基于PLC的现代城市交通灯系统(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告)
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基于PLC的现代城市交通灯系统(论文+DWG图纸+外文翻译+文献综述+开题报告),基于,plc,现代,城市,交通灯,系统,论文,dwg,图纸,外文,翻译,文献,综述,开题,报告,讲演,呈文
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姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 第一章 绪论 随着我国社会经济的发展，城市化 、 城镇化进程的加快，道路交通堵塞问题日趋严重，如何对交通进行合理的管理和调度而尽可能减少堵车现象成为目前我国很多地方尤其是特大城市急需解决的问题，显然交通灯在其中起着不可或缺的作用。本文就控制交通灯的方法进行了讨论，分析了各种方案的性价比，并用软 、 硬件加以实现。而后，对六车道以上道路的“十字交叉路口交通灯控制”进行了分析。最后，还对城市交通灯网的控制进行了展望。 希望能给有关政府部门一些参考，更好地改善我们的城市交通。 现今的交通发展迅速，车辆极具增加，马路不断扩宽，人行横道相对较少。在车流量较大的地段即便有人行横道，行人也很难通过马路。行人自控指示灯系统可以有效的改善这种状况 。特别是像北京这样的大都市，经济飞速发展，车辆繁多，人口密集。缓解交通已成为当务之急 塔南路 )就是这种情况 ,每天进出校门的学生特别多 ,大多还需要穿过这条繁忙的高速公路 ,这为学校师生带来大大的不便 有较高的实用价值。 该系统利用红灯 ,黄灯 ,绿灯来指 挥车辆和行人 ，以达到车辆停止，行人通行的目的 ,减少了交通拥挤现象 ,为行人节省了时间 ,即保证行人过马路时的安全，也减轻了交管部门的负担。本产品面对公共交通设施，并不注重经济收益，而是注重以后潜在的发展，从而带动相关产业。用户可以完全掌握行人自控指示灯系统的操作方法，以及各个按键的作用 科学技术的突飞猛进直接把我们带进了信息化的社会，计算机的应用已普及到经济和社会生活的各个领域 . 第二章 设计要求与任务 第一节 目的和要求 : 1、实验要求： 编写程序，以 89 端 口作为输出口，控制 4 个双色 (可发红、绿、黄光 )，模拟十字路口交通灯管理。 2、实验目的： (1)学习 I 0 口扩展方法；掌握 89工作原理以及编程方法，了解软件与硬件的调试技术。 (2)学习模拟交通灯控制方法； (3)学习双色 的使用； 第二节 设计任务和设计内容 : (采用 891. 软件延时实现模拟路口交通灯控制： (如图 1) 实验效果 : 软件延时控制 A C 路口红灯， B D 路口绿灯亮 60 秒；然后 A C 路口不变， B 闪 5 下，然后 B D 路口黄灯亮；再变为 A C 路口绿灯， B D 红灯延时 3 秒；然后 A 下， 再黄灯亮， B D 不变。再循环 。并将绿灯剩余时间显示在 (该项编程可将其结果显示在计算机屏幕上代替 )。 初始化 设置 89输出 C 口为输出 清 D,个方向全为红短延时 0秒 向亮红灯 向绿灯闪五次， 向灯不变 向为黄灯延时 向灯不变 有键按下？ 有键按下？ 向亮红灯并延时 3秒， 向亮绿灯 有键按下？ 有键按下？ 状态 0 状态 1 状态 2 状态 3 有键按下？ 向灯不变， 向绿灯闪五次 状态 4 向灯不变， 向黄灯延时 状态 4 返回态 1 状态 3 状态 4 状态 2 循环 运行 （图 2 流程图） 2. 89时器控制模拟交通灯 : 实验效果 : 软件延时控制 A C 路口红灯， B D 路口绿灯亮 50 秒；其余要求和第 1 点中的相同。 第三章 设计方案及评估论证 第一节 题意分析： 虽然题目是四个路口，其实这是用于人行横道处的 交通灯，也可用于不允许拐弯的主 副街道的交叉口处。 如图 1 所示， B、 D 方向是双向车道； A、 C 方向是人行横道。或者将 作主街道，而 作副街道，也是可以的。 第二节 工作原理说明： 此方案是通过并行接口芯片 89计 算机的硬件连接，以及通过软件延时的方法进行软件 编程，来实现十字路口交通灯的模拟控制。如图 2（ 89片）所示， 主控单片机采用一片 据题目要求，充分利用了单片机灵活控制的优点，发挥其优势功能，采用单片机控制信号灯和数码管的显示，提高了系统的灵活性，设置方便。利用单片机产生的时钟信号控制交通信号灯达到控制路口通行时间的效果。 供以下标准功能： 8K 字节 速存储器， 256 字节内部 40 个 I/3 个 16 位定时 /计数器，一个 6 向量两极中断结构，一个全双工串行通信口，片内振荡器及时钟电路。同时， 降至 0静态逻辑操作，并支持两种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 工作，但允许 时 /计数器，串行通信口及中断系统继续工作，掉电方式保存 的内容，但振荡器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。 片机引脚配置如图 2 所示： （图 2 89片） 图 2 示器件工作原理 示器件是通过发光二极管显示字段的器件。在单片机控制系统中常用的是由 7段 码管，它的显示块中有 8 个发光二极管， 7 个发光二极管组成字符 “8” ， 1 个发光二极管构成小数点，因此有人称 7 段 码管为 8 段显示器。 码管的管脚配置如图 3 所示。 码管有共阴极和共阳极两类，如图 4 所示。共阴极 码管的发光二极管的阴极共地，如图 4（ a），当某个发光二极管的阳极电压为高电平时，二极管发光；而共阳极 码管是发光 二极管的阳极共接，如图 4（ b），当某个二极管的阴极电压为低电平时，二极管发光。 图 3 码管管脚配置图 （ a） 共阴极 （ b） 共阳极 图 4 两类 码管 第三节、组装及调试 根据所设计的电路原理图焊接电路板，并用万用表检测接线是否有错误。当焊接的电路板正确时， 应用伟福（ 真器进行调试，检查该交通灯控制系统是否与设计思想一致，并测试程序运行结果的正确性以及各个按键功能是否符合预定要求。 七、元器件列表 名称 型号 数量 电阻 510 23 电阻 7 电容 302(a ) 共 阴 极(b ) 共 阳 极+5432 510 9 8G N D 流程图： 如图 2 所示，有的书上直到最后一步才有“是否有键按下 ?”的选择语句，而我认为应该是每个状态后都有这样的判断，这样便于处理特殊紧急情况，正如后面的源程序中所示。 第二节 调试记录及结果分析： 调试结果如图 7 所示 : 图 (7) (1) 在上机调试中发现，由于此软件延时的时间均为估算时间，不是特别准确，对于交通要求特别高的地方不宜采用。如果是放到一个大的交通灯系统中，会影响到各个交通灯的运行时间，可能整个系统对交通的指挥调度会大大偏离理论计算，不能有效地防止和消除交通堵塞现象； (2) 当出现紧急情况，在特种车（如消防车、救护车）正要通过时，这种软件延时方式就不能完成； (3) 可以看到，此方案用了 12 个发光 是六车道以上的交通路口，就要 36 个灯，成本不合算不说，更是让司机、行人眼花缭乱。 (4) 这不是一个十字路口，不能拐弯。 但是，可以看到以上方案的一般性，只要将程序里的数据排列或规律稍加修改就可应用到任何一个路口的某一个方向上的交通灯上了，这就是用软件实现的好处，可移植性很强。 第五章 总结 经过这一周的课程设计 ,我确定一个方向 我认真查阅资料 ,学习关于这方面的知识 ,比如说要了解 89片中各个引角的功能 ,怎么样去使用 89个可编程并行接口芯片 ,怎么样用 89个地址锁存器来存储高位地址和低位地址以及交通有哪些规则 又下了一次苦工夫 ,算是明白了设计一个系 统的过程 ;也让我体会到要想成功地设计某个东西 ,光学好专业知识是不够的 ,必须要系统的知识 ,无论在哪方面都要有个明白的概念 ,只有这样才不至于在设计过程中摸不着头脑 ,知道去哪些是需要查的资料 ,还有一点 ,我觉得我在芯片编程方面 ,特别是在初始化方面是我最大的困难 ,或许是我的汇编语言学得不够呛好 ,我只能借助参考资料 ,查每一条指令的作用与功能 ,这样一来又巩固了我的对汇编语言的了解 . 如此 ,我体会到学习理论知识固然重要 ,但在你学完了之后 ,你不在实践中运用你所学的知识 ,我想学是白学了 ,过一段时间后 ,你可能什么都记 不起来了 ,或许在学心里只有一个概念 ,认为这个知识我曾经学得不错 ,我现在怎么想不起来了 ,一心想依赖课本 ;如果我们用实践来学习知识 ,你会努力地去搜索你想要需要的东西 ,即使是过了一段时间后 ,你也会记得你曾经对这点不明白认真地查阅过 ,你不会忘记 ! 一句话 ,课程设计对我们很重要 !. 第六章 参考文献 : 余发山编著 . 单片机原理及应用技术 . 徐州：中国矿业大学出版社， 美琴，张为民编 . 51 系列单片机系统及其应用 . 北京：高等教育出版社， 1994 陈奥初，窦振中编著 . 单片机应用系统设计与实践 . 北京：北京航空航天大学出版社， 1991 顾滨等编著 . 单片微型计算机原理、开发及应用 . 北京：高等教育出版社， 2002重印） 付程序： 0000H 0003H 0000013H 030H 40H 00H 020H,#08H 21H,#02H 22H,#00H 23H,#12H 24H,#02H 25H,#00H C A,20H ,24H 25H,A C A,23H ,21H 22H,A 26H,#00H 27H,#00H 28H,#00H 29H,#00H 200H 200H 200H 200H 200H 30H,#00H 31H,#00H 32H,#00H 33H,#00H 00H 87H 01H 3020 6H,20H 5H 1,#9,2,#0,24H 0,2A,#0,28H,22H 29H,23H 0A,28H ,#0,27H,21H 1,#0,27H ,#0,2,#10 B 30H,B 31H,A A,26H B,#10 32H,B 33H,A ,2,#10 30H,B 31H,A A,26H B,#10 B 32H,B 33H,A ,29H ,#10 B 0H,B 1H,A ,28H ,#10 2H,B 3H,A ,29H ,#10 B 0H,B 1H,A ,27H ,#10 B 2H,B 3H,A 1H 6H,20H 4H 6H,23H 2,#4 0,#30H 3,#08H ,2,A ,A,A+ ,R A 3,A 0 2,B 36H,56H 7H,74,#25,#0B B ,2,#1,B ,2,#1,0H 00H 1H B ,2,#1,0H 00H 1H 00H B ,2,#1,3H 00H 4H B ,2,#1,3H 00H 4H B ,20H ,24H 5H,A ,23H ,21H 2H,A 6H,20H 7H,21H 8H,22H 9H,23H 4H 5H 00H 00H 3020 6H 7H 8H 9H 00H 2,2,#1,1,#0A,#2,0A,#3,900H B B 00H 0000H 0003H 0000013H 030H 40H 00H 020H,#08H 21H,#02H 22H,#00H 23H,#12H 24H,#02H 25H,#00H C A,20H ,24H 25H,A C A,23H ,21H 22H,A 26H,#00H 27H,#00H 28H,#00H 29H,#00H 200H 200H 200H 200H 200H 30H,#00H 31H,#00H 32H,#00H 33H,#00H 00H 87H 01H 3020 6H,20H 5H 1,#9,2,#0,24H 0,2A,#0,28H,22H 29H,23H 0A,28H ,#0,27H,21H 1,#0,27H ,#0,2,#10 B 30H,B 31H,A A,26H B,#10 32H,B 33H,A ,2,#10 30H,B 31H,A A,26H B,#10 B 32H,B 33H,A ,29H ,#10 B 0H,B 1H,A ,28H ,#10 2H,B 3H,A ,29H ,#10 B 0H,B 1H,A ,27H ,#10 B 2H,B 3H,A 1H 6H,20H 4H 6H,23H 2,#4 0,#30H 3,#08H ,2,A ,A,A+ ,R A 3,A 0 2,B 36H,56H 7H,74,#25,#0B B ,2,#1,B ,2,#1,0H 00H 1H B ,2,#1,0H 00H 1H 00H B ,2,#1,3H 00H 4H B ,2,#1,3H 00H 4H B ,20H ,24H 5H,A ,23H ,21H 2H,A 6H,20H 7H,21H 8H,22H 9H,23H 4H 5H 00H 00H 3020 6H 7H 8H 9H 00H 2,2,#1,1,#0A,#2,0A,#3,900H B B 00H 系统总图： +5V+55 毕业实践报告 1 第一章绪论 题由来 随着社会经济的发展，城市交通问题越来越引起人们的关注。人、车、路三者关系的协调，已成为交通管理部门需要解决的重要问题之一。城市交通控制系统是用于城市交通数据监测、交通信号灯控制与交通疏导的计算机综合管理系统，它是现代城市交通监控指挥系统中最重要的组成部分。 随着城市机动车量的不断增加，许多大城市如北京、上海、南京等出现了交通超负荷运行的情况，因此，自 80 年代后期，这些城市纷纷修建城市高速道路，在高速道路建设完成的初期，它们也曾有效地改善了交通状况。然而，随着交通量的快 速增长和缺乏对高速道路的系统研究和控制，高速道路没有充分发挥出预期的作用。而城市高速道路在构造上的特点，也决定了城市高速道路的交通状况必然受高速道路与普通道路耦合处交通状况的制约。所以，如何采用合适的控制方法，最大限度利用好耗费巨资修建的城市高速道路，缓解主干道与匝道、城区同周边地区的交通拥堵状况，越来越成为交通运输管理和城市规划部门亟待解决的主要问题。 程简介 本系统是基于 现代城市交通灯指挥灯。作为交通灯系统，它具备了一般道路交通指挥灯的功能，即通过红 /绿黄三灯的亮灭来控制车流人流的通行。 本系统增加道路人车模拟。其中绿灯亮代表路上有车通行，红灯代表人车停在路上此时禁止通行，灯灭代表此时刻路上无车。作为创新设计，本课程具有转弯，急车通行，闯红灯报警的功能。在课程设计中，我们以照顾弱势群体，体现人性化 的目的，加入了为红绿色盲和盲人能够识别的功能。在红绿灯亮的同时，有指针指示车行方向，让色觉异常着也能区分此时行车方向。系统中有声音提醒功能，。盲人过路时，盲道上盲人可以触到的开关，只要一接触，便会向控制器输入一个信号，如果此时可以通行，原先设置好的声音系统便会发出告诉盲人此时无车可以通行，如果此时 不可以通行，就不发声，表示此时禁止通行。 程的意义 通过课程的设计，使我们能够建立 制系统总体的设计思路；了解制系统设计的基本原则。掌握 制系统设计的步骤和设计方法。 软件上：更加熟悉 件的应用。编程能力上得到进一步提升，不在象以前那样只能编一些小程序。编程思路比以前清晰，掌握更多的编程方法，能够为将来学习 下一个坚实的基础。 硬件上：以前的 在实验台上进行调试，做了好几次，都不知 何接线很正常，太过于理论化了，很难适用应用。通过本次设计，能够真正学会 接线方法。对电路的设计及连接的能力有了进一步提高。硬件设计中，能够接触到一些传感器及其他电子元件，在应用它们的过程中，学到了许多书本上没有的东西。更加巩固所学知识。 第二章 可编程控制器 概论 可编程控制器 (计算机家族中的一员是为工业控制应用而设计制造的，早期的可编程控制器称作可编程逻辑控制器(，简称 它主要用来代替继电器实现基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 2 逻辑控制，随着技术的发展这种装置的功能已经大大超过了逻辑控制的范 围。因此，今天这种装置称作可编程控制器，简称 但是为了避免与个人计算机 (简称混淆，所以将可编程控制器简称 、 由来 在 60 年代汽车生产流水线的自动控制系统基本上都是由继电器控制装置构成的，当时汽车的每一次改型都直接导致继电器控制装置的重新设计和安装，随着生产的发展汽车型号更新的周期愈来愈短，这样继电器控制装置就需要经常地重新设计和安装，十分费时费工费料，甚至阻碍了更新周期的缩短，为了改变这一现状， 1969 年美国数字设备公司 (研制 出第一台 在美国通用汽车自动装配线上试用获得了成功这种新型的工业控制装置，以其简单易懂操作方便、可靠性高、通用灵活、体积小、使用寿命长等一系列优点，很快地在美国其他工业领域推广应用。到 1971 年已经成功地应用于食品饮料冶金造纸等工业。这一新型工业控制装置的出现也受到了世界其他国家的高度重视， 1971 日本从美国引进了这项新技术很快研制出了日本第一台 1973 年西欧国家也研制出它们的第一台 我国从 1974 年开始研制，于1977 年开始工业应用。 定义 可编程控制器 是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的，它采用一类可编程的存储器用于其内部存储程序执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入 /输出控制各种类型的机械或生产过程，可编程控制器及其有关外部设备都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 总之可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，它具有丰富的输入 /输出接口，并且具有较强的驱动能力，但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时其硬件需根据 实际需要进行选用、配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。 、 主要特点 可靠性 20即采用有效措施以防止故障扩大 可以采用由双 成冗余系统或 有三 成表决系统 ,使可靠性更进一步提高 富的 I/O 接口模块 毕业实践报告 3 对不同的工业现场信号如 交流或直流 开关量或模拟量 电压或电流 脉冲或电位 强电或弱电等 有相应的 I/O 模块与工业现场的器件或设备如 按钮 行程开关 接近开关 传感器及变送器 电磁线圈 控制阀 直接连接另外为了提高操作性能它还有多种人 为了 组成工业局部网络它还有多种通讯联网的接口模块等等。 用模块化结构 为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型 外，绝大多数 采用模块化结构， 各个部件包括 源 I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。 程简单易学 编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。 装简单维修方便 需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需将现场的各种设备与 应的 I/O 端相连接即可投入运行，各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障，由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的方法使系统迅速恢复运行。 功能 1 辑控制 2、定时控制 3、计数控制 4、步进 (顺序 )控制 5、 制 6、数据控制， 有数据处理能力 7、通信和联网 8、其它 有许多特殊功能模块，适用于各种特殊控制的要求，如定位控制模块、 块 、 发展阶段 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 4 虽然 世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步， 迅速发展其发展过程大致可分三个阶段： 期的 0 年代末 70 年代中期 ) 早期的 一般称为可编程逻辑控制器，这时的 少有点继电器控制装置的替代物的义，其主要功能只是执行原先 由继电器完成的顺序控制定时等，它在硬件上以准计算机的形式出现，在 I/O 接口电路上作了改进，以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器；另外还采取了一些措施以提高其抗干扰的能力；在软件编程上采用广大电工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式 梯形图。因此早期的 性能要优于继电器控制装置，其优点包括：简单易懂、便于安装、体积小、能耗低、有故障指示，能重复使用等。其中 有的编程语言 梯形图一直沿用至今。 期的 0 年 代中期 80 年代中后期 ) 在 70 年代微处理器的出现，使 生了巨大的变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为 中央处理单元 (这样使 功能大大增强，在软件方面除了保持其原有的逻辑运算计时、计数等功能以外，还增加了算术运算数据处理和传送通讯自诊断等功能；在硬件方面除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程 I/O 模块，各种特殊功能模块，并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使 应用范围得以扩大。 期的 0 年代中后期至今 ) 进入 80 年代中后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的 采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高 处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片，这样使得 硬件功能发生了巨大变化。 、 分类 型 型 I/O 点数一般在 128 点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量 I/O 以外，还可以连接 模拟量 I/O 以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术、运算数据处理和传送通讯联网以及各种应用指令。 型 型 用模块化结构，其 I/O 点数一般在 2561024 点之间， I/O 的处理方式除了采用一般 用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式即在扫描用户程序的过程中直接读输入刷新输出，它能联接各种特殊功能模块，通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。 型 般 I/O 点数在 1024 点以上 的称为大型 大型 软硬件功能极强，具有极强的自诊断功能、通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块可以构成三级通讯网实现工厂生产管理自动化，大型 可以采用冗余或三 成表决式系统使机器的可靠性更高。 毕业实践报告 5 制系统设计的基本原则 制系统的总体设计原则是：根据控制任务，在最大限度地满足生产机械或生产工艺对电气控制要求的前提下，运行稳定，安全可靠，经济实用，操作简单，维护方便。 任何一个电气控制系统所要完成的控制任务，都是为满足对象（生产控制设备，自动化生产线，生产工艺 过程等）提出的个项性能指标，提高劳动生产率 ,保证生产质量，减轻劳动强度和危害程度，提高自动化水平。因此在设计制系统时，应遵循的基本原则如下： 1 最大限度的满足被控制对象提出的各项性能指标 2 确保控制系统的安全可靠 3 力求控制系统简单 4 留存有恰当的余 计的步骤 用 行控制系统设计的一般 步骤 可参考流程图 确设计任务和技术条件 进行设计之前 ,设计人员首先应该对被空对象进行深入的调查和分析 ,并熟悉工艺流程机设备性能 确定系统所要完成的 任务 拟订出设计任务书 ,明确各项设计要求 /约束条件及控制方式 择 型 目前 ,在国内 产厂家生产的 种已达数百个 ,其性能各有特点 ,价格也不尽相同 制系统时 ,要选择最适宜的 型 ,一般考虑下列因素 . 系统控制目标 制系统时 ,首要的控制目标就是 :确保控制系统安全可靠地稳定运行 ,提高生产效率 ,保证产品质量等 . 硬件配置 能力 ,I/O 系统 ,指令系统 ,响应速度 ,性价比等等 . 统硬件设计 制系统的硬件设计是指对 部设备的设计 要进行输入设备的选择 (如接触器的线圈 ,电磁阀的线圈 ,指示灯 ),以及控制台 ,柜的设计和选择 ,操作面板的设计 . 通过对用户输入 ,输出设备的分析和整理 ,进行相应的 I/O 分配 ,在 I/O 分配表中 ,应包含 I/O 地址 ,设备代号 ,设备名称及控制功能 ,应尽量将相同类型的信号 ,相同电压等级的信号地址安排在一起 ,以便于施工和补线 ,并依此绘出 I/O 接线图 . 统软件设计 控制系统软件的设计就是用梯形图编写控制程序 ,可采用经验设计法或逻辑设计法 以采用状态编写法 . 系统局部模拟运行 控制程序完成后 ,便有了控制系统的框架 ,要进行模拟调试 先内后外 ,先局部后整体的原则 . 4 控制系统联机调试 7 5 编制系统的技术文件 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 6 编制程序 明确设计任务和技术条件 系统总体设计 型选择 制作控制区 I/O 配线 安装 部模拟运行 程序检查调试 联机调试 系统试运行 交付使用 整理系统文件 程序备份 修改软件，硬件 是否满足要求？ N Y 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 7 第三章实现功能和控制方法 城市十字路口交通信号灯模拟系统是模拟红绿黄拐灯的亮灭和路上人车的流动。其中东西方向的红，绿，拐，黄灯；南北方向的绿，拐，黄，红灯按一定的时续轮流发亮。路上的人车用双色二极管来模拟。红色 代表车停留；绿色代表车通行；灭代表无车。见下图。 系 统 平 面 图 序控制 交通灯的时续控制如图所示 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。先南北绿灯亮，东西红灯亮。南北绿灯亮 35S 后，开始闪烁。闪烁周期为 1S。绿灯闪烁 5S 后熄灭。南北拐灯亮，维持 25S 后，南北拐灯以 1S 为周期，连续闪烁 5 次熄灭，南北黄灯开始亮， 5S 后熄灭。这一过程东西红灯一直亮并和南北黄等一起熄灭。南北黄灯熄灭后，南北红灯开始亮。此时东西方向，先是绿灯亮 35S 后熄灭，接着以 1S 周期闪烁 5 次熄灭 。拐灯亮 25S 后熄灭，拐灯又以1S 为周期连续闪烁 5 次。黄灯亮 5S 后熄灭转为红灯，东西黄灯熄灭的同时，基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 8 南北红灯熄灭，绿灯开始亮转入第二个周期。以后周而复始的循环。当关闭开关动作时，所有信号灯都熄灭，系统停止工作。 车通过 急车强通信号受急车强通开关控制。无车时，信号灯按正常时续控制。有急车时，将急车强通开关接通，不管原来信号的状态如何，一律强制让急车来的方向亮绿灯，使急车放行。直至急车通过为止。 急车一通过，将急车强通开关断开，信号的状态立即转为非急车路上的绿灯，随后按正常时序控制。急车强通信号只能响 应一路方向的急车，若两方向先后将来急车，则先响应 先来的一方，随后在响应另一方。 急车通行道路情况与直通时一致在这里不在说明。 路模拟 南北通车 （ 1） 绿灯亮时 2、 5、 14、 17 亮绿灯 1012 、 2224、 1、 3、 16、 18、亮红灯其余灯不亮 此时表示：南北路车辆直通，要转弯的车停靠在南北路右边直行道两边（六车道），等待转弯。东西方向右边车道有车停靠等待通行，左边车道暂无车辆停靠。 （ 2） 拐弯灯亮时 1、 3、 16、 18、 19、 21、 7、 9 亮红灯 2、 17、1012、 2224 亮绿灯 其余灯不亮 此时表示 ：南北方向上右边车道上的车开始转弯，其中直行道左边的车左传；右边的右转。东西方向右边车道上的车仍在等待。 （ 3）黄灯亮时 2、 17、 2224、 1022 亮红灯其余灯不亮 此时刻转弯结束，持续时间较短属缓冲时段。只有少数车道有车停靠 以上过程东西方向一直亮红灯 东西通车 （ 1）绿灯亮时 8、 11、 20、 23 亮绿灯 1618 、 13、 10、 12、 22、 24、亮红灯其余灯不亮 此时表示：东西路车辆直通，要转弯的车停靠在东西路右边直行道两边（六车道），等待转弯。南北方向右边车道有车停靠等待通行，左边车道 暂无车辆停靠。 （ 2）拐弯灯亮时 10、 12、 22、 24、 4、 6、 13、 15 亮红灯 11、 23、1618、 13 亮绿灯其余灯不亮 此时表示：东西方向上右边车道上的车开始转弯，其中直行道左边的车左传；右边的右转。南北方向右边车道上的车仍在等待。 （ 3）黄灯亮时 11、 23、 1618、 13 亮红灯其余灯不亮 此时刻转弯结束，持续时间较短属缓冲时段。只有少数车道有车停靠 以上过程南北方向一直亮红灯 红灯报警 本系统具有闯红灯报警功能。通过光电传感器来感应人车，此时道路如果允许通行。光电传感器感测的 信号进入系统后，蜂鸣器不发声，人车正常通淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 9 行。道路一旦禁止通行时，光电传感器检测到信号送入系统后，便使蜂鸣器发出报警通知行人 ,此时已经闯红灯 降低道路危险 ,以此保证人车安全。 针指示方向 交通灯虽然能很好指挥道路的人车通行 群中有些红绿色盲 患者由于无法识别红绿颜色也就不能看懂指示灯，因此我们在该系统中加入了指针指示标志。这个功能由电机，指针和位移传感器来实现。在该过程中通过控制电机的正反转来带动指针转动，通过位移传感器来确 定指针停靠位置，比如，此时南北通行，指针便会指向南北方向，以此来给红绿色盲患者带来便利。 音系统 本系统加入音频功能，盲人过路时，触摸开关，若此时可以通行，则音频系统开始工作，向盲人可以通行发出信号，反之音频发出不可以通过的信号。在真正的道路上可以用传感器加智能声音系统来实现 ,在这里由于受条件限制 ,我们只能用开关和录音机来实现 . 第四章系统硬件设计 路框图 极管 感器 开关 传感器 P L 灯泡 蜂鸣器 双色二极管 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 10 泡 机 M 关 鸣器 统 口分配 输入 ： 启动按扭 北盲人过道 西盲人过道 北强通按扭 东西强通按扭 北指针指示 东西拐弯指针 西指针 北拐弯指针 输出： 南北绿灯 南北黄灯 南北红灯 南北转弯灯 东西绿灯 东西黄灯 东西红灯 东西转弯灯 北直行闪烁 北直行闪烁 北直行闪烁 北直行闪烁 西直行闪烁 西直行闪烁 西直行闪烁 西直行闪烁 北强通 人服务 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 11 人服务 西强通 行路灯指示 行路灯指示 要硬件参数 列 产品介绍 列的特点是小型化、高速度和高性能，在 列中属于最高档次。除输入出 16的独立用途外，还可以适用于在多个基本组件间的连接，模拟控制，定位控制等特殊用途，是一套可以满足多样化广泛需要的 技术参数 在基本单元上连 接扩展单元或扩展模块，可进行 16的灵活输入输出组合。 产品目录 可选用 16/32/48/64/80/128 点的主机，可以采用最小 8 点的扩展模块进行扩展。可根据电源及输出形式，自由选择。 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 12 色二极管 类型 主波长（ 发光颜色 顺向电压 发光强度 备注 红蓝双色 620色 00向电流20件下 460色 000绿双色 620色 0020色 000绿双色 460色 00020色 000近传感器 产品编号： 型号： M 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 13 规格： 直流 3 线， 产品说明： 非屏蔽，检测距离 5O，方柱型 关电源 用进口元器件， 可靠性高 内置 波器，抗干扰性能好 直流纹波小，工作效率高 设计软启动电路，交流浪涌电流限制 工作温度低，使用寿命长 输入电压范围宽，符合全球使用标准 绝缘性能好，搞电强度高 具有短路、过载、过压保护功能 满负荷高温烧机， 100%老化测试 体积小、重量轻、外观美 型号 输出 24V/ 24V/ 24V/ 24V/ 24V/ 24V/ 24V/ 24V/ 24V/6A 24V/ 24V/ 24V/10A 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 14 27V/10A 24V/ 24V/ 24V/18A 24V/鸣器介绍 尺寸图： 规格 输出电压 115db 0作电流 250大输入电压 15作温度范围 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 15 储存温度范围 量 50间继电器 性能指标 最大开关电压： 25025最大开关电流： 5A 接触电阻： 50动作时间： 20下复位时间： 20下 电传感器 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 16 光电传感器 18)系列 检测距离 10馈反射型 检测距离 2流 1036O 流1036O C C O+O+O O C C O+O+流 90250控硅 流90250C C 电器输出 继电器输 出 检测距离 5制 输出 200流 1036O 耗电流 353W 应时间 20O+向角 3 度 10 度 /3 度20 度 O 测物体 透明或不透明体 作环境温 度 55 度 C 作环境照度 太阳光 10下 白炽灯 3下 交流 90250控硅 壳材料 金属 /塑料 护等级 电器输出 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 17 第五章软件系统设计 件流程图 启动 东西 循环 南北急车完 东西急车 盲人通行 东西闯红灯 东西急车完 南北急 车 南北闯红灯 盲人通行 南北拐灯亮 东西红灯亮 南北黄灯亮 东西红灯亮 东西拐灯亮 南北红灯亮 东西黄灯亮 南北红灯亮 东西绿灯亮 南北红灯亮 南北绿灯亮 东西红灯亮 蜂鸣器 录音机 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 18 启动 启动 循环 道路模拟 1 道路模拟 5 道路模拟 2 道路模拟 3 道路模拟 4 道路模拟 6 电机转动 接近传感器 指针指示 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 19 件设计的方法 验设计法 梯形图的经验设计法是比较广泛的一种方法 具有很大的试探性很随意性 ,最后的结果不是唯一的 以下是一些经验设计方法的基本步骤 . 解控制功能 ,画出输出线圈梯级 线圈为核心 ,画出该线圈的启动条件 (得电条件 )自锁条件 )和停止条件 (失电条件 ). 立辅助位梯级 ,对线圈进行条件分析后 ,根据下列原则进行辅助位梯级的设计 ,仅启动条件不同 ,可采用并联启动条件的方法 ;若停止条件不同的 ,要把不同的停止条件分成不同的梯级 画互锁和保护条件 辑设计法 逻辑设计法的理论基础是逻辑代数 看一个电气控制线路都会发现 ,线路的接通和断开 ,都是同过继电器等元件的触点来实现的 ,故控制线路的种种功能必定取决于这些触点的 开 因此电气控制电路从本质上说是一种逻辑线路 ,它符合逻辑运算的基本规律 (1) 明确控制任务和控制要求 取得电气元件执行功能表 . (2) 详细绘制电气控制系统的状态转换表 输入信号状态表 ,状态主令表和中间记忆状态表四部分组成 . (3) 根据状态转换表进行逻辑设计 (4) 进行程序的完善和补充 . 态编程法 状态编程法有可称为顺序控制设计法 ,它的最基本的思想是系统的 一个工作周期划分为若干个顺序相连的阶段 ,这些阶段称之为步 (并 用编程元件 (例如状态寄存器 S)来代表个步 即相邻两不步的输出量状态一定不同 转换条件可以是外部的输入信号 ;也可以是 部产生的信号 ;还可能有多个条件组成 这些动作就是 输出信号 . 用编程元件 入继电器 （ X） 输入端子是从外部开关接受信号的窗口， 部与输入端子连接的输入继电器 X 是用光电隔离的电子继电器，它们的编号与接线端子编号一致（按八进制输入），线圈 的吸合或释放只取决于 部触点的状态。内部有常开 /常闭两种触点供编程时随时使用，且使用次数不限。输入电路的时间常数一般小于 10基本单元都是八进制输入的地址，输入为 010 它们一般位于机器的上端。 出继电器（ Y） 输出端子是向外部负载输出信号的窗口。输出继电器的线圈由程序控制，输出继电器的外部输出主触点接到 输出端子上供外部负载使用，其余常开 /常闭触点供内部程序使用。输出继电器的电子常开 /常闭触点使用次数不基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 20 限。输出电路的时间常数是固定的 。各基本单元都是八进制输出，输出为 它们一般位于机器的下端。 助继电器（ M） 有很多的辅助继电器，其线圈与输出继电器一样，由 各软元件的触点驱动。辅助继电器也称中间继电器，它没有向外的任何联系，只供内部编程使用。它的电子常开 /常闭触点使用次数不受限制。但是，这些触点不能直接驱动外部负载，外部负载的驱动必须通过输出继电器来实现。如下图中的只 起到一个自锁的功能。在 普遍途采用 500点辅助继电器，其地址号按十进制编号。辅助继电器中还有一些特殊的辅助继电器，如掉电继电器、保持继电器等，在这里就不一一介绍了。 300 时器（ T） 在 的定时器是根据时钟脉冲的累积形式，当所计时间达到设定值时，其输出触点动作，时钟脉冲 有 110100时器可以用用户程序存储器内的常数 K 作为设定值，也可以用数据寄存器（ D）的内容作为设定值。在后一种情况下，一般使用有掉电保护功能的数据寄存器。即使如此，若备用电池电压降低时，定时器或计数器往往会发生误动作。 定时器通道范围如下： 100 时器 共 200 点，设定值： ； 10 时器 46 点，设定值： ； 1 算定时器 4 点，设定 值： ； 100 算定时器 6 点，设定值： ； 定时器指令符号及应用如下图所示： 123 设定值（累积） 当定时器线圈 驱动输入 通时， 当前值计数器对 10 前值与设定值 等时，定时器的输出接点动作，即输出触点是在驱动线圈后的 （ 10 * 123 才动作，当 点吸合后， 有输出。当驱动输入 开或发生停电时，定时器就复位，输出触点也复位。 每个定时器只有一个输入，它与常规定时器一样，线圈通电时，开始计时；断电时，自动复位，不保存中间数值。定时器 有两个数据寄存器，一个为设定值寄存器，另一个是现时值寄存器，编程时，由用户设定累积值。 如果是积算定时器，它的符号接线如下图所示： 345 定时器线圈 驱动输入 通时， 当前值计数器对 100 该值与设定值 等时，定时器的输出触点淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 21 动作。在计数过程中，即使输入 接通或复电时，计数继续进行，其累积时间为 100 45=触点动作。当复位输入 通 ，定时器就复位，输出触点也复位。 数器（ C） 的 16 位增计数器，是 16 位二进制加法计数器，它是在计数信号的上升沿进行计数，它有两个输入，一个用于复位，一个用于计数。每一个计数脉冲上升沿使原来的数值减 1，当现时值减到零时停止计数，同时触点闭合。直到复位控制信号的上升沿输入时，触点才断开，设定值又写入，再又进入计数状态。 其设定值在 围内有效。 设定值 义相同，即在第一次计数时，其输出触点就动作。 通用计数器的通道号： 100 点。 保持用计数器的通道号： 100 点。 通用与掉电保持用的计数器点数分配，可由参数设置而随意更改。 举个例子： 011 K 计数器 C 0 由计数输入 次驱动 圈 时，计数器的当前值加 1。当第 10 次执行线圈指令时，计数器 输出触点即动作。之后即使计数器输入 动作，计数器的当前值保持不变。 * 当复位输入 通（ ，执行 令，计数器的当前值为 0，输出接点也复位。 * 应注意的是， 计数器 使发生停电，当前值与输出触点的动作状态或复位状态也能保持。 程软件及其应用 1 三菱 程软件，是应用于 列中文编程软件，可在 以上操作系统运行 . (1) 程软件的主要功能 在 ,可通过线路符号 ,列表语言及 建立注释数据及设置寄存器数据 创建顺控指令程序以及将将其储存为文件 ,用打印机打印 . (2) 系统配置 1. 计算机 要求机型 :T(兼容 );486 以上 ;内存 : 8 兆或更高 ;显示器 :分辨率为 800 600 点 ,16 色或更高 . 2 编程和通信软件 采用应用与 列 编程软件 于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 22 3 接口单元 采用 换器 (便携式 )或 换器 (内置式 )或 换器 (内置式 ),以及其他指定的转换器 . 4 通信线缆 采用 线 (3) 程软件的操作环境 在 X 上运行 (4) 系统的启动和退出 要想启动 用鼠标双击桌面上的图标：下图为打开的 口。以鼠标选取 退出 命令，即 可退出 统 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 23 文件管理 创建新文件：创建一个新的顺序程序的操作方法是：通过选择 文件 -新文件 菜单项，或按 N键操作，然后在 型设置对话框中选择顺控程序的目标 型，如选择 击 确定 ，或按 O键操作即可打开文件：从一个文件列表中打开一个顺序程序以及诸如注释数据之类的数据，操作方法是：先（文件） 开）菜单或按 O键 ,再在打开的文件菜单中选 择一个所需的顺序指令程序后，但击 确认 即可 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 24 - 文的保存和关闭 :保存当前顺控程序 ,注释数据以及其他在同一文件名下的书记 屏幕显示如下图所示的文件菜单对话框 ,可通过该对话框将当前程序赋名并保存下来 执行 文件 保存 菜单或按 S键操作即可 . 以处于打开状态的顺控程序关闭 ,再打开一个已有的程序及相应的注释和数据 ,操作方法是执行 文件 -关闭打开 菜单即可参见上图 梯形图的编程 编程操作 :梯形单元块的剪切拷贝粘贴删除块选择以及行删除和行插入 , 通过执 行 编辑 采单栏实现 ,如图所示 元件注释 /线圈注释以及梯形图单元的注释 ,可通过执行 菜单 栏实现如图所示 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 25 元件输入 :触点、线圈符号、特殊功能线圈和连接线的输入，程序的清除，通过执行 工具 菜单栏实现，如图 梯形图的转换：将创建的梯形图转换格式存入计算机中，操作方法是：执行 工具 -转换 菜单操作或 ，如图所示 在转换过程中显示梯形图转换信息，如果在不完成转换的情况下关闭梯形图窗口，被创建的梯形图被抹去。 查找：光标到程序的顶、底和指定程序步显示程序，有关元件接点、线圈和指令的查 找，元件类型和编号的改变，元件的替换，通过执行 查找 菜单栏实现，如图所示 指令表编程 基于“ 现代城市交通指挥灯多功能化控制系统 26 执行 视图 -指令表 或按 N键操作可实现指令表状的编程；通过 视图 -指令表 或 梯形图 ， 可实现指令表与图程序之间的转换，如图 程序的检查 执行 选项 -程序检查 ，选择相应的检查内容，然后 确认 ， 可实现对程序的检查。如图 程序的传送 传送功能如下 淮 安 信 息 职 业 技 术 学 院 综 合 毕 业 实 践 报 告 27 读入 ：将 的程序传送到计算机中。 写入 ：将计算机中的程序发送到 。 校验 ；将计算机与 的程序加以比较校验，操作方法
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