基于单片机的PLC工控模块的研究毕业设计论文

1、 基于单片机的plc工控模块的研究设计综述可编程序控制器是在继电器控制的基础上产生的一种新型的工业控制装置。它是将微型计算机、自动化技术及通信技术融为一体，应用到工业控制领域的一种高可靠控制器。随着现代社会生产的发展和技术进步，现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的飞速发展，可编程序控制器已成为当代工业生产自动化的重要支柱，plc 装置已成为自动化系统的基本装置。作为逻辑控制的控制器，它以其高可靠性,逻辑功能强大、体积小，可在线修程序，易于与计算机接口，能对模拟量进行控制等特点已广泛应用于各种工业生产的自动化控制领域。目前，无论是从国外引进的自动化生产线，还是自行生产设计的自动控制系统

2、；无论是新建工程项目，还是旧设备的技术改造，都可以看到plc 的身影。作为通用工业控制计算机，30 多年来，plc 从无到有，实现了工业控制领域接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。可编程控制器已成为工业控制领域的主流控制设备长期以来，plc始终处于工业自动化控制领域的主战场，为各种各样的自动化控制设备提供了非常可靠的控制应用。其主要原因，在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案，适合于当前工业企业对自动化的需要。另一方面，plc还必须依靠其他新技

3、术来面对市场份额逐渐缩小所带来的冲击，尤其是工业pc所带来的冲击。plc需要解决的问题依然是新技术的采用、系统开放性和价格。 与此同时，以单片机为核心构成的控制器以各种各样的形式渗透到人们的生产、生活、科研等各个领域，为人类带来了渗透到各个领域的“智能”。 单片机是整个智能控制器的核心，检测和控制电路是单片机的外围设备，单片机通过接口发出各种控制信息给检测电路，以规定功能、启动测量、改变工作方式等。当检测电路完成一次测量后，单片机读取测量数据，进行必要的加工、计算、变换等处理，最后以各种方式输出，例如输出给继电器、输出给系统的主控制器等。利用单片机的生产plc工控模块，可以解决plc工业控制上

4、的几大问题。第一，解决了plc的开放性的难题，plc 缺点之一就是它的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的，如专用总线、通信网络及协议、i/o 模块更互不通用，几乎各公司的plc 均互不兼容，同时，每一个plc的生产厂家都有自己的plc控制编写语言，这让可以科研人员在处理不同厂家的plc控制器时都头痛不已，但是利用单片机生产的plc工控板则不会遇到此类问题，由于大部分科研人员都已熟练掌握了c语言、vb等编程语言，不存在修改编写程序的障碍，因此，可以顺利的调试下位机使其达到自己的控制要求，第二，解决了plc价格昂贵的问题，一些科研项目的建设完全没有必要采用plc、dcs等动辄几万甚至几十万元的控制

5、系统作为一次性的试验投入，在一些小的控制项目，完全可以用基于单片机的plc工控模块来代替，而且花费只是几百元左右。基于单片机的plc控制器能执行逻辑控制、顺序控制、定时、记数等操作指令.与标准plc的不同点是它属于较直视操作的plc，一般plc在编程时常以号码代替，单片机plc工控板则以c语言或汇编语言进行编程方式导。单片机plc工控板功能强大，可取代复杂的继电器组合，也可作为plc市场的另一种选择，还可顶替plc控制不是非常复杂的运动过程 ，非常适合于作小型控制（如机床、楼宇控制、小型机械、广告霓虹灯等），不但减省了产品的空间 也控制了产品的成本。此次设计任务是设计一个基

6、于单片机的plc工控模块，要求有信号输入8个口（光电隔离），8个输出口（6组继电器2组双向可控硅），定时器2组，计数器2个，温度检测口1个，模拟量检测口1个，pwm脉宽调制口1个，强制复位口1个，中断控制口1个，高速脉冲输出口2个，具有输入输出状态指示。单片机plc工控板特点是：从小系统做起 尽量精而小、容易上手,、施工简单、对环境要求不高，；电源仅需使用一般整流滤波电源既可, 范围在 9v-32v，使用感性负载, 如继电器或是电磁阀( 油压或是气压 )动作电流在0.35a以内的，仅需使用”一般电阻”既可随意从既有电源取用电源.

7、60;( 可参考i/o说明 )，可带电拔插, 不会损坏, 方便省工，以一片单片机为核心，构建一个简单、实用、易用、可靠的单片机的工控硬件平台。满足哪些具有单片机基础的工控技术人员使用，适用于哪些输入输点数小的控制场合，在小的应用场合完全可以代替小型的plc，同时也具有plc的一样的灵活。关键词单片机；plc；工业控制based on the mcu plc control module research and designsummary the programmable controller in the control relay is genera

8、ted based on a new type of industrial control devices.it is a miniature computer, automation technology and communication technology com., applied to the industrial control field of a high reliable controller.with the development of modern social production development and technical progress, modern

9、 industrial production automation level increasing and the rapid development of microelectronic technology, programmable logic controller has become the important pillar of contemporary industrial production automation, plc device has become the basic unit of automation system.as the logic control o

10、f the controller, with its high reliability, strong logic functions, small size, can be on-line repair procedures, easy to interface with the computer, can for analog control system has been widely used in various industrial production automation control field.at present, whether it is from the intr

11、oduction of automated production lines, or its own production design of the automatic control system; whether it is new or old project, the technical reformation of equipment, can see the figure of plc.as general industrial control computer, for over 30 years, plc from scratch, to achieve the indust

12、rial control field of logical connection to the storage logical leap; its function from weak to strong, realizes the digital control logic to control the progress of its application fields; from small to large, the realization of a single simple equipment control to do motion control, process contro

13、l and distributed control and other the task span.the programmable controller has become the mainstream of control equipment in industrial control field long-term since, plc has always been in the field of industrial automation control of the main battlefield, for various automation control equipmen

14、t provides a very reliable control application.the main reason, lies in its ability to provide automatic control application to provide safe and reliable and relatively perfect solution, suitable to the current industrial business needs for automation.on the other hand, plc also must rely on other n

15、ew technology to face the market share gradually reduce the impact, especially the impact of industrial pc.plc needs to solve the problem still is the adoption of new technology, open system and price. at the same time, the single-chip microcomputer as the core controller formed by various form pene

16、trated into people's production, life, scientific research and other fields, for the human has penetrated into all fields of the "intelligent".scm is the intelligent core of the controller, a detection and control circuit is a single chip peripheral equipment, through the single-chip i

17、nterface sends control information to the detection circuit, to required function, start, change the way of work measurement.when the detection circuit to complete a measurement, single-chip read measured data, the necessary processing, calculation, transform processing, the last in a variety of way

18、s, such as output, output to the relay output to the system main controller.the use of single-chip production plc industrial control module, can solve the plc industrial control on several major problems.first, to solve the problem of plc open, plc defect is one of the soft, hardware structure of th

19、e system is a closed rather than open, such as a dedicated bus, communication networks and protocols, i/o module are not common, almost every company plc are incompatible with each other, at the same time, every plc manufacturer have their own plc control language, which allows researchers to deal w

20、ith different manufacturers plc controller are headache, but the use of single-chip plc production control board is not encountered such problems, because the majority of scientific research personnel have to master the c language, vb programming language, there is no modification program barriers,

21、therefore, can be successfully debug machine so as to achieve its own control requirements, second, to resolve the plc expensive problem, some research projects need not using plc, dcs tens of thousands or even hundreds of thousands of yuan at the control system as a disposable test inputs, in some

22、small control program, can be used based on the mcu plc control module to replace, but spent only a few hundred yuan.based on single chip plc controller can implement logical control, sequence control, timing, counting operation instruction and standard plc different is that it belongs to a direct o

23、peration of the plc, the general plc in programming from time to time to number instead, scm plc control board by c language and assembly language programming guide.singlechip plc control board is powerful, can replace the complicated relay combination, but also can be used as plc market is another

24、option, but also can replace the plc control is not very complex motion process, very suitable for small control (such as machine tools, building control, small machinery, advertising neon lights), not only saves the product the space also control the cost of the product. this design task is to desi

25、gn a plc based on single chip processor control module, signal input requirements have 8 mouth (photoelectric isolation), 8 output ports (6 relay 2 groups of two-way silicon controlled rectifier), 2 groups of 2 timer, counter, temperature detecting port 1, imitate quantity examination mouth 1, pwm p

26、ulse width modulation of mouth 1, a forced reset port 1, interrupt control port 1, high speed pulse output port 2, with input and output status indication.singlechip plc control board is characterized by: from start to finish and small system, easy to use, simple, construction, environmental require

27、ments is not high, only the use of general rectifier; power supply power supply filtering can, in the range of 9v-32v, the use of inductive load, such as a relay or solenoid valve (hydraulic or pneumatic) action current in 0.35a or less, only the use of "general resistance" can move from b

28、oth power and power. (see i/o), can be charged and, without damage, convenient and labor, to a single chip as the core, to construct a simple, practical, easy to use, reliable single-chip computer hardware platform.meet which has microcontroller based control technology, which applies to input point

29、s of small control occasions, in small applications can completely replace the small plc, also has the same flexible plc.keywords single chip microcomputer;plc; industrial control1 绪论1.1选题背景近年来自动化控制领域日新月异，诸如plc、dcs、pac等控制系统层出不穷，但是诸如此类的控制系统的应用需要相对昂贵的成本，一方面为了方便客户使用，控制系统生产厂家极力推行自己的编程语言，而在科研领域，大部分科研人员都已

30、熟练掌握了c语言、vb等编程语言，一些科研项目的建设完全没有必要采用plc、dcs等动辄几万甚至几十万元的控制系统作为一次性的试验投入。因此完全可以开发基于单片机构成的工业控制采集系统，成本不足千元，并且可以满足相当一部分工业控制采集系统的需要1.1.1 选题目的工业控制目前是大有可为的领域之一。在各种各样的工业现场观察一下，几乎没有什么地方看不到工业自动化控制的设备。在这些设备中，往往大量应用plc，从编程的角度来看，这些plc所要完成的功能非常简单，如果用单片机来实现其功能，那是轻而易举的。如果一定要做一个明确的说明的话，可以这么说：可能只要几十个字节的程序量就能完成那些plc所要完成的功

31、能。如果你了解这台机器的工作流程或者你就是这样一台机器的操作者，又略懂一些单片机，那么这样的程序完全可以写出来。可是，那里没有用到单片机，而是用的plc，为什么呢？关键在于可靠性！工业现场的苛刻要求，不要说是初学者，就是富有经验的开发者，往往也觉得头痛。一台设备数十万或更贵，设计者当然不愿意承担风险去用单片机控制板，而是宁愿先用贵一些的plc。但plc毕竟是昂贵的，如果有把握用单片机控制板来替代，肯定会有市场，这在一定程度上会大大减少研究经费。单片机工业控制板就是为这样的应用而度身定做的本次设计的主要目标是学习和运用单片机的c语言和汇编语言，通过现有焊接已有器件，实现利用单片机stc12c5a

32、60s2对继电器的控制，并且可以通过接受收外接键盘输入而在输出端输出不同信号。可以实现定时、计数以及对模拟量的检测等多项功能。本次设计准备在成本交低廉的前提下完成，使用的都是廉价的器件，主要是使用单片机stc12c5a60s2，性能指数都不是很高，通过该课题的设计掌握以stc12c5a60s2为核心的单片机系统的软硬件开发过程，同时掌握设计单片机工业控制板的开发设计流程；培养我们综合运用所学的基本知识、基本理论和基本技能的能力，学习解决一般工程技术和有关专业问题的能力，学习工程设计和科学研究的基本方法，完成对所学知识的综合训练。1.1.2 本课题的研究现状随着工业控制自动化的普遍应用，plc控

33、制器的使用量逐年增大。进口plc模块功能强大，基本满足了各种需求。但其价格也相当昂贵。在一些小型化大量化应用场合一款廉价实用的plc模块具有很高的实用价值。单片机工业控制板就是为这样的应用而度身定做的。不过，在工作现场中我们发现，现场很难发现有国产单片机设备的踪影，尤其是介入控制部分的，几乎都是国外的产品一统天下。在解决工业现场干扰严重、单片机系统工作不可靠的问题上国内有了一些经验，所做的一些产品、系统都能可靠地运行于各种工业应用现场。要能够做好工控产品，关键是对控制对象的理解，同样，工业品的抗干扰处理也是如此。单片机用于工业设备控制的条件已成熟，具体有这样的一些表现：1 单片机开发工具日益成

34、熟目前，手提电脑的价格已日渐平民化，二手手提电脑的价格更低，因此，将手提电脑带到工业现场已不再是奢望。优秀的单片机开发软件如keil的出现使得 “软件仿真写片验证”成为一种重要的开发方式。2单片机的新特性也为其工业现场应用创造了条件目前，单片机的品种不断增加，新的单片机加入了很多新特性，如内部ram、flash、rom的增加等，为高级语言的普遍使用创造了条件；几乎都有isp（在线编程）的功能，便于采用“软件仿真写片验证”的开发方式，一条下载线即可解决问题；采用sst单片机更可实现在板仿真功能。 3 一线工人素质不断提高很多一线工人有中职、中专、大专甚至本科学历，计算机的操作不成问题，有一些在学

35、校中就学过一至二门的高级语言，甚至就学过c语言，因此，在掌握单片机的初步知识后，学习c语言编程不成为障碍。4实时操作系统的普及也使得单片机开发更容易近年来，实时操作系统（rtos）逐渐普及，加之单片机硬件价格的下降，使用操作系统编程不再是梦想。由于操作系统由计算机专家编写，并经市场验证，因此，其性能是完全可以得到保证的，借助于操作系统编程，可使程序更易写，并能得到更高的可靠性。以下举一个例子，看一看使用操作系统编程是如何的方便目前欧洲、美国的很多工业品都是很小的公司（也许就一、两个人）做的，每家公司只做一样，但是在行业里做得最好。中国在这个领域已经落后美国、欧洲1020年1.2 单片机的介绍单

36、片机又称微控制器，或称嵌入式控制器。而现在的智能家电无一例外是采用微控制器来实现的，所以家用电器是单片机应用最多的领域之一。它是家用电器实现智能化的心脏和大脑。由于家用电器体积小，故要求其控制器体积更小以便能嵌入其结构之中。而家用电器品种多，功能差异也大，所以又要求其控制器有灵活的控制功能。单片机以微小的体积和编程的灵活性而产生多种控制功能，完全可以满足家用电器的需求。单片机是一个单芯片形态,面向控制对象的嵌入式应用计算机系统。它的出现及发展使计算机技术从通用型数值计算领域进入到智能化的控制领域.从此,计算机技术在两个重要领域通用计算机领域和嵌入式计算机领域都得到了极其重要的发展,并正在深深地

37、改变着我们的社会。1.2.1 单片机的结构和特点 单片机的结构特征是将组成计算机的基本部件集成在一块晶体芯片上,构成一台功能独特的,完整的单片微型计算机。单片机独特的结构决定了它具有如下特点：（1）高集成度,高可靠性单片机将各功能部件集成在一块晶体芯片上,集成度很高,体积自然也是最小的。芯片本身是按工业测控环境要求设计的,内部布线很短,其抗工业噪音性能优于一般通用的cpu。单片机程序指令,常数及表格等固化在rom中不易破坏,许多信号通道均在一个芯片内,故可靠性高。（2）控制功能强    为了满足对对象的控制要求,单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力,i/

38、o口的逻辑操作及位处理能力,非常适用于专门的控制功能。（3）低电压,低功耗    为了满足广泛使用于便携式系统,许多单片机内的工作电压仅为1.8v3.6v,而工作电流仅为数百微安。（4）优异的性能价格比单片机的性能极高。为了提高速度和运行效率,单片机已开始使用risc流水线和dsp等技术。单片机的寻址能力也已突破64kb的限制,有的已可达到1mb和16mb,片内的rom容量可达62mb,ram容量则可达2mb.由于单片机的广泛使用,因而销量极大,各大公司的商业竞争更使其价格十分低廉,其性能价格比极高。1.2.2 单片机的应用范围由于单片机功能的飞速发展,它的应用范

39、围日益广泛,已远远超出了计算机科学的领域.小到玩具,信用卡,大到航天器,机器人,从实现数据采集,过程控制,模糊控制等智能系统到人类的日常生活,到处都离不开单片机.其主要的应用领域如下。（1）在测控系统中的应用单片机可以用于构成各种工业控制系统,自适应控制系统,数据采集系统等。例如,工业上的锅炉控制,电机控制,车辆检测系统,水闸自动控制,数控机床及军事上的雷达,导弹系统等。（2） 在智能化仪器仪表中的应用（3） 单片机应用于仪器仪表设备中促使仪器仪表向数字化,智能化,多功能化和综合化等方向发展。单片机的软件编程技术使长期以来测量仪表中的误差修正,线性化的处理等难题迎刃而解。（3）在机电一体化中的

40、应用单片机与传统的机械产品结合使传统的机械产品结构简化,控制走向智能化,构成新一代的机电一体化产品。这是机械工业发展的方向。（4）在智能接口中的应用计算机系统,特别是较大型的工业测控系统中采用单片机进行接口的控制管理,单片机与主机并行工作,可大大提高系统的运行速度。例如,在大型数据采集系统中,用单片机对模/数转换接口进行控制不仅可提高采集速度,还可以对数据进行预处理。如数字滤波,误差修正,线性化处理等。（5）在人类生活中的应用单片机由于其价格低廉,体积小巧,被广泛应用在人类生活的诸多场合,如洗衣机,电冰箱,空调器,电饭煲,视听音响设备,大屏幕显示系统,电子玩具,信用卡,楼宇防盗系统等.单片机将

41、使人类的生活更加方便舒适,丰富多彩。1.3 本课题的任务和要求单片机主要用于计算机外设、实时控制、仪器仪表、通信和家用电器等各个领域，是计算机技术和电子技术的综合性应用，在不同应用场合其技术要求各不相同，因此设计方法和研制的步骤不完全一样。单片机应用系统由硬件和软件组成。硬件是指mcu、存储器、i/o接口和外设等物理器件的有机组合。软件是指系统监控程序的总称。在开发的过程中，它们的设计不能完全分开，二者需要互相配合、不断调整才能组成高性能的应用系统。单片机应用系统的开发包括系统总体设计、硬件设计、软件设计、系统调试等几个阶段，它们有时交叉进行。1.3.1 系统设计任务（1）系统总体设计任务 在

42、进行系统设计之前，首先应根据对系统的功能要求及其应用环境等确定合理的、具体的功能和技术指标，对应用系统的可靠性、通用性、先进性、可维护性、以及成本等进行综合考虑，以尽量合理并符合相应的标准。然后根据市场上各种单片机的货源情况和单片机的性能及开发工具等因素选择合适的机型。接下来要根据系统中可能遇到的传感器、模拟电路、i/o接口、存储器和显示器等器件和设备进行器件选择，使之符合系统在精度、速度和可靠性等方面的要求。最后确定硬件和软件的功能划分。由于在系统设计中某些功能用硬件和软件都能实现，在设计中应综合考虑研制周期和成本等因素具体划分软硬件功能。（2）系统硬件设计任务硬件设计的任务是根据总体要求，

43、在所选的mcu和各个元器件型号的基础上设计出系统的电路原理图，做一些必要的不见实验。在硬件设计中，需要考虑系统总线的负载能力、系统扩展时的片选方式、模拟电路的速度和精度等，如需扩展存储器则尽量用一片完成，这样既降低了成本，又减小了线路板的面积，同时提高了系统的可靠性。（3）系统软件设计任务单片机应用系统的软件设计是系统设计中最基本而且工作量较大的任务。与系统机上操作系统支持下的纯软件不同，单片机的软件设计是在裸机的条件下进行的，而且随应用系统的不同而不同。在软件中一般需考虑以下几个方面：1） 根据要求确定软件的具体任务细节，然后确定合理的软件结构。一般系统软件的主程序和若干个子程序及中断服务程

44、序组成，详细划分主程序、子程序和中断服务程序的具体任务，确定各个中断的优先级。主程序是一个顺序执行的无限循环的程序，不停地顺序查询各种软件标志，以完成对事务的处理。在子程序和中断服务程序中，要考虑现场的保护和恢复，以及它们和主程序之间的信息交换方法。2） 程序的结构用模块化结构，即把监控程序分解为若干个功能相对独立的较小的程序模块分别设计，以便于调试。具体设计时可采用自底向上或自顶向下的方法。3） 在进行程序设计时，先根据问题的定义描述出各个输入变量和输出变量之间的数学关系，即建立数学模型，然后绘制流程图，再根据流程图用汇编语言进行具体程序的编写。4） 在程序设计完成后，利用相应的开发工具和软

45、件进行程序的汇编，生成程序的机器码。（4）系统的调试任务在系统样机的组装和软件设计完成以后，就进入系统的调试阶段。应用系统的调试步骤和方法是相同的，但具体细节与采用的开发系统（即仿真器）及选用的单片机型号有关。调试的过程就是软硬件的查错过程，分为硬件调试和软件调试。1.3.2 系统设计要求stc12c5a60s2是宏晶科技生产的单时钟的单片机，是高速、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机。指令代码完全与8051兼容，内部集成max810专用复位电路。两路pwm,8路高速十位a/d转换，通用的i/o口为44个，内置看门狗程序。可以完成以下任务：1、定时器两组、计数器两组：由于完全兼容8051

46、单片机，共有4个十六定时器，两个与传统8051兼容的定时/计数器，16位定时/计数t0与t1。再加上两路pca模块可以实现定时计数功能。2、温度检测口：十位精度adc,共八路。3、模拟量检测口：a/d转换, 10位精度adc，共8路，转换速度可达250k/s(每秒钟25万次)。4、pwm脉宽调制口：p1.3、p1.4都可以作为脉宽调制输出口。5、强制复位口：内部集成max810专用复位电路（外部晶振12m以下时复位脚可以连接1k欧接地）。6、中断控制口：外部中断i/o口7路,传统的下降沿中断或低电平触发中断,并新增支持上升沿中断的pca模 块，power down模式可由外部中断唤醒，int0

47、/p3.2,int1/p3.3,t0/p3.4, t1/p3.5, rxd/p3.0, ccp0/p1.3(也可通过寄存器设置到p4.2), ccp1/p1.4(也可通过寄存器设置到p4.3)。7、高速脉冲输出口：p4.2、p4.3可以作为高速脉冲输出口。1.4 系统解决的问题和拟采用的研究手段本课题主要是研究基于单片机的plc工业控制软硬件设计。首先要熟悉设计内容，学习掌握单片机的使用方法；精确分析并设计出该控制系统的全部工作流程图，确定输入、输出的名称功能；设计系统软件并在画出pcb图，实现全部功能，完成设计并撰写毕业论文。针对课题采取以下研究方法及步骤：（1）各种元器件以及芯片的选择 （

48、2）硬件电路的设计（3）用汇编语言完成软件方面的设计（4）结合电路对程序进行调试（5）找出程序中的错误，改正这些错误2系统的总体设计2.1 设计思想本设计采用stc12c5a60s2其外围扩展系统，软件方面主要是应用c语言设计程序。系统以stc12c5a60s2单片机为核心，配置相应的外设及接口电路，用c语言开发，组成一个具有多功能的plc工控板。该系统的软件可运行于windows xp环境下，硬件电路设计具有典型性。同时，本系统中任何一部分电路模块均可移植于实用开发系统的设计中，电路设计具有实用性。2.2 系统的设计要求基于单片机的plc模块设计要求最终完成以下功能设计：1.信号输入8个口（

49、光电隔离）。2.8个输出口（6组继电器2组双向可控硅）。3.定时器2组。4.计数器2个。5.程序运行显示器1个。6.温度检测口1个。7.模拟量检测口1个。8.pwm脉宽调制口1个。9.强制复位口1个。10.中断控制口1个。 11.高速脉冲输出口2个。具有输入输出状态指示。2.3 系统的设计方案由设计要求所要求的工控板具有的功能，可以有以下初步设计方案：工控板应具备1、具有电源指示；2、六路输入光电隔离引入信号； 3、六路输出光电隔离输出控制继电器； 4、标准的11.0592m晶振；（便于设置串口波特率）5、具有上电复位和手动复位；6、支持at89sxx系列单片机； 7、带有

50、掉电存储功能，芯片24c08； 8、输入八路具有led指示；9、输出八路具有led指示。；10、六路12v继电器控制，控制设备；11、可控制交流220v/10a一下设备；（最大控制设备2000w）12、具有串口通信功能(可以上位机控制)；13、单片机无加密，可插拔更换，带有程序下载口，可随意更改程序。plc工控板共有八路输入，八路输出，具有输入对输出一对一控制，第一次按下开关，继电器吸合，再次按下继电器断开。p3.3、p3.4为定时/计数端口，当两个端口有信号输入时时，单片机内部开始定时/计数，当达到所要求的定时或计数值时，相应的继电器闭合。p3.5为外部中断口，p0.0，p0.1为模拟量检测

51、口，p0.2为pwm脉冲调制端口，p4.2、p4.3为高速脉冲输出口，单片机自带的rst端为强制复位端口2.4本章小结本章介绍了单片机工控板的选择方案和元器件的论证，和主要的设计思想，以下几章内容都是围绕这个思想和方案展开的。3 元器件的介绍3.1 单片机系统3.1.1 stc12c5a60s2简介stc12c5a60s2/ad/pwm 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1t)的单片机， 是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12 倍。内部集成max810专用复位电路,2路pwm,8路高速10位a/d转换(250k/s，

52、即25万次/秒),针对电机控制，强干扰场合，单片机引脚图如图3-1所示 图3-1 单片机stc12c5a60s2各个引脚功能说明如下：p0.0 p0.7 : p0 : p0口既可作为输入/输出口，也可作为地址/数据复用总线使用。当p0口作为输入/输出口时，p0是一个8位准双向口，内部有弱上拉电阻，无需外接上拉电阻。当p0作为地址/数据复用总线使用时，是低8位地址线a0a7，数据线的d0d7。p1.0/adc0/clkout2 : 标准i/o口 port10 adc 输入通道-0独立波特率发生器的时钟输出可通过设置wake_clko2位/brtclko将该管脚配置为clkout2 p1.1/ad

53、c1 :标准i/o口，adc输入通道。p1.2/adc2/eci/rxd2第二串口数据接收端pca计数器的外部脉冲输入脚p1.3/adc3/ccp0/txd2 ：标准i/o口，adc输入通道外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出p1.4/adc4/ccp1/ss ：标准i/o口，adc输入通道外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出p1.5/adc5/mosi：标准i/o口 port15 ，adc 输入通道，spi同步串行接口的主出从入(主器件的输出和从器件的输入) p1.6/adc6/miso：标准i/o口 port16 ，adc 输

54、入通道-6 ，spi同步串行接口的主入从出(主器件的输入和从器件的输出) p1.7/adc7/sclk ：标准i/o口 port17 adc 输入通道-7 spi同步串行接口的时钟信号p2.0 p2.7 ：port2: p2口内部有上拉电阻，既可作为输入/输出口，也可作为高8位地址总线使用(a8 a15)。当p2口作为输入/输出口时，p2是一个8位准双向口。p3.0/rxd ：标准i/o口 port30 串口1数据接收端p3.1/txd ：标准i/o口 port31 串口1数据发送端p3.2/int0 ：标准i/o口 port32 ，外部中断0,下降沿中断或低电平中断p3.3/int1：标准i

55、/o口 port33 外部中断1,下降沿中断或低电平中断p3.4/t0/int/clkout0 ：标准i/o口 port，定时计数外部输入p3.5/t1/int/clkout1 ：标准i/o口 port35 定时器/计数器1的外部输入定时器1下降沿中断定时器/计数器1的时钟输出可通过设置wake_clko1位/t1clko将该管脚配置为clkout1 p3.6/wr：标准i/o口 port36 外部数据存储器写脉冲p3.7/rd：标准i/o口 port37 外部数据存储器读脉冲p4.0/ss：标准i/o口 port40 spi同步串行接口的从机选择信号p4.1/eci/mos：i标准i/o口

56、port41 pca计数器的外部脉冲输入脚spi同步串行接口的主出从入(主器件的输出和从器件的输入) p4.2/ccp0/miso ：标准i/o口 port42 外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出，spi同步串行接口的主入从出(主器件的输入和从器件的输出)p4.3/ccp1/sclk：标准i/o口 port43 外部信号捕获(频率测量或当外部中断使用)、高速脉冲输出及脉宽调制输出，spi同步串行接口的时钟信号p4.4/na：标准i/o口 port44 p4.5/ale：标准i/o口 port45 地址锁存允许p4.6/ex_lvd/rst2：标准i/o口 po

57、rt46 外部低压检测中断/比较器p4.7/rst： 复位脚xtal1：内部时钟电路反相放大器输入端，接外部晶振的一个引脚。当直接使用外部时钟源时，此引脚是外部时钟源的输入端。xtal2： 内部时钟电路反相放大器的输出端，接外部晶振的另一端。当直接使用外部时钟源时，此引脚可浮空，此时xtal2实际将xtal1输入的时钟进行输出。vcc ：电源正极3.1.2 a/d转换器电路结构stc12c5a60ad/s2系列带a/d转换的单片机的a/d转换口在p1口(p1.7-p1.0)，有8路10位高速a/d转换器,速度可达到250khz(25万次/秒)。8路电压输入型a/d，可做温度检测、电池电压检测、

58、按键扫描、频谱检测等。上电复位后p1口为弱上拉型i/o口，用户可以通过软件设置将8路中的任何一路设置为a/d转换，不需作为a/d使用的口可继续作为i/o口使用。stc12c5a60s2系列单片机adc(a/d转换器)的结构如图3-2所示 图3-2 a/d转换器结构stc12c5a60s2系列单片机adc由多路选择开关、比较器、逐次比较寄存器、10位dac、转换结果寄存器(adc_res和adc_resl)以及adc_contr构成。stc12c5a60s2系列单片机的adc是逐次比较型adc。逐次比较型adc由一个比较器和d/a 转换器构成，通过逐次比较逻辑，从最高位(msb)开始，顺序地对每一输入电压与内置d/a转换器输出进行比较，经过多次比较，使转换所得的数字量逐次逼近输入模拟量对应值。逐次比较型a/d转换器具有速度高，功耗低等优点。从上图可以看出，通过模拟多路开关，将通过adc07的模拟量输入送给比较器。用数/模转换器(dac)转换的模拟量与本次输入的模拟量通过比较器进行比较，将比较结果保存到逐次比较器，并