基于PLC鋸齒波發(fā)生器

1、一、原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等。）可編程序控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC業(yè)已成為自動(dòng)控制工作者不可或缺的重要工具。歐姆龍是當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的可編程控制器產(chǎn)品，其性能優(yōu)異、功能強(qiáng)大、適用范圍廣。在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制、遙控控制、測(cè)量?jī)x器、儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到鋸齒波形發(fā)生器。這里采用PLC可很方便地構(gòu)成鋸齒波發(fā)生器，其波形質(zhì)量

2、、幅度和頻率穩(wěn)定性、可調(diào)性都能達(dá)到較高的性能指標(biāo)。二、參考文獻(xiàn)1 王化祥，張淑英等.傳感器原理及應(yīng)用.天津大學(xué)出版社,2003,103120.2 王輝，張亞妮，徐江偉等. 歐姆龍系列PLC原理及應(yīng)用.人民郵電出版社，2009.6.3 張桂臣，吳庚申.S7-300系列PLC的模擬量處理方法.青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào),2004,31(4)4 鄭潮印等.利用開(kāi)入節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)PLC的模入采集.國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2005，67(2).5 程周. 電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（歐姆龍機(jī)型）.電子工業(yè)出版社，2006.8.6 師克寬.過(guò)程參數(shù)檢測(cè).北京：中國(guó)計(jì)量出版社,1999,5678.7 王兆明. 電氣控制與

3、PLC技術(shù).清華大學(xué)出版社.2005.28 孔祥冰等. 電氣控制和PLC技術(shù)應(yīng)用.中國(guó)電力出版社.2008.89 陳明義.電工電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教程.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2005，258302.10 張忠權(quán).電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì).北京：中國(guó)電力出版社，2005，132156.11 徐啟華.電阻的測(cè)量與非電量檢測(cè).西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1998，5089.12 蘇文平.新型電子電路應(yīng)用實(shí)例精選.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006，90125.三、設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究?jī)?nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求。）設(shè)計(jì)內(nèi)容：1）鋸齒波發(fā)生器輸出的波形頻率范圍

4、0.02Hz-1kHz連續(xù)可調(diào)；2）方波幅值正負(fù)10v，線性度優(yōu)于0.01%；3）波峰峰值20v，各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)。4）波形可用觸摸屏顯示，方便可調(diào)。具體要求：1. 就課題任務(wù)查閱相關(guān)資料，熟悉課題中要用到的各種傳感設(shè)備及驅(qū)動(dòng)設(shè)備；2. 根據(jù)現(xiàn)有裝置情況，制定出課題的控制方案；3. 根據(jù)控制方案、PLC機(jī)型、觸摸屏完成PLC的I/O接口分配和正確連線并完成硬件測(cè)試；4. 編寫(xiě)軟件程序，并與硬件實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)調(diào)試；5. 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。指導(dǎo)教師（簽字）年 月 日審題小組組長(zhǎng)（簽字）年 月 日 天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱基于可編程序控制的鋸齒波發(fā)生器系 名信息工程

5、系專 業(yè)自動(dòng)化學(xué)生姓名指導(dǎo)教師一、課題來(lái)源及意義可編程序控制器（PLC）是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)。是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。它是以微處理器為核心，并采用可編程序的存儲(chǔ)器來(lái)編寫(xiě)的程序并進(jìn)行邏輯控制、用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的命令，并通過(guò)數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。PLC業(yè)已成為自動(dòng)控制工作者不可或缺的重要工具。歐姆龍是當(dāng)前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的可編程控制器產(chǎn)品，其性能優(yōu)異、功能強(qiáng)大、適用范圍廣。已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代的社會(huì)，信息化時(shí)代

6、的社會(huì)發(fā)展更加是離不開(kāi)電子產(chǎn)品的發(fā)展。我們所研究的鋸齒波和正弦波、三角波就是常用的基本測(cè)試信號(hào)。不僅僅有這些，如在示波器、電視機(jī)等儀器中，目的是為了使電子可以按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，并利用熒光屏可以顯示圖像，我們常常會(huì)用到鋸齒波產(chǎn)生器來(lái)作為我們研究的時(shí)基電路。另外，目的是為了要在示波器上的熒光屏上得到不失真地可以觀察到被測(cè)信號(hào)的波形，我們就會(huì)要求在水平偏轉(zhuǎn)板加上可以隨時(shí)間作線性變化的電壓鋸齒波電壓，為了可以達(dá)到電子束沿水平方向均勻搜索熒光屏。并且電視機(jī)顯像管熒光屏上的光點(diǎn)，就必須靠磁場(chǎng)變化來(lái)進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，所以我們就需要用鋸齒波電流來(lái)控制。因此，鋸齒波在實(shí)際的生產(chǎn)生活中具有有廣泛的應(yīng)用。作為工業(yè)自動(dòng)化的重

7、要支柱之一的可編程序控制器(PLC)就以其高可靠性和操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)引導(dǎo)了當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化的潮流，因此掌握PLC技術(shù)已成為大勢(shì)所趨，本課題就是利用可編程序控制器（PLC）來(lái)實(shí)現(xiàn)的鋸齒波發(fā)生器，由于不同的電子產(chǎn)品所需要的是不同頻率不同幅度的鋸齒波，所以我們就需要設(shè)計(jì)出可調(diào)的電阻來(lái)這樣我們就會(huì)得到與它匹配的波形，從而使得它能正常工作運(yùn)行，從而使它的工作效率達(dá)到最高。二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀隨著進(jìn)年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展以及各行業(yè)的需求，鋸齒波發(fā)生器處理的方法和理論迅速發(fā)展，技術(shù)不斷創(chuàng)新和完善，其在各行各業(yè)的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。在就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，掌握PLC設(shè)計(jì)和應(yīng)用是從事工業(yè)控制研發(fā)技術(shù)人員必須掌握的一

8、門專業(yè)技術(shù)。在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制、遙控控制、測(cè)量?jī)x器、儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到鋸齒波形發(fā)生器。這里采用PLC可很方便地構(gòu)成鋸齒波發(fā)生器，其波形質(zhì)量、幅度和頻率穩(wěn)定性、可調(diào)性都能達(dá)到較高的性能指標(biāo)。 在70年代以前，信號(hào)發(fā)生器主要分為兩大類：正弦波和脈沖波，函數(shù)發(fā)生器也可以提供正弦波、余弦波、三角波、方波等幾種常用標(biāo)準(zhǔn)波形。鋸齒波發(fā)生器也是最常見(jiàn)的波形之一。標(biāo)準(zhǔn)鋸齒波的波形是先呈直線上升，隨后陡落，再上升，再陡落，如此反復(fù)。我們平時(shí)看到的彩色電視機(jī)屏幕和示波器上的陰極射線管上的圖像產(chǎn)生，鋸齒波起到了很重要的控制作用，由光組成的柵格拼湊成的，我們都知道，電視屏幕上的一幀圖像不

9、是在同一時(shí)刻形成的，而是通過(guò)電子束掃描逐步出現(xiàn)的?？刂茠呙桦娮邮较虻碾姶盆F中，通的電流就是鋸齒波電流。當(dāng)電流強(qiáng)度在直線上升的過(guò)程中，磁場(chǎng)強(qiáng)度逐步增強(qiáng)，電子束偏轉(zhuǎn)幅度逐漸加大，在屏幕上掃過(guò)，通過(guò)電子束不同時(shí)刻強(qiáng)弱的不同形成不同色調(diào)和亮度的光柵格；而當(dāng)電流強(qiáng)度突然降低時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度隨之驟降，電子束迅速返回初始位置，開(kāi)始下一輪掃描。其他波形時(shí)，需要采用較復(fù)雜的電路和機(jī)電結(jié)合的方式。這個(gè)時(shí)期的波形發(fā)生器好多采用的是模擬電子技術(shù)，而要產(chǎn)生較為復(fù)雜的信號(hào)波形，電路結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜。另外還存在兩個(gè)突出問(wèn)題，一是通過(guò)電位器的調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出頻率的調(diào)節(jié)，很難將頻率調(diào)到某一固定值；二是脈沖的占空比不可調(diào)節(jié)。鋸齒波也是

10、合成樂(lè)器中常出現(xiàn)的合成主音音色。在著名的音樂(lè)動(dòng)畫(huà)Animusic中，鋸齒波給人的視覺(jué)通感通常是亮紅或亮黃色。鋸齒波被描繪成純紅色可以旋轉(zhuǎn)的激光束，很貼切地體現(xiàn)了鋸齒波音色富有穿透力的特點(diǎn)。鋸齒波的掃描特性廣泛應(yīng)用于電視，顯示器，示波器，就是把把鋸齒波電流加在水平的偏轉(zhuǎn)線圈上，或就是把鋸齒波電壓加在示波水平偏轉(zhuǎn)電極，使電子槍發(fā)出的電子射線，按時(shí)間原則偏轉(zhuǎn)，掃描屏幕。鋸齒波發(fā)生器的市場(chǎng)潛力無(wú)窮盡。因?yàn)槿藗冊(cè)絹?lái)越離不開(kāi)電話電腦電視機(jī)。鋸齒波從中起到了非常大的作用。3、 研究目標(biāo)利用可編程序控制器（PLC）使鋸齒波發(fā)生器輸出的波形頻率范0.02Hz-1kHz連續(xù)可調(diào)；方波幅值正負(fù)10v，線性度優(yōu)于0.

11、01%；波峰峰值20v，各種輸出波形幅值均連續(xù)可調(diào)。波形可用觸摸屏顯示，方便可調(diào)。4、 研究?jī)?nèi)容模擬量是指連續(xù)變化的物理量，如溫度、液位、壓力等等。在工業(yè)中一把都要求把模擬量采樣和控制都轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，和微機(jī)一樣，PLC只能處理數(shù)字量，因此對(duì)模擬量的處理就要求配置相應(yīng)的模擬量借口單元，基于PLC的鋸齒波發(fā)生器的模擬量?jī)H限于輸出，所以我們就只需要一個(gè)D/A轉(zhuǎn)化單元。A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。在A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程中，輸入的是時(shí)間上、幅值上都是連續(xù)的模擬量，而輸出的則是時(shí)間上，幅值上均離散的數(shù)字量，因此，要把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字時(shí)需經(jīng)采樣、保持、量化、編碼四個(gè)步驟。D/A轉(zhuǎn)換器的作用是將

12、數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量。D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際上是一個(gè)由運(yùn)算放大器構(gòu)成的模擬加法器，基準(zhǔn)電壓經(jīng)不同的權(quán)位二進(jìn)制數(shù)控制的電子開(kāi)關(guān)和相應(yīng)電阻網(wǎng)絡(luò)后做為各個(gè)不同比例的輸入電壓由運(yùn)放相加，作為模擬量的輸出。鋸齒波輸出波形的幅值在上限Vmax和下限Vmin之間按指定的斜率遞增或則遞減，設(shè)Vmin=0時(shí)，我們可以很方便的是用BCD碼遞增/、遞減指令和比較指令來(lái)實(shí)現(xiàn)鋸齒波發(fā)生器的幅值控制設(shè)置。因?yàn)镈/A是采用16進(jìn)制的，不符合我們十進(jìn)制要求，所以需要加上標(biāo)度指令，將有關(guān)的參數(shù)轉(zhuǎn)變成我們要求的參數(shù)。要求鋸齒波發(fā)生器輸出的波形都頻率連續(xù)可調(diào)，輸出的波形可在觸摸屏上顯示，方便可調(diào)。軟件程序與硬件實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)調(diào)試。I/O分配表：

13、啟動(dòng)按鈕SB10.00停止按鈕SB20.01模擬量電壓輸出1.00調(diào)試過(guò)程：1先將PLC程序傳入S7-200PLC中，只連接啟動(dòng)與停止開(kāi)關(guān)。2按下啟動(dòng)按鈕，然后用萬(wàn)用表測(cè)CS1W-MAD44模擬量I/0模塊的兩點(diǎn)間的電壓，看是否按照規(guī)定曲線運(yùn)行，如果運(yùn)行正確則證明PLC部分調(diào)試成功。3打開(kāi)啟動(dòng)按鈕，并且按照給定的時(shí)間函數(shù)循環(huán)運(yùn)行。顯示的最大頻率是10，最小為5五、研究方法與手段 研究利用PLC對(duì)鋸齒波發(fā)生器的設(shè)計(jì)問(wèn)題，在可編程控制器的電子系統(tǒng)上設(shè)計(jì)。根據(jù)控制方案，PLC機(jī)型，觸摸屏來(lái)完成對(duì)PLC I/O接口分配和正確連線并完成硬件測(cè)試。六、進(jìn)度安排1、2013.12.07-2014.03.01

14、 調(diào)查與課題相關(guān)的資料，了解本題的背景，及國(guó)外的研究近況。2、2014.03.01-2014.03.15 撰寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告，對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)初步規(guī)劃。3、2014.03.15-2014.04.15 根據(jù)所查閱資料和自己所學(xué)知識(shí)制定完整設(shè)計(jì)方案，初步完成設(shè)計(jì)論文。 4、2014.04.15-2014.05.01 檢查設(shè)計(jì)中存真的問(wèn)題，修正錯(cuò)誤，完善論文的內(nèi)容。 5、2014.05.01-2014.05.15 將最終的畢業(yè)論文上交并準(zhǔn)備答辯7、 主要參考1 王化祥，張淑英等.傳感器原理及應(yīng)用.天津大學(xué)出版社,2003,103120.2 王輝，張亞妮，徐江偉等. 歐姆龍系列PLC原理及應(yīng)用.人民郵電出版社，2

15、009.6.3 張桂臣，吳庚申.S7-300系列PLC的模擬量處理方法.青島遠(yuǎn)洋船員學(xué)院學(xué)報(bào),2004,31(4)4 鄭潮印等.利用開(kāi)入節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)PLC的模入采集.國(guó)內(nèi)外機(jī)電一體化技術(shù)，2005，67(2).5 程周. 電氣控制與PLC原理及應(yīng)用（歐姆龍機(jī)型）.電子工業(yè)出版社，2006.8.6 師克寬.過(guò)程參數(shù)檢測(cè).北京：中國(guó)計(jì)量出版社,1999,5678.7 王兆明. 電氣控制與PLC技術(shù).清華大學(xué)出版社.2005.28 孔祥冰等. 電氣控制和PLC技術(shù)應(yīng)用.中國(guó)電力出版社.2008.89 陳明義.電工電子學(xué)實(shí)驗(yàn)教程.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)出版社，2005，258302.10 張忠權(quán).電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

16、與課程設(shè)計(jì).北京：中國(guó)電力出版社，2005，132156.11 徐啟華.電阻的測(cè)量與非電量檢測(cè).西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1998，5089.12 蘇文平.新型電子電路應(yīng)用實(shí)例精選.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006，90125.13 康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)（模擬部分）（第四版）武漢：高等教育出版社，2005.714 舒慶瑩凌玲模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2008.215 徐國(guó)華電子技能實(shí)訓(xùn)教程北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006選題是否合適： 是 否課題能否實(shí)現(xiàn)： 能 不能指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日選題是否合適： 是 否課題能否實(shí)現(xiàn)： 能 不能審題小組組長(zhǎng)（簽字） 年

17、月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 題目：基于可編程控制器的鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)系 名 信息工程系 專 業(yè) 自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 2014年 6 月 日摘要可編程控制器（PLC）是在計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和繼電器控制技術(shù)的發(fā)展基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出來(lái)的，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。它以微處理器為核心，用編寫(xiě)的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制、遙控控制、測(cè)量?jī)x器、儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到鋸齒波形發(fā)生器。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電路可很方便地構(gòu)成鋸齒波發(fā)形發(fā)生器，其波形質(zhì)量、幅度和頻率

18、穩(wěn)定性、可調(diào)性都能達(dá)到較高的性能指標(biāo)。關(guān)鍵詞:PLC; 鋸齒波發(fā)生器；波形；信號(hào)發(fā)生器；ABSTRATProgrammable logic controller (PLC) is developed on the basis of development of computer technology, communication technology and control technology, has been widely applied to every field of industrial control. It is at the core microprocessor, log

19、ic control, timing, counting and arithmetic operations such as program, and through digital and analog input / output control machinery or production process. In the field of electronic engineering, communication engineering, automatic control, remote control, measuring instruments, instrument and c

20、omputer, often need to use sawtooth waveform generator. With the rapid development of integrated circuits, integrated circuits can be used to easily constitute a sawtooth wave faxing generator, the waveform, amplitude and frequency stability, performance index of tonality can reach higher.Key words:

21、PLC；Sawtooth wave generator；waveform ；Signal generator；目錄第一章緒論11.1研究背景及研究意義11.1.1研究背景11.1.2研究意義21.2 鋸齒波發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀3第二章方案比較42.1方案一 基于可編程序控制器的鋸齒波發(fā)生器42.2方案二：基于單片機(jī)的鋸齒波發(fā)生器52.3方案一與方案二比較6第三章鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)73.1PLC控制電路設(shè)計(jì)73.1.1PLC介紹73.1.2模擬量介紹83.1.3觸摸屏介紹103.2鋸齒波發(fā)生器的原理和電路設(shè)計(jì)113.2.1鋸齒波發(fā)生器的工作原理113.2.2鋸齒波發(fā)生器的設(shè)計(jì)步驟123.2.3鋸齒波發(fā)

22、生器的梯形圖設(shè)計(jì)143.3觸摸屏顯示模塊介紹173.3.1觸摸屏顯示功能簡(jiǎn)介173.3.2觸摸屏顯示模塊連接圖18- 1 -第四章系統(tǒng)調(diào)試22第五章總結(jié)與展望275.1總結(jié)275.2展望27參考文獻(xiàn)29附錄1PLC梯形圖.30外文翻譯中文翻譯致謝2天津大學(xué)仁愛(ài)學(xué)院2014本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第一章緒論1.1研究背景及研究意義1.1.1研究背景鋸齒波發(fā)生器是一種常用的信號(hào)發(fā)生電路，廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代電子電路中。尤其是在要求具有大功率、高效率的開(kāi)關(guān)電源和DPWM控制電路中，鋸齒波振蕩電路是核心的功能部件，它對(duì)電路的信號(hào)處理性能有著很大的影響。鋸齒波電壓信號(hào)常用在PWM 控制方式中作為與誤差電壓

23、信號(hào)比較的參考信號(hào)，線性度是其重要的一個(gè)指標(biāo)，良好的線性度可以提高整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的精度和穩(wěn)定性.信號(hào)發(fā)生器又稱為信號(hào)源或振蕩器，在航空航天、電子、通信等諸多領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。信號(hào)發(fā)生器主要給被測(cè)電路提供所需要的已知信號(hào)（各種波形），然后用其他儀表測(cè)量感興趣的參數(shù)。常見(jiàn)的信號(hào)發(fā)生器可以產(chǎn)生方波、鋸齒波、三角波、正余弦波等標(biāo)準(zhǔn)波形。從設(shè)計(jì)角度出發(fā)，信號(hào)發(fā)生器分為模式和數(shù)字合成式兩種。數(shù)字合成式信號(hào)發(fā)生器無(wú)論頻率、幅度乃至信號(hào)的信噪比均優(yōu)于模擬式，不僅頻率精準(zhǔn)，而且相位抖動(dòng)及頻率漂移均能達(dá)到相當(dāng)穩(wěn)定的狀態(tài)。設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器通常采用分立元件或單片集成芯片，其穩(wěn)定性和靈活性較差且不易調(diào)試。P L C（Pro

24、grammable Logic Controller,可編程邏輯控制器）是一種在眾多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的數(shù)字控制器，具有可靠性高、功能強(qiáng)大、使用靈活等諸多優(yōu)點(diǎn)。采用P L C設(shè)計(jì)信號(hào)發(fā)生器可以免去復(fù)雜電子線路的設(shè)計(jì)，通過(guò)編程來(lái)產(chǎn)生數(shù)字信號(hào)，再配以專用的模擬量轉(zhuǎn)換模塊即可輸出需要的模擬信號(hào)。在不改變硬件的前提下，可通過(guò)編程靈活設(shè)定產(chǎn)生信號(hào)的幅值和頻率。本文設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了由P L C實(shí)現(xiàn)的簡(jiǎn)易信號(hào)發(fā)生器，實(shí)驗(yàn)證明可提供穩(wěn)定可靠的輸出波形，且可方便地更新配置，操作靈活。1.1.2研究意義信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，它是一種為電子測(cè)量和計(jì)量工作提供信號(hào)的設(shè)備。和示波器、電壓表、計(jì)數(shù)器等儀器一樣是應(yīng)用最廣泛的電

25、子儀器，幾乎所有的電參量的測(cè)量都需要信號(hào)發(fā)生器。在各種試驗(yàn)應(yīng)用和試驗(yàn)測(cè)試處理中，信號(hào)發(fā)生器根據(jù)使用者的要求，作為激勵(lì)源，仿真各種測(cè)試信號(hào)，提供給被測(cè)電路，以滿足測(cè)量或各種實(shí)際需要。信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用非常廣泛，種類繁多。首先，信號(hào)發(fā)生器可以分通用和專用兩大類，專用信號(hào)發(fā)生器主要為了某種特殊的測(cè)量目的而研制的，如電視信號(hào)發(fā)生器、脈沖編碼信號(hào)發(fā)生器等，這種發(fā)生器的特性是受測(cè)量對(duì)象的要求所制約；其次，信號(hào)發(fā)生器按照輸出波形又可分為正弦波信號(hào)發(fā)生器、脈沖波信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器和任意波發(fā)生器；再次，按其產(chǎn)生頻率的方法又可分為諧振法和合成法兩種。一般傳統(tǒng)的信號(hào)發(fā)生器都采用諧振法，即用具有頻率選擇性的回路

26、來(lái)產(chǎn)生正弦振蕩，獲得所需要的頻率。但也可以通過(guò)頻率合成技術(shù)來(lái)獲得所需頻率。在電子工程、通信工程、自動(dòng)控制、遙測(cè)控制、儀表和計(jì)算機(jī)等技術(shù)領(lǐng)域，經(jīng)常需要用到鋸齒波發(fā)生器。隨著集成電路的迅速發(fā)展，用集成電路可很方便底構(gòu)成鋸齒波發(fā)生器，其波形質(zhì)量、幅度和頻率穩(wěn)定性等都能達(dá)到較高的性能指標(biāo)。鋸齒波和正弦波、矩形波、三角波是常用的基本測(cè)試信號(hào)。此外如在示波器、電視機(jī)等儀器中，為了使電子按照一定規(guī)律運(yùn)動(dòng)，以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波發(fā)生器來(lái)作為時(shí)基電路。例如，要在示波器熒光屏不失真地觀察到被測(cè)信號(hào)波形，要求在水平偏轉(zhuǎn)板上隨時(shí)間作線性變化的電壓-鋸齒波電壓，是電子光束沿水平方向勻速搜索熒光屏。而電視機(jī)中

27、顯像管熒光屏上的光電，是靠磁場(chǎng)變化驚醒偏轉(zhuǎn)的，所以需要用鋸齒波電流來(lái)控制。因此，鋸齒波在實(shí)際生產(chǎn)生活中有廣泛的應(yīng)用。- 31 -1.2鋸齒波發(fā)生器的發(fā)展現(xiàn)狀鋸齒波發(fā)生器，它是一種用于產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)的電子儀器，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)它的要求越來(lái)越高。在工業(yè)生產(chǎn)和科研中利用信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)，可以對(duì)元器件的性能及參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，還可以對(duì)電工和電子產(chǎn)品進(jìn)行指數(shù)驗(yàn)證、參數(shù)調(diào)整及性能鑒定。人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息化時(shí)代，信息社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)電子產(chǎn)品的發(fā)展。鋸齒波和正弦波還有三角波是常用的基本測(cè)試信號(hào)。此外，如在示波器，電視機(jī)等儀器中。為了使電子按照一定的規(guī)律運(yùn)動(dòng)。以利用熒光屏來(lái)顯示圖像，常用到鋸齒波發(fā)生器作為

28、實(shí)時(shí)電路。例如，要在示波器熒光屏上不失真的地觀察到被測(cè)信號(hào)的波形，要求在水平偏轉(zhuǎn)板加上隨時(shí)間做線性變化的電壓-鋸齒波電壓，使電子束沿著水平方向均勻的搜索熒光屏。而電視機(jī)顯像管熒光屏的光電，使靠磁場(chǎng)變化進(jìn)行偏轉(zhuǎn)的，所以需要用鋸齒波電流來(lái)控制。因此，鋸齒波實(shí)在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用。由于不用的電子產(chǎn)品可能需要不同的頻率及幅度的鋸齒波，設(shè)計(jì)可調(diào)的電阻就會(huì)得到與之匹 配的波形，從而使得它能正常的工作，使它的工作效率達(dá)到最高。由于不同的電子產(chǎn)品可能需要不同頻率及幅度的鋸齒波，設(shè)計(jì)可調(diào)電阻就會(huì)得到與它匹配的波形，從而使得它能正常工作，使它的工作效率達(dá)到最高。信號(hào)發(fā)生器是一種常用的信號(hào)源，它是一種為電子測(cè)量和計(jì)

29、量工作提供信號(hào)的設(shè)備。和示波器、電壓表、計(jì)數(shù)器等儀器一樣是應(yīng)用最廣泛的電子儀器，幾乎所有的電參量的測(cè)量都需要信號(hào)發(fā)生器。在各種試驗(yàn)應(yīng)用和試驗(yàn)測(cè)試處理中，信號(hào)發(fā)生器根據(jù)使用者的要求，作為激勵(lì)源，仿真各種測(cè)試信號(hào)，提供給被測(cè)電路，以滿足測(cè)量或各種實(shí)際需要。信號(hào)發(fā)生器的應(yīng)用非常廣泛，種類繁多。第二章方案比較2.1方案一：基于可編程序控制器的鋸齒波發(fā)生器采用歐姆龍公司CJIM系列高檔PLC為核心，通過(guò)硬件設(shè)置和程序設(shè)計(jì)，并通過(guò)觸摸屏來(lái)顯示鋸齒波。從而構(gòu)成了一個(gè)信號(hào)發(fā)生器的系統(tǒng)，產(chǎn)生的鋸齒波在觸摸屏上可以顯示。該信號(hào)發(fā)生器主要用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)，也可以作為基本信號(hào)驅(qū)動(dòng)有關(guān)裝置。基于可編程序控制器的鋸齒波發(fā)生器

30、主要用到模擬量的運(yùn)算及相關(guān)指令的運(yùn)用。硬件配置，模擬量是指連接變化的物理量，如溫度，液位，壓力等等。在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)模擬量的采集和控制一般要轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)，如電壓信號(hào)，其范圍為-10V+10V;或電流信號(hào)，范圍為420mA。同微機(jī)一樣，PLC的中央處理器（CPU）只能處理數(shù)字量，因此對(duì)模擬量的處理必須先配置相應(yīng)的模擬量接口單元。這里采用CJ1M-DA021其單元號(hào)設(shè)置為43，選用其中三路模擬量輸出，對(duì)應(yīng)的地址為24312433。鋸齒波輸出波形的幅值在上限Vmax和下限Vmin之間按設(shè)定的斜率遞增或遞減。這里設(shè)Vmin=0。這樣很方便使用BCD碼遞增/遞減指令和比較指令來(lái)實(shí)現(xiàn)鋸齒波幅值控制的需

31、求。鋸齒波的頻率要根據(jù)D/A轉(zhuǎn)換單元的分辨率進(jìn)行設(shè)置，由于PLC的D/A每一路轉(zhuǎn)換時(shí)間約為1ms,所以頻率值不宜過(guò)高。這里設(shè)定構(gòu)建一個(gè)周期為1s，Vmax=6V的電壓鋸齒波，設(shè)定周期為100HZ。則發(fā)生脈沖為0.01s，采用高速定時(shí)器TIMH指令，其時(shí)間設(shè)定值為#0001，由于D/A轉(zhuǎn)換中采用16進(jìn)制，不符合我們常用的十進(jìn)制，為了輸出幅值方便查看，要用標(biāo)度指令將有關(guān)參數(shù)進(jìn)行變化，這里產(chǎn)生的是正斜率增長(zhǎng)的鋸齒波，修改程序，當(dāng)脈沖輸出通道的值等于Vmax時(shí)，用遞減指令使其值遞減為Vmin，這樣可以得到由政府斜率的鋸齒波，也就是常用的三角波。2.2方案二：基于單片機(jī)的鋸齒波發(fā)生器我們利用單片機(jī)技術(shù)研

32、制成功了低頻帶信號(hào)發(fā)生器，該儀器以8051單片機(jī)核心，采用DACo832外圍模擬接口器件，可產(chǎn)生九種不同的波形，信號(hào)頻率可用數(shù)字鍵盤連續(xù)設(shè)置，輸出波形幅值，零點(diǎn)，極性可調(diào)。信號(hào)發(fā)生器的系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)分為六個(gè)部分，包括單片機(jī)、電源、顯示器、存貯器、鍵盤、波形產(chǎn)生與電壓變換。采用8031單片機(jī)時(shí)鐘為12MHZ，通過(guò)74LS373三態(tài)鎖存器擴(kuò)展一片EPROM芯片，組成單片機(jī)最小系統(tǒng)。由于控制程序總量達(dá)到SK字節(jié)，固采用EPR0M2764，使用8031的程序存貯空間，2764的石它直接與8031的p弧下連接。該儀器使用RAM數(shù)量較少，8031內(nèi)部的128個(gè)字節(jié)的RAM已足夠使用。波形產(chǎn)生與電壓變換電路主

33、要由D/A轉(zhuǎn)換芯片DAC0832和2片運(yùn)算放大器LM324組成。DAC0832有三種聯(lián)接方式，本儀器采用直通聯(lián)接方式，ILE、VREF和Vc。接+SV電源，8031的P，口與DACo832的數(shù)據(jù)輸入端直接連接，由于DAc0832接成直通方式，固無(wú)需控制選通。輸出信號(hào)的調(diào)整部分用一片LM324，其中包含四個(gè)運(yùn)算放大器，全部被使用，第一個(gè)用于把DACo832的電流輸出轉(zhuǎn)換為電壓輸出;第二個(gè)用于把DAC0832的單極性輸出轉(zhuǎn)換為雙極性輸出;第三個(gè)用于波形零點(diǎn)的調(diào)節(jié)(用一個(gè)可調(diào)電位器W、)，第四個(gè)用于波形幅值的調(diào)節(jié)(用一個(gè)可調(diào)電位器W:)。系統(tǒng)使用4位七段顯示器用于顯示狀態(tài)和頻率，頻率單位為HZ，顯示

34、器采用動(dòng)態(tài)顯示方式，一片74LS373通過(guò)74LS138譯碼器選通，用作顯示器字形段選碼的鎖存，再用一片74LS273作為顯示器的位選碼鎖存，顯示器的驅(qū)動(dòng)用75452P來(lái)實(shí)現(xiàn)，靠CPU的動(dòng)態(tài)掃描實(shí)現(xiàn)顯示器的字形顯示。顯示器顯示的狀態(tài)有三種:就緒狀態(tài)、波形代碼接收狀態(tài)，頻率值接收狀態(tài)，顯示器顯示的信息也有三種:一是正在輸出波形，二是沒(méi)有相應(yīng)波形錯(cuò)誤信息，三是頗率值超出定義范圍錯(cuò)誤信息。在13位鍵中，有10個(gè)十進(jìn)制數(shù)字鍵，用于選擇波形代號(hào)和頻率值，M鍵為選擇/控制雙功能鍵，在選擇波形時(shí)，用于確認(rèn)波形代碼，在波形發(fā)生過(guò)程中，用于暫停波形輸出，顯示當(dāng)前頻率值，若想繼續(xù)輸出波形，需要按S鍵。S鍵為波形輸

35、出鍵，輸入頻率值后按S鍵即可輸出指定頻率的波形。鍵值的拾取通過(guò)P:口以行掃描矩陣鍵盤的方式進(jìn)行，特殊的是M鍵接到P3.3(INT)，以邊沿觸發(fā)的中斷方式與CPU聯(lián)絡(luò)。健盤消抖采用軟件延時(shí)方式。2.3方案一與方案二比較上面兩種方案中，方案一中三角波正弦波部分原理雖然不一樣，但是他們有共通的地方就是都要認(rèn)真地搭建波形變換的電路圖。方案一中用的是觸摸屏和PLC，在實(shí)驗(yàn)室中能夠找到。方案二是用的二極管、電阻、三極管、運(yùn)放等電器原件，所以從簡(jiǎn)單而且便于購(gòu)買的前提出發(fā)我們選擇方案一為我們最終的設(shè)計(jì)方案。1 從工業(yè)角度來(lái)講：PLC在工業(yè)環(huán)境中可靠性強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用

36、嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了前進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成的控制系統(tǒng)，與同等規(guī)模的系統(tǒng)相比，電氣接線及開(kāi)關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低，此外PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能。尤其在環(huán)境惡劣的工業(yè)環(huán)境中，可編程序控制器實(shí)現(xiàn)的波形信號(hào)穩(wěn)定性更高。2 從精度方面來(lái)講：在生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、速度、流量等都是模擬量。在可編程控制器模擬量采集時(shí)，必須實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，模擬量轉(zhuǎn)化速度迅速。3 從控制角度來(lái)講：PLC用存儲(chǔ)邏輯代替繼電器控制，大大減少了外部控制的接線，同時(shí)

37、維護(hù)起來(lái)也比較方便，接線方便，從而控制起來(lái)方便。第三章鋸齒波發(fā)生器設(shè)計(jì)3.1PLC控制電路設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)生成鋸齒波，選用PLC和觸摸屏相結(jié)合可完成模擬量的輸出，從而在觸摸屏上顯示出鋸齒波來(lái)。實(shí)現(xiàn)模擬量和數(shù)字量的輸出控制。在本次設(shè)計(jì)的基于PLC鋸齒波發(fā)生器系統(tǒng)中選用的是歐姆龍的CJ1M型PLC和MCGS觸摸屏。總體控制框圖如圖3-1所示。 圖3-1總體控制框3.1.1PLC介紹可編程序控制器（ProgrammableController）原本簡(jiǎn)稱為PLC，為了與個(gè)人計(jì)算機(jī)（ProgrammableController）的簡(jiǎn)稱PC相區(qū)別。早期的PLC 一般稱為可編程邏輯控制器。這時(shí)的PLC含有

38、繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O 借口電路上做了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制縣城的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲(chǔ)器采用磁芯存儲(chǔ)器。另外還采用了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制電路的方式-梯形圖，因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障顯示，能重復(fù)使用等。其中PLC特有的編程語(yǔ)言-梯形圖一直沿用至今。20世紀(jì)70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國(guó)，日本，德國(guó)等一

39、些廠家先后開(kāi)始采用微處理器作為PLC的中央處理單元（CPU），這樣使PLC的功能大大增強(qiáng)。在軟件方面。處理保持原有的邏輯運(yùn)算，計(jì)時(shí)，計(jì)算等功能之外，還增加了算術(shù)運(yùn)算，數(shù)據(jù)處理和傳送，通信，自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開(kāi)關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊，遠(yuǎn)程I/O模塊，各種特殊功能模塊并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈數(shù)量增加。除此之外，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器。進(jìn)入20世紀(jì)80年代中，后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器的市場(chǎng)價(jià)格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開(kāi)發(fā)出專用的

40、邏輯處理芯片，這樣使得PLC軟，硬件功能發(fā)生了巨大變化。3.1.2模擬量介紹模擬量輸出單元是將CPU處理的數(shù)字量(二進(jìn)制數(shù))轉(zhuǎn)化成模擬量輸出信號(hào)（標(biāo)準(zhǔn)量程的電壓或電流信號(hào)）的單元。下面介紹一下歐姆龍公司的CJ1M-DA021模擬量輸出單元。（1） DM內(nèi)容分配。DM=20000+100*單元號(hào)=20000+100*1=20100即DM從20100開(kāi)始。如表3-2 DM分配首地址所示。模擬量輸出二路使能輸出有效時(shí)，置“1”。如00和01兩位置“1”即設(shè)置為使能端，則為兩路輸出。表3-2DM分配首地址D2100015141312111009080706050403020100NOT USED(全為

41、00)11二路（占4位：2位/路）：輸出信號(hào)范圍。其中，輸出信號(hào)范00:-10v-10v ；0.1:0-10v； 10:1-5v/4-20mA; 11:0-5v;如00和01兩位置“01”即代表第一路輸出范圍0-10v。如表3-3 輸出信號(hào)范圍所示。表3-3輸出信號(hào)范圍D2100115141312111090807060504030201010NOT USED(全為00)0001其中,模擬量轉(zhuǎn)化停止（指PLC上電斷電、工作模式轉(zhuǎn)換等）輸出時(shí)的狀態(tài)；00：CLR(0V或min值)； 01：HOLD(保持停止前的狀態(tài))；02：MAX(輸出范圍內(nèi)的最大值)：如表3-4輸出狀態(tài)選擇所示。3-4輸出狀態(tài)

42、選擇15141312111009080706050403020100D21002Not used(全為00)Out1:當(dāng)轉(zhuǎn)化停止時(shí)輸出狀態(tài)D21003Out2:當(dāng)轉(zhuǎn)換停止時(shí)的輸出狀態(tài)（2）I/O輸出轉(zhuǎn)化值分配表：n=2000+10*單元號(hào)=2000+10*10=2100 即I/O從2100開(kāi)始。如3-5 I/O輸出轉(zhuǎn)換值分配表所示。如3-6讀取狀態(tài)與排除表所示。表3-5I/O輸出轉(zhuǎn)換值分配表CIO2100015141312111009080706050403020100NOT USED(全為00)013-6讀取狀態(tài)與排除表2101Output0(輸出值：四位16進(jìn)制數(shù)）2102Output1(

43、輸出值：四位16進(jìn)制數(shù)）2103-8Not used2109報(bào)警標(biāo)志故障碼(8位）0設(shè)置錯(cuò)誤輸出Out4Out3Out2Out13.1.3觸摸屏介紹所謂觸摸屏，從市場(chǎng)概念來(lái)講，就是一種人人都會(huì)使用的計(jì)算機(jī)輸入設(shè)備，或者說(shuō)是人人都會(huì)使用的與計(jì)算機(jī)溝通的設(shè)備，不用學(xué)習(xí)人人都會(huì)使用，使觸摸屏最大的魔力，這一點(diǎn)無(wú)論是鍵盤還是鼠標(biāo)，都無(wú)法與其相比的，人人都會(huì)使用，也就是標(biāo)志著計(jì)算機(jī)應(yīng)用的普及時(shí)代的真正到來(lái)，這也是發(fā)展觸摸屏，發(fā)展KIOS網(wǎng)絡(luò)，努力形成中國(guó)觸摸屏產(chǎn)業(yè)的原因。隨著科技的飛速發(fā)展，越來(lái)越多的機(jī)器與現(xiàn)場(chǎng)操作都趨向于使用人機(jī)界面，而PLC控制器強(qiáng)大的功能及復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理也要求有一種功能與之匹配而操

44、作簡(jiǎn)便的人機(jī)界面。觸摸屏的出現(xiàn)無(wú)疑使21世紀(jì)自動(dòng)化領(lǐng)域的一個(gè)巨大革新。觸摸屏和PLC的組合使用已經(jīng)成為主導(dǎo)的形式。PLC是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好，功能較完善的新型控制元件，其主要優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)。可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性以及生產(chǎn)效率，特別適合用于工業(yè)控制。觸摸屏是一種連接人和機(jī)器的人機(jī)界面，它替代了原始的控制臺(tái)和顯示器，可用于數(shù)據(jù)顯示和參數(shù)設(shè)置。并且可以用動(dòng)態(tài)曲線的形式描述系統(tǒng)的控制過(guò)程；擴(kuò)展了PLC的功能，減少了按鈕，開(kāi)關(guān)，儀表等儀器的使用。觸摸屏又稱為觸控屏，控制面板，是一種可以接受觸頭等輸入訊號(hào)的感應(yīng)式液晶顯示裝置。當(dāng)接觸了屏幕上的圖形按鈕時(shí)，屏幕上的觸覺(jué)反饋系統(tǒng)可根據(jù)預(yù)先編程的程

45、式驅(qū)動(dòng)各種連接裝置，可以取代機(jī)械式的按鈕面板，并借由液晶顯示畫(huà)面制造出生動(dòng)的影音效果，觸摸屏作為一種最新型的電腦輸入設(shè)備，它是目前最簡(jiǎn)單，方便得自然的一種人機(jī)和的交互方式。它賦予了多媒體以嶄新的面孔，是極富有吸引力的全新多媒體交互設(shè)備。主要應(yīng)用于公共的信息查詢，領(lǐng)導(dǎo)辦公，工業(yè)控制，軍事指揮，電子游戲，點(diǎn)歌點(diǎn)菜，多媒體教學(xué)，房地產(chǎn)預(yù)售等。應(yīng)用極其廣泛。觸摸屏的基本特征如下：1 透明，它直接影響了觸摸屏的視覺(jué)效果。還有色彩的失真度，反光性好不好，清晰度好不好。2 觸摸屏式絕對(duì)坐標(biāo)系統(tǒng)，要選哪就直接點(diǎn)哪，與鼠標(biāo)這類相似定位系統(tǒng)的本質(zhì)區(qū)別是一次到位的直觀性。3 檢測(cè)觸摸并定位，各種觸摸屏技術(shù)都是依靠各

46、自的傳感器來(lái)工作的，甚至有的觸摸屏本身就是一套傳感器，各自的定位原理和各自所用的傳感器決定了觸摸屏的反應(yīng)速度，可靠性，穩(wěn)定性和壽命。3.2鋸齒波發(fā)生器的原理和電路設(shè)計(jì)3.2.1鋸齒波發(fā)生器的工作原理鋸齒波發(fā)生器是指能周期地生產(chǎn)鋸齒波信號(hào)的電路，又被稱為電路或時(shí)基發(fā)生器。鋸齒電壓或電流的波形如圖3-7所示。T為掃描周期。鋸齒電壓波主要用作示波管電路中的掃描電壓；鋸齒電流波主要用作顯像管電路中的偏轉(zhuǎn)電流。圖3-7鋸齒波電壓波形示意圖3.2.2鋸齒波發(fā)生器的設(shè)計(jì)步驟利用PLC及其模擬量輸出電源構(gòu)建的硬件平臺(tái)，編程開(kāi)發(fā)鋸齒電壓波發(fā)生器。步驟如下：1.設(shè)定鋸齒電壓波發(fā)生器的上限輸出值Ymax和下限輸出值

47、Ymin.2.設(shè)定鋸齒電壓波的掃描周期，由于使用PLC構(gòu)建的鋸齒電壓波發(fā)生器不存在回歸時(shí)間T2，所以掃描周期T即為掃描時(shí)間T2。3.設(shè)定一個(gè)掃描周期內(nèi)的鋸齒電壓波發(fā)生頻率f,由于PLC的D/A單元每一路轉(zhuǎn)換時(shí)間約為1ms，所以頻率值不宜過(guò)高。4.根據(jù)每個(gè)掃描周期的鋸齒電壓波發(fā)生頻率計(jì)算出發(fā)生脈沖及每個(gè)脈沖的遞增值或遞減值Y。5.賦鋸齒電壓波的輸出初值Yi,當(dāng)Yi=Ymax時(shí)，將發(fā)生負(fù)斜率的鋸齒電壓波，即程序運(yùn)行后在每個(gè)發(fā)生脈沖Yi遞減Y,直到Y(jié)i=Ymin，再重新設(shè)Yi=Ymax,繼續(xù)執(zhí)行遞減輸出。當(dāng)Yi=Ymin時(shí)，將發(fā)生正斜率的鋸齒電壓波，即程序運(yùn)行后在每個(gè)發(fā)生脈沖Yi遞增Y,直到Y(jié)i=Y

48、max,繼續(xù)執(zhí)行遞增輸出。6.當(dāng)接收到停止輸出信號(hào)時(shí)，輸出的鋸齒電壓波保持當(dāng)前值。鋸齒波電壓波發(fā)生器程序流程圖如圖3-8所示。開(kāi)始設(shè)定輸出上限值Ymax設(shè)定輸出下限值Yminsssheding設(shè)定掃描周期T設(shè)定發(fā)生頻率f計(jì)算輸出遞增遞減值設(shè)定輸出初值YiYi=Ymax?在每個(gè)輸出脈沖執(zhí)行Yi=Yi-YYi=Ymin?Yi=Ymin停止輸出？圖3-8流程圖3.2.3鋸齒波發(fā)生器的梯形圖設(shè)計(jì)標(biāo)度3指令SCL3（487），利用標(biāo)度指令提高轉(zhuǎn)換的精度，設(shè)定的電壓幅值為0.1V，因此偏移量=（0*2+0*4000）/(2+0)=0000H，X=100(BCD碼)，Y=FA0H，最大轉(zhuǎn)換值=FA0H，最小

49、轉(zhuǎn)換值=0000H，所以當(dāng)0.00為“ON”時(shí)，執(zhí)行SCL3指令，將設(shè)定的鋸齒電壓波的峰值進(jìn)行量程逆變換，計(jì)算出的十六進(jìn)制數(shù)存在結(jié)果通道D30中。標(biāo)度SCL3的轉(zhuǎn)換如圖3-9所示。圖3-9標(biāo)度SCL3的轉(zhuǎn)換根據(jù)模擬量輸出介紹，DM內(nèi)容分配，設(shè)置好單元號(hào)，將發(fā)生器輸出的二進(jìn)制數(shù)從D10通道傳送給CJ1M-DA021單元的第1路，進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換，輸出的信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)量程是010V，根據(jù)工藝要求，當(dāng)D/A轉(zhuǎn)換中止時(shí)保持鋸齒波的當(dāng)前值。模擬量輸出單元的DM配置梯形圖如圖3-10所示。圖3-10 模擬量輸出單元的DM配置配置完DM區(qū)參數(shù)后，PLC必須重新啟動(dòng)或激活特殊I/0單元的重新啟動(dòng)位（見(jiàn)圖4-2），才

50、能將DM區(qū)的設(shè)置值傳送到模擬量輸出單元中。然后設(shè)定單周期的發(fā)生頻率，即發(fā)生脈沖。為了滿足峰值可調(diào)的，加入了一個(gè)比較指令通過(guò)改變D30的值可以使得鋸齒波的電壓峰值變大或則變小，同時(shí)會(huì)改變單周期的鋸齒波的時(shí)間，設(shè)定發(fā)生脈沖時(shí)間和峰值梯形圖如圖3-11所示。在確認(rèn)程序編程完成了，我們開(kāi)始調(diào)試的過(guò)程。圖3-11設(shè)定發(fā)生脈沖時(shí)間和峰值3.3觸摸屏顯示模塊介紹在以PLC為控制核心的系統(tǒng)中，觸摸屏歸屬于輸入/輸出設(shè)備，數(shù)據(jù)傳輸方式為異步串行通信，有RS232CTOCOL-COM和RS422通信接口兩種。這兩種接口在通信速度，通信距離，抗共模干擾能力等方面有所差異。本驅(qū)動(dòng)構(gòu)件用于MCGS軟件通過(guò)HOSTLIN

51、K串口讀寫(xiě)歐姆龍PLC設(shè)備的各種寄存器的數(shù)據(jù)，支持歐姆龍C,CV,CS/CJ,CP系列部分型號(hào)的PLC，通信協(xié)議采用歐姆龍HOSTLINK協(xié)議。表3-12歐姆龍PLC設(shè)備地址范圍寄存器類型可操作范圍表示方式說(shuō)明IR/SR06143.15DDDD.BB內(nèi)部繼電器LR00063.15DDDD.BB鏈接繼電器HR01535.15DDDD.BB保持繼電器AR00959.15DDDD.BB輔助繼電器TC04595DDDD定時(shí)器/計(jì)數(shù)器狀態(tài)PV04595DDDD定時(shí)器/計(jì)數(shù)器寄存器DM09999.15DDDD.BB數(shù)據(jù)寄存器表3.13歐姆龍PLC連接子設(shè)備設(shè)置表參數(shù)項(xiàng)推薦設(shè)置可選設(shè)置注意事項(xiàng)設(shè)備地址00到

52、31必須與PLC通信口設(shè)定相同通信等待時(shí)間200正整數(shù)當(dāng)采集數(shù)據(jù)量較大時(shí)，設(shè)置值課適當(dāng)增大3.3.1觸摸屏顯示功能簡(jiǎn)介MCGS組態(tài)軟件（以下簡(jiǎn)稱MCGS）由組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境兩個(gè)系統(tǒng)組成。兩部分相互獨(dú)立，又緊密相關(guān)。MCGS組態(tài)軟件所建立的工程由主控窗口，設(shè)備窗口，用戶窗口，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和運(yùn)行策略五部分構(gòu)成，每一部分分別進(jìn)行組態(tài)操作，完成不同的工作，具有不同的特性。1. 設(shè)備窗口：是連接和驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備的工作環(huán)境。在本窗口內(nèi)配置數(shù)據(jù)采集與控制輸出設(shè)備，注冊(cè)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，定義連接與驅(qū)動(dòng)設(shè)備用的數(shù)據(jù)變量。2. 主控窗口：是工程的主窗或主控窗口。在主控口中放置一個(gè)設(shè)備窗口和多個(gè)用戶窗口，負(fù)責(zé)調(diào)度和管理這

53、些窗口的打開(kāi)或關(guān)閉。主要的操作包括：定義工程的名稱，編制工程菜單，實(shí)際封面圖形，確定自動(dòng)啟動(dòng)的窗口，設(shè)定動(dòng)畫(huà)刷新周期，指定數(shù)據(jù)庫(kù)存盤文件名稱及存盤時(shí)間等。3. 用戶窗口：本窗口主要用于設(shè)置工程中人機(jī)界面的交互，諸如：生成各種動(dòng)畫(huà)顯示畫(huà)面輸出，數(shù)據(jù)與曲線圖表等。4. 4.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)：是工程各個(gè)部分的數(shù)據(jù)交換與處理中心，它將MCGS工程的各個(gè)部分連接成有機(jī)的整體。在本窗口內(nèi)定義不同類型和名稱的變量，作為數(shù)據(jù)采集，處理，輸出控制，動(dòng)畫(huà)連接及設(shè)備驅(qū)動(dòng)的對(duì)象。5. 運(yùn)行策略：本窗口主要完成工程運(yùn)行流程的控制。包括編寫(xiě)控制程序，選用各種功能構(gòu)件，如：數(shù)據(jù)提取，歷史曲線，定時(shí)器，配方操作，多媒體輸出等。3.

54、3.2觸摸屏顯示模塊連接圖1.MCGS與PLC的連接MCGS通過(guò)上位機(jī)中的串行口設(shè)備和PLC上的通訊單元建立串行通訊連接，從而達(dá)到操作PLC設(shè)備的目的。PLC的默認(rèn)設(shè)置。（1）在工作臺(tái)中激活設(shè)備窗口，鼠標(biāo)雙擊設(shè)備窗口進(jìn)入設(shè)備組態(tài)畫(huà)面，點(diǎn)擊打開(kāi)設(shè)備工具箱。如圖3-14所示(2)在設(shè)備工具箱中，按順序先后雙擊“通用串口父設(shè)備”和“擴(kuò)展Omron Host Link”添加至組態(tài)畫(huà)面 窗口，如圖。提示是否使用擴(kuò)展Omron Host Link 默認(rèn)通訊參數(shù)設(shè)置父設(shè)備，如圖。“是”。所有操作完成后關(guān)閉設(shè)備窗口，返回工作臺(tái)。如圖3-15所示。(3)在工作臺(tái)中激活用戶窗口，鼠標(biāo)單擊“新建窗口”按鈕，建立新畫(huà)面“窗口0”。(4)接下來(lái)單擊“窗口屬性”按鈕，進(jìn)入“用戶窗口屬性設(shè)置”對(duì)話框，在基本屬性頁(yè)，將“窗口名稱” 修改為“歐姆龍控制畫(huà)面”，點(diǎn)擊確認(rèn)進(jìn)行保存。(5)在用戶窗口雙擊歐姆龍控制畫(huà)面進(jìn)入“動(dòng)畫(huà)組態(tài)歐姆龍控制畫(huà)面”窗口，打開(kāi)“工具箱”。 (6)建立基本元件 按鈕：從工具箱中單擊選中“標(biāo)準(zhǔn)按鈕”構(gòu)件，在窗口編輯位置按住鼠標(biāo)左鍵拖放出一定大小后， 松開(kāi)鼠標(biāo)左鍵，這樣一個(gè)按鈕構(gòu)件就繪制在了窗口畫(huà)面中。接下來(lái)鼠標(biāo)雙擊該按鈕，彈出“標(biāo)準(zhǔn)按鈕構(gòu)件屬性設(shè)置”對(duì)話框，在基本屬性頁(yè)中將“文本”修改為 IR100.0，點(diǎn)擊確認(rèn)按