要的芯片，就相当于CPU，是LED车间看板显示的大脑，起着重要的作用。
3.2单片机的最小系统
单片机的最小系统中有电源模块、复位、振荡电路和扩展部分等。
图3-2
3.2.1电源模块
在一个完整的电路中，其首要就是整个系统有电源供电，电源的稳定性和可靠性是使系统很好的稳定的运行的基础。比如51单片机，是最先被使用且范围应用最广泛的，但在现实实际使用中，典型的问题就是51单片机更容易受到外界的干扰和会出现程序跑飞的等现象，基于此类现象，可以为单片机系统配置一个稳定的电源模块，这样就能克服此类现象。
摘要
本课题设计使用STC系列单片机89C52为主的来控制LED车间看板显示，利用台达PLC为辅的设计的车间看板设计。在对单片机89C52、台达PLC进行研究的基础上，利用WPLSoft对数据进行处理，再以89C52为核心设计出LED车间电子显示看板，实现台达PLC和车间看板通信的设计。通过RS485，编写台达PLC的通信协议，来完成数据从台达PLC的处理到LED车间看板的显示。使用串口调试软件，将台达PLC处理的数据在串口调试软件上显示，也能在串口调试软件上将数据发送给LED车间看板显示出来，最终设计出车间看板。
*查看完整论文请 +Q: 3 5 1 9 1 6 0 7 2
关键字:单片机台达PLC车间看板串口调试
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景和意义 1
1.2国内外的发展现状与趋势 1
1.3本文的主要工作和内容安排 1
第二章 系统方案设计 3
第三章 系统的硬件设计 4
3.1单片机的选型 4
3.2单片机的最小系统 5
3.2.1电源模块 6
3.2.2三端稳压器LM7805 7
3.2.3复位电路 7
3.2.4晶振电路 7
3.3光电耦合器 8
3.4 RS485接口通信芯片MAX485 8
3.5 AT24C01外扩存储器 9
3.6 LED数码管驱动显示 9
3.7台达PLC 10
3.8实物图 10
第四章 系统的软件设计 11
4.1程序设计流程 12
4.1.1主程序 12
4.1.2动态显示信息 14
4.2 EEPROM外扩存储器的读写 15
4.3外部中断 15
第五章 串口调试 17
5.1 ComMonitor捷通串口调试软件 17
5.2软件界面 17
5.3串口调试步骤 18
总结 20
参考文献 21
致谢 22
附录 23
第一章 绪论
1.1选题背景和意义
在我们现在的这个信息化的时代，大多信息几乎是通过“信息高速公路”传达的，人们大多是图像接收信息的，当然图像是获得信息的其中之一的方法。根据研究表明，人们通过自己的各种感觉器官从外部获取信息中，近有2/3的信息是通过眼睛获得的。从古至今，在社会的各个方面，使用显示技术作为人机界面和信息通讯窗口。目前已开发和应用的各类显示设备中就包括了发光二极管，其是一种新式的显示设备，从一被投入使用，人们就对其投入了极大关注。
就在这短短的多少年来，LED的发展前景极为广阔。LED看板以工作电压低、消耗低、亮度高、寿命长和性能稳定等特点迅速发展，广泛的应用到了信息显示领域，目前正朝着亮度更高、发光更均匀和更高的可靠性的方向发展，以至于LED看板在许多经济领域也得到了很多应用。
1.2国内外的发展现状与趋势
（1）LED的发展现状
现在LED的控制方式也有几种，其中有基于ARM的控制方式，它的驱动方式是CPLD。这个基于ARM的控制系统主要包括了PC机、显示控制电路和LED显示屏。其中的PC机是作为上位机的，它是用在对下位机的控制和管理上的。本系统的重点在于控制电路的数据显示，显示控制就是ARM和CPLD相结合，来进行数据的转换。上位机和下位机之间的通讯是采用RS232或RS485数据串行通讯方式来实现的。除了用ARM来控制，还有就是基于51单片机或者STC等系列单片机来控制。
（2）LED看板的发展趋势
在这个信息化社会中，LED显示看板作为信息传送的媒介，逐渐广泛应用，从单色，双色到彩色显示的发展，色彩精准度，分辨率先是上升，LED的显示驱动
1.3本文的主要工作和内容安排
本课题通过阅读一定的文献，在对单片机89C52、台达PLC进行研究的基础上，利用WPLSoft对数据进行处理，再以89C52为核心设计出LED电子显示看板，实现台达PLC和车间电子看板通信的设计。
本文的主要内容：
第一章 介绍了课题的背景和意义、主要工作及内容安排。
第二章 对本设计的系统进行了概述，硬件选型的描述，重点介绍了单片机STC89C52。
第三章 主要介绍了硬件系统的设计，以及硬件电路中重要的元器件及相关的电路图。
第四章 介绍了本设计中控制系统的软件设计，以及相关部分程序和对部分流程的理解。
第五章 介绍了串口调试软件，以及串口调试的步骤和最终效果的显示。
第二章 系统方案设计
无论是图形或文本显示，只要让各个相应的LED发光即可，那样看板就会显示我们想要的结果。LED数码管显示器就只有共阳极的和共阴极的两种，在本设计中选用的是共阳极的。
由单片机控制看板显示的系统中，LED数码管的显示方式有静态显示和动态显示。在静态显示中，如果通过较小的电流，那样就会获得更高的亮度和显示的数据不闪烁。当采用静态显示的方法更适合较少位数，然而，当更多的位采用动态显示的方法更合适。
在本设计的系统中的显示电路中，选用了串入并带锁存的移位寄存器74HC595，也就是外扩存储器。74HC595将接收到的数据输送到锁存器中，使寄存器各引脚与锁存器在相同的状态下，从而将要被点亮的数码管点亮。通过PLC接收的数据，然后对实际数据进行处理。编写PLC通信协议，使用RS485通信与单片机链接，然后在LED看板上显示出来。
总体来说，本课题的车间看板设计是利用LED数码管来显示的。首先对PLC编写通讯程序，PLC接收数据，对接收的数据进行处理后，通过通信协议与单片机连接起来，将数据传达给单片机，从而使接收来的数据在看板上显示出来。由于要接收不同的数据，看板进行不停的更新显示外来的数据，所以添加了PLC这块，方便对外来变化的数据在看板上显示出来，让人看了一目了然，能让人看到车间生产的数据的更新。
图2-1 总体设计图
第三章 系统的硬件设计
3.1单片机的选型
对于车间看板的控制方面，本课题是涉及的是单片机控制，单片机控制也有几种单片机来控制的，有ARM控制的，也有单片机STC、AT来控制的。以上几种控制防止也有着区别。从总体来看，单片机STC优势明显。STC89C52具有很强的加密类型的优势，超光干涉，STC单片机可以直接取代ATMEL，飞利浦和其他产品。本课题选用的是STC89C52，其有8K的存储。
STC89C52是一种微控制器，如下3-1：
图3-1 单片机引脚图
VCC（40引脚）：电源电压
VSS（20引脚）：接地
表3-1 各引脚作用
表3-2 P3端口作用
这单片机STC89C51是单片机中最重要的芯片，就相当于CPU，是LED车间看板显示的大脑，起着重要的作用。
3.2单片机的最小系统
单片机的最小系统中有电源模块、复位、振荡电路和扩展部分等。
图3-2
3.2.1电源模块
在一个完整的电路中，其首要就是整个系统有电源供电，电源的稳定性和可靠性是使系统很好的稳定的运行的基础。比如51单片机，是最先被使用且范围应用最广泛的，但在现实实际使用中，典型的问题就是51单片机更容易受到外界的干扰和会出现程序跑飞的等现象，基于此类现象，可以为单片机系统配置一个稳定的电源模块，这样就能克服此类现象。
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