1、基于有協(xié)議的單片機(jī)與PLC通信技術(shù)研究,楊志軍(020320132),課題研究的意義,編程語(yǔ)言簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高 ，但也有缺點(diǎn)，如數(shù)據(jù)處理能力和運(yùn)算功能不夠強(qiáng)等。 單片機(jī)具有體積小、控制功能強(qiáng)、擴(kuò)展方便、移動(dòng)靈活等的特點(diǎn)。 單片機(jī)與通信，在一定程度上可以代替機(jī)對(duì)的監(jiān)控，還可以使與單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，使的應(yīng)用更具有靈活性。單片機(jī)與通信系統(tǒng)在工業(yè)上主要用于一些相對(duì)小規(guī)模的控制系統(tǒng)。,課題分析：基于有協(xié)議的單片機(jī)與通信技術(shù)研究,拿到一個(gè)題目，應(yīng)該首先弄懂它的意思： 什么是通信？ 什么是通信協(xié)議？ 單片機(jī)與之間是怎樣、以什么方式實(shí)現(xiàn)通信？ 用什么單片機(jī)與通信？,畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容,可編程控制器作為

2、工業(yè)控制的主要元件，大量用于工業(yè)控制中，為了與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大多數(shù)可編程控制器都提供了串行通信接口，這樣它的內(nèi)部繼電器狀態(tài)、數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)等都可以傳送到其它設(shè)備，可編程控制器提供了用于串行通信的數(shù)據(jù)傳輸規(guī)則，即有協(xié)議通信。本設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)，通過(guò)串行通信接口與可編程控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。,用到的一些硬件與軟件,歐姆龍的型機(jī)； 自己設(shè)計(jì)的單片機(jī)系統(tǒng)一個(gè)：芯片用89S51、具有鍵盤(pán)、LED數(shù)碼管、RS-232C接口及單片機(jī)系統(tǒng)外圍必須的相關(guān)電路； 機(jī)一臺(tái)：用于把PLC梯形圖燒入CQM1H； 編程器：把單片機(jī)程序燒到單片機(jī)中； KeilC51軟件：編寫(xiě)單片機(jī)匯編程序并編譯； CX-P

3、rog-2.03：用于編寫(xiě)PLC梯形圖。,系統(tǒng)功能確定一,怎么設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的復(fù)位電路？ 怎么設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的時(shí)鐘電路？ 怎么設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的鍵盤(pán)？需要幾個(gè)按鍵？ 怎么設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的LED數(shù)碼管顯示電路？需要幾位數(shù)碼管？ 怎么設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)的RS-232接口？用什么芯片實(shí)現(xiàn)TTL電平與正負(fù)邏輯電平轉(zhuǎn)換？,系統(tǒng)功能確定二,根據(jù)思考和研究可做出如下選擇： 單片機(jī)采用上電復(fù)位電路即可 時(shí)鐘電路采用內(nèi)部振蕩方式，因選擇串行異步通信方式，定時(shí)器工作于模式作為波特率發(fā)生器，所以選擇晶振.，兩個(gè)電容各取左右即可。 考慮89S51內(nèi)部可用的RAM不是很大，系統(tǒng)研究的目的主要是通信的實(shí)現(xiàn)，分析通信協(xié)議中命令幀

4、及響應(yīng)幀的特點(diǎn)后，選擇7個(gè)按鍵、一個(gè)4位的LED數(shù)碼管即可實(shí)現(xiàn)通信。 用一個(gè)MAX232芯片即可實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)對(duì)RS-232接口的設(shè)計(jì),通信協(xié)議格式幀一,本系統(tǒng)要求編寫(xiě)單片機(jī)程序，讀寫(xiě)可編程控制器（PLC）的數(shù)據(jù)并顯示。因此下面分析通信協(xié)議中的讀寫(xiě)命令幀：,對(duì)比可知：如果WR命令一次只寫(xiě)入一個(gè)字的數(shù)據(jù)，則RR與WR命令幀長(zhǎng)度都為17位（FCS兩位），故可用單片機(jī)RAM中30H到40H單元存放命令幀，供單片機(jī)發(fā)送。,通信協(xié)議格式幀二,分析通信協(xié)議中的RR與WR的響應(yīng)幀的特點(diǎn)以確定該怎么接收和顯示數(shù)據(jù)。,考慮用RR命令一次最多讀取3個(gè)字的數(shù)據(jù)，故可用單片機(jī)RAM中52H5FH單元存放接收到的數(shù)

5、據(jù)（包括響應(yīng)碼和讀出的數(shù)據(jù)），通過(guò)鍵盤(pán)控制數(shù)據(jù)顯示。,系統(tǒng)總體功能概括,PLC,系統(tǒng)具體功能及程序流程,是,否,系統(tǒng)的特點(diǎn)一,本系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是：省電，在一定程度上降低功耗。 在設(shè)計(jì)點(diǎn)亮LED數(shù)碼管時(shí)，按0、1、2、3鍵分別點(diǎn)亮0.50.8秒后熄滅，減少了單片機(jī)對(duì)外部負(fù)載的驅(qū)動(dòng)時(shí)間。 在按SHOW鍵顯示接收的數(shù)據(jù)時(shí)，第一次用LED的低兩位顯示響應(yīng)碼，最后一次按下時(shí)熄滅數(shù)碼管，也減少了系統(tǒng)功耗。,系統(tǒng)的特點(diǎn)二,系統(tǒng)的另一個(gè)特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作、讀數(shù)方便 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中只用到7個(gè)獨(dú)立式按鍵、一個(gè)四位的LED數(shù)碼管、一個(gè)RS-232接口及單片機(jī)簡(jiǎn)單的外圍電路就可以實(shí)現(xiàn)與PLC通信。 讀數(shù)方便表現(xiàn)在對(duì)

6、響應(yīng)幀的顯示上。設(shè)單片機(jī)中響應(yīng)碼及數(shù)據(jù)存放如下：,系統(tǒng)的特點(diǎn)二,設(shè)接收到一串響應(yīng)幀如下：,0,0,R,R,0,0,1,2,3,4,5,6,7,8,A,B,E,F,FCS,FCS,*,CR,單片機(jī)收到后把有用的數(shù)據(jù)從響應(yīng)碼開(kāi)始存放在到中，如下表,系統(tǒng)的特點(diǎn)二,第一次按下SHOW鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示：,0,0,第二次按下SHOW鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示：,1,2,3,4,第三次按下SHOW鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示：,5,6,7,8,系統(tǒng)的特點(diǎn)二,第四次按下SHOW鍵時(shí)，數(shù)碼管顯示,A,b,E,F,第五次按下SHOW鍵時(shí)，數(shù)碼管熄滅，返回鍵盤(pán)掃描,這樣顯示有一個(gè)規(guī)律，就是“順著存，逆著顯”，即把接收到的響應(yīng)幀按順序從5

7、2H單元存放（50H和51H初始化時(shí)存放FFH）；而把數(shù)據(jù)取出來(lái)顯示的時(shí)候是以4位數(shù)據(jù)為一段，從最末一位開(kāi)始逆著順序取出來(lái)分別在數(shù)碼管上的低位到高位動(dòng)態(tài)顯示，每按一次SHOW鍵，顯示下一個(gè)四位。這樣的顯示是根據(jù)響應(yīng)幀的特點(diǎn)及人們讀數(shù)的習(xí)慣確定的，因此比較直觀方便。這也是我選擇4位數(shù)碼管的原因。如果采用1位數(shù)碼管，當(dāng)然也可以顯示，但是讀數(shù)據(jù)的時(shí)候會(huì)很亂很麻煩。,系統(tǒng)存在的不足,（1）由于系統(tǒng)是基于通信技術(shù)的研究設(shè)計(jì)的，而不是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際來(lái)設(shè)計(jì)的，所以如果要真正用于生產(chǎn)，必定還要考慮很多因數(shù)，還有很多要改進(jìn)的地方。 （2）由于判斷是否有鍵按下沒(méi)用才用中斷。都是根據(jù)實(shí)際動(dòng)作自動(dòng)返回鍵盤(pán)掃描的。在按RR