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LED顯示屏動態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的實現(xiàn)
摘 要：由于普通LED點陣顯示屏動態(tài)顯示通常采用硬件掃描驅(qū)動，這在一些需要特殊顯示的場合顯得不夠靈活。文中提出了一種利用PC機(jī)和單片機(jī)的通訊來實現(xiàn)顯示屏靈活的動態(tài)顯示和遠(yuǎn)程監(jiān)控的設(shè)計方法，同時該方法還可以將顯示內(nèi)容在PC機(jī)上進(jìn)行預(yù)覽。
關(guān)鍵詞：LED；動態(tài)顯示；遠(yuǎn)程控制；顯示預(yù)覽
1引言
LED 點陣電子顯示屏是集微電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。它以其色彩鮮艷，動態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點而成為眾多顯示媒體以及戶外作業(yè)顯示的理想選擇。同時也可廣泛應(yīng)用到軍事、車站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運輸?shù)仍S多行業(yè)。
目前大多數(shù)的LED點陣顯示系統(tǒng)自帶字庫。其顯示和動態(tài)效果（主要是顯示內(nèi)容的滾動）的實現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動，該方法雖然比較方便，但顯示只能按照預(yù)先的設(shè)計進(jìn)行。而實際上經(jīng)常會遇到一些特殊要求的動態(tài)顯示，比如電梯運行中指示箭頭的上下移動、某些智能儀表幅值的條形顯示、廣告中廠家的商標(biāo)顯示等。這時一般的顯示系統(tǒng)就很難達(dá)到要求。另外，由于受到存儲器本身的局限，其特殊字符或圖案也往往難以顯示，同時顯示內(nèi)容也不能隨意更改。本文提出一種利用PC機(jī)和單片機(jī)控制的LED顯示系統(tǒng)通訊方法。該方法可以對顯示內(nèi)容（包括漢字和特殊圖符）進(jìn)行實時控制，從而實現(xiàn)諸如閃動、滾動、打字等多種動態(tài)顯示效果。該方法同時還可以調(diào)節(jié)動態(tài)顯示的速度，同時用戶也可以在PC機(jī)上進(jìn)行顯示效果的預(yù)覽，顯示內(nèi)容亦可以即時修改。另外，通過標(biāo)準(zhǔn)的RS232／485 轉(zhuǎn)換模塊還可以實現(xiàn)對顯示系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計
本 系統(tǒng)主要的硬件設(shè)計是下位機(jī)單片機(jī)的顯示 控制部分。而上位機(jī)（PC機(jī)）與單片機(jī)顯示控制部分的接口為標(biāo)準(zhǔn)RS232通訊方式。若需實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，只需增加RS232／485轉(zhuǎn)換模塊即可，該部分已有成熟的電路設(shè)計，故不再詳細(xì)敘述。
具體的LED顯示屏控制電路如圖1所示。整個電路由單片機(jī)89C52、點陣數(shù)據(jù)存儲器6264、列驅(qū)動電路ULN2803、行驅(qū)動電路TIP122、移位寄存器4094及附屬電路組成。該電路所設(shè)計的電子屏可顯示10個漢字，需要40個8×8 LED點陣模塊，可組成16×160的矩形點陣。由于AT89C52僅有8k存儲空間，而顯示的內(nèi)容由PC機(jī)控制，因此不可能預(yù)先把需要顯示的內(nèi)容做成點陣存在單片機(jī)中，而只能由PC機(jī)即時地把所需顯示的點陣數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)并存入緩沖區(qū)6264。
該電路的顯示采用逐行掃描方式。工作時，由單片機(jī)從緩沖區(qū)取出第一行需要顯示的20字節(jié)點陣數(shù)據(jù)，再由列點陣數(shù)據(jù)輸入端P1．2口按位依次串行輸入至列移位寄存器，其數(shù)據(jù)輸入的順序與顯示內(nèi)容的順序相反。然后置行點陣選通端P1．3為1，即置行移位寄存器的D為高電平，STR使能（所有4094的OE 引腳接＋5V電平），從而使列移位寄存器中的數(shù)據(jù)同時并行輸出以選通該行。經(jīng)延時一段時間后再進(jìn)行下一行點陣數(shù)據(jù)的顯示。需要注意的是，每次只能選通一行數(shù)據(jù)，即要通過不斷的逐行掃描來實現(xiàn)漢字或字符的顯示。
3顯示與控制的設(shè)計
在筆者設(shè)計的PC機(jī)控制多單片機(jī)顯示系統(tǒng)中，用PC機(jī)實現(xiàn)的主要功能包括單片機(jī)顯示子系統(tǒng)的選擇，顯示方式選擇（包括靜態(tài)、閃動、滾動、打字等），滾動方向選擇（包括上下滾動和左右滾動），動態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)（即文字閃動頻率、滾動速度、打字顯示速度等），顯示內(nèi)容輸入及顯示預(yù)覽等。單片機(jī)一般通過 RS232／485串行接收PC機(jī)發(fā)出的顯示指采用定時器中斷方式進(jìn)行行掃描，每次中斷顯示一行，定時中斷時間為1．25ms，這樣整屏的刷新率為 50Hz，因而無閃爍感。
實現(xiàn)動態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)的方法通常是改變定時器的中斷時間，但是當(dāng)顯示速度很慢的時候，該方法容易使整屏的刷新率降低，從而使顯示內(nèi)容出現(xiàn)閃爍。因此，本設(shè)計采用一種“軟定時”方法，即在程序中命名一變量作為“軟定時器”，以用來設(shè)定兩次動態(tài)顯示的時間間隔。在對定時中斷調(diào)用計數(shù)時，如果調(diào)用次數(shù)達(dá)到設(shè)定值，則改變顯示內(nèi)容。為保證能夠正常顯示，“軟定時器”的設(shè)定值必須大于整屏顯示周期。由于顯示屏每行顯示1．25ms，整屏顯示周期為20ms，考慮到余量的情況，可將軟定時器的設(shè)定值定在大于30ms。如此循環(huán)計數(shù)，即可實現(xiàn)動態(tài)顯示?！败浂〞r器”的設(shè)定值可以通過上位機(jī)PC機(jī)來改變，這樣既可實現(xiàn) LED動態(tài)顯示的速度調(diào)節(jié)，又可保持顯示內(nèi)容的流暢和無閃爍感。
3．1單片機(jī)動態(tài)顯示控制
以上提到的靜態(tài)、閃動、滾動和打字等4種顯示方式，實際上是單片機(jī)定時中斷程序進(jìn)行行掃描處理的不同方法。下面將分別說明如何實現(xiàn)這4種顯示方式。
靜態(tài)顯示只需在定時中斷處理程序中從顯示緩沖區(qū)調(diào)入相應(yīng)的一行顯示數(shù)據(jù)，然后選中該行即可實現(xiàn)該行的顯示，如此循環(huán)，便可顯示整個內(nèi)容。閃動顯示與此類似，不同的是要間隔一個“軟定時器”的定時時間，在行掃描時，行移位寄存器的D端打入的全為0，可使得整屏不顯示，以確保黑屏?xí)r間與顯示時間相等，從而實現(xiàn)漢字或圖符的閃動顯示。
滾動顯示要求需要顯示的內(nèi)容每隔一定時間向指定方向（這里以從右向左為例）移動一列，這樣顯示屏可以顯示更多的內(nèi)容。為此，需要在下次移動顯示之前對顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行更改，從而完成相應(yīng)點陣數(shù)據(jù)的移位操作。具體操作方法是：
設(shè)置一個顯示緩沖區(qū)（如圖2所示），該區(qū)應(yīng)包括兩部分：一部分用來保存當(dāng)前LED顯示屏上顯示的10個漢字點陣數(shù)據(jù)；另一部分為點陣數(shù)據(jù)預(yù)裝載區(qū)，用來保存即將進(jìn)入LED顯示屏的1個漢字的點陣數(shù)據(jù)。滾動指針始終指向顯示屏的最右邊原點。當(dāng)滾動指針移動到需要顯示的點陣數(shù)據(jù)存儲區(qū)的第1個漢字的首地址時，顯示緩沖區(qū)LED顯示區(qū)為空白，而預(yù)裝載區(qū)已保存了第1個待顯示漢字的點陣數(shù)據(jù)。當(dāng)需要滾動顯示時，則可在接下來的掃描周期的每個行掃描中斷處理程序中，將對顯示緩沖區(qū)的相應(yīng)行點陣數(shù)據(jù)左移一位，同時更改顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容。（需要注意的是，要確保該操作能在1．25ms的中斷時間內(nèi)完成。這里89C52采用22MHz晶振，實驗證明可以實現(xiàn)該操作）。這樣，在一個掃描周期后，整個漢字將左移一列，而顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容也同時更改。由于預(yù)裝載區(qū)保存了1個漢字點陣數(shù)據(jù)，即16×16點陣，所以當(dāng)前顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容只能移動16列。當(dāng)下一個滾動到來時，滾動指針將移動到點陣數(shù)據(jù)存儲區(qū)的下一個漢字的首地址，并在預(yù)裝載區(qū)存入該漢字的點陣數(shù)據(jù)。然后重復(fù)執(zhí)行上述操作便可實現(xiàn)滾動顯示。特殊字符或圖形的顯示與此類似，這里不再贅述。
打字顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個個的出現(xiàn)，如同打字的效果。設(shè)計時可采用如下方法：首先將LED顯示屏對應(yīng)的顯示緩沖區(qū)全部清零，即 LED顯示空白，然后每間隔一個“軟定時器”設(shè)定的動態(tài)顯示時間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個漢字點陣數(shù)據(jù)并進(jìn)行掃描顯示，這樣就可達(dá)到打字顯示的效果。
3．2 PC機(jī)控制程序
a．通訊功能的實現(xiàn)
在Windows環(huán)境下，實現(xiàn)PC與單片機(jī)的通訊可利用Windows的通訊API函數(shù)或者利用VC＋＋（或其它語言）的標(biāo)準(zhǔn)通訊函數(shù)＿inp、＿outp來實現(xiàn)。但上述兩種方法比較繁瑣，而采用ActiveX控件MSComm32來實現(xiàn)則非常方便。該控件用事件的方式簡化了對串口操作的編程，并可設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，還可對串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進(jìn)行設(shè)置。其初始化程序如下：
一般情況下，PC要與多個單片機(jī)89C51系統(tǒng)進(jìn)行主從式通訊，為了區(qū)分各單片機(jī)系統(tǒng)，可以使89C51采用串口工作方式3，即11位異步接收／發(fā)送方式，該方式的有效數(shù)據(jù)為9位，其中第9位為地址／數(shù)據(jù)信息的標(biāo)志位，其作用是使從機(jī)據(jù)此判斷發(fā)送的數(shù)據(jù)是否為地址，從而實現(xiàn)多機(jī)操作。但現(xiàn)在由于采用的是MSCOMM控件來實現(xiàn)PC機(jī)和單片機(jī)之間的通訊，這是一種標(biāo)準(zhǔn)的10位串口通信方式，即8位標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)位和該數(shù)據(jù)的起始位、停止位各1位。因此二者格式不相符，故很難利用上述方案。因此可考慮將單片機(jī)串口設(shè)為工作方式1，即改為10位異步接收／發(fā)送方式來解決，其通訊流程如下：
首先發(fā)通信開始標(biāo)志，接著發(fā)送需要操作的單片機(jī)系統(tǒng)地址，然后發(fā)送顯示工作命令字，該命令包括2個字節(jié)，前一字節(jié)用于設(shè)定顯示方式和滾動方向，后一字節(jié)則用于設(shè)定顯示速度。再往下是傳送顯示內(nèi)容的點陣數(shù)據(jù)，最后對數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗。該通訊規(guī)約非常簡便，能夠較好的解決上述問題，從而實現(xiàn)PC機(jī)與多單片機(jī)之間的主從式通訊及對顯示的控制。
需要注意的是，當(dāng)顯示內(nèi)容需要改變時，為了避免在單片機(jī)串行中斷接收數(shù)據(jù)時，顯示屏出現(xiàn)亂碼，應(yīng)使顯示屏?xí)翰伙@示（處于“黑屏”狀態(tài)），直到數(shù)據(jù)接收完全，串行中斷處理結(jié)束時再顯示。
漢字字模的提取非常關(guān)鍵，本文的字模數(shù)據(jù)取自UCDOS下的字庫文件HZK16。關(guān)于這方面的介紹較多，文獻(xiàn)［2］給出了較為具體的在VC下提取漢字字模的方案，這里不再贅述。對于特殊字符或圖形點陣數(shù)據(jù)的提取，簡便的方法可以先做一個BMP文件，然后用一些取模軟件（如字模提取v2．1）來獲得。為了顯示方便，點陣數(shù)據(jù)的格式應(yīng)為n×（16×8），不足要求的則應(yīng)以0數(shù)據(jù)補(bǔ)充。 b．動態(tài)效果模擬顯示
為了方便調(diào)節(jié)LED的顯示效果，筆者在PC機(jī)的控制界面上設(shè)計了LED顯示屏的模擬顯示，它同實際的顯示效果完全一樣。用戶可以設(shè)定顯示的模式，并調(diào)節(jié)顯示速度，然后在界面上對顯示效果進(jìn)行預(yù)覽，同時還可以隨時修改和設(shè)定參數(shù)，因而十分方便簡捷。
為此，可先在界面上描繪出虛擬的LED顯示屏，由于實際的顯示屏為160×16點陣，故須在界面 上設(shè)定相同的區(qū)域。
實現(xiàn)動態(tài)顯示效果的方法和以上幾種基本類似，這里以滾動顯示為例作一說明。對于需要滾動的文字，可以將其設(shè)置為位圖格式，暫存于內(nèi)存中，然后利用VC 提供的位圖拷貝函數(shù)BitBlt將位圖復(fù)制到顯示位置。對于特殊字符或圖形，則可以直接利用BitBlt函數(shù)調(diào)用到顯示位置。然后在類CLEDDlg的 OnTimer函數(shù)中調(diào)用該函數(shù)，以實現(xiàn)文字的滾動顯示。另外，也可以通過設(shè)定不同的響應(yīng)時間間隔來改變文字的滾動速度。
漢字顯示屏廣泛應(yīng)用與汽車報站器，廣告屏等。本文介紹一種實用的漢字顯示屏的制作，考慮到電路元件的易購性，沒有使用8*8的點陣發(fā)光管模塊，而是直接使用了256個高量度發(fā)光管，組成了16行16列的發(fā)光點陣。同時為了降低制作難度， 僅作了一個字的輪流顯示，實際使用時可根據(jù)這個原理自行擴(kuò)充顯示的字?jǐn)?shù)。
1漢字顯示的原理：
我們以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標(biāo)漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個漢字屏不僅可以顯示漢字，也可以顯示在256像素 范圍內(nèi)的任何圖形。
用8位的AT89C51單片機(jī)控制， 由于單片機(jī)的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分。
軟件打開后輸入漢字，點“檢取”，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復(fù)制到我們的程序中即可。
我們把行列總線接在單片機(jī)的i0口，然后把上面分析到的掃描代碼送入總線，就可以得到顯示的漢字了。 在這個例子里，由于一共用到16行，16列，如果將其全部接入89c51
單片機(jī)， 一共使用32條io口，這樣造成了io資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴(kuò)充的余地。 實際應(yīng)用中我們使用4-16線譯碼器74ls154來完成列方向的顯示。 而行方向16條線則接在
p0口和p2口。
程序清單：
ORG 00H
LOOP: MOV A,#0FFH ；開機(jī)初始化，清除畫面
MOV P0,A ；清除P0口
ANL P2,#00 ；清除P2口
MOV R2,#200
D100MS: MOV R3,#250 ；延時100毫秒
DJNZ R3,$
DJNZ R2,D100MS
MOV 20H,#00H ；取碼指針的初值
l100: MOV R1,#100 ；每個字的停留時間
L16: MOV R6,#16 ；每個字16個碼
MOV R4,#00H ；掃描指針清零
MOV R0,20H ；取碼指針存入R0
L3: MOV A,R4 ；掃描指針存入A
MOV P1,A ；掃描輸出
INC R4 ；掃描指針加1，掃描下一個
MOV A,R0 ； 取碼指針存入A
MOV DPTR,#TABLE ；取數(shù)據(jù)表的上半部分的代碼
MOVC A,
人機(jī)界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。
人機(jī)界面（HumanMachine Interb，簡稱HMI），是人與計算機(jī)之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機(jī)系統(tǒng)的重要組成部分。是指人和機(jī)器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說人機(jī)結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機(jī)器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠(yuǎn)距離的信息傳遞與控制的作用空間。
人機(jī)結(jié)合面是人機(jī)系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學(xué)的分支學(xué)科安全人機(jī)工程學(xué)去研究和提出解決的依據(jù)，并過安全工程設(shè)備工程學(xué)，安全管理工程學(xué)以及安全系統(tǒng)工程學(xué)去研究具體的解決方法手段措施安全人機(jī)學(xué)。它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機(jī)信息交流的領(lǐng)域都存在著人機(jī)界面。
S7-200系列PLC其它常用指令
1.脈沖產(chǎn)生指令EU/ED的應(yīng)用
EU指令在EU指令前的邏輯運算結(jié)果由OFF到ON時就產(chǎn)生一個寬度為一個掃描周期的脈沖，驅(qū)動其后面的輸出線圈。
2．邏輯堆棧的操作
LPS為進(jìn)棧操作，LRD為讀棧操作，LPP為出棧操作。
S7-200系列PLC中有一個9層堆棧，用于處理邏輯運算結(jié)果，稱為邏輯堆棧。
3．NOT、NOP和MEND指令
NOT、NOP及MEND指令的形式及功能如表4-19所示。
表4-19 NOT、NOP及MEND指令的形式及功能
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STL
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功能
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操作數(shù)
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NOT
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邏輯結(jié)果取反
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—
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NOP
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空操作
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—
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MEND
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無條件結(jié)束
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—
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NOT為邏輯結(jié)果取反指令，在復(fù)雜邏輯結(jié)果取反時為用戶提供方便。NOP為空操作，對程序沒有實質(zhì)影響。MEND為無條件結(jié)束指令，在編程結(jié)束時一定要寫上該指令，否則會出現(xiàn)編譯錯誤。調(diào)試程序時，在程序的適當(dāng)位置插入MEND指令可以實現(xiàn)程序的分段調(diào)試。
4．比較指令
比較指令是將兩個操作數(shù)按規(guī)定的條件作比較，條件成立時，觸點就閉合。比較運算符有：=、>=、<=、>、<和<>。
（1）字節(jié)比較 字節(jié)比較用于比較兩個字節(jié)型整數(shù)值INl和IN2的大小，字節(jié)比較是無符號的。比較式可以是LDB、AB或OB后直接加比較運算符構(gòu)成。如：LDB=、AB<>、OB>=等。
整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。
指令格式例如： LDB= VBl0，VBl2
（2）整數(shù)比較 整數(shù)比較用于比較兩個一字長整數(shù)值INl和IN2的大小，整數(shù)比較是有符號的（整數(shù)范圍為16#8000和16#7FFF之間）。比較式可以是LDW、AW或OW后直接加比較運算符構(gòu)成。如：LDW=、AW<>。OW>=等。
整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。
指令格式例如： LDW= VWl0，VWl2
（3）雙字整數(shù)比較 雙字整數(shù)比較用于比較兩個雙字長整數(shù)值INl和IN2的大小，雙字整數(shù)比較是有符號的(雙字整數(shù)范圍為16#80000000和16#7FFFFFFF之間)。比較式可以是LDD、AD或OD后直接加比較運算符構(gòu)成。如：LDD=、AD<>、OD>=等。
雙字整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、HC、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。
指令格式例如： LDD= VDl0，VDl2
（4）實數(shù)比較 實數(shù)比較用于比較兩個雙字長實數(shù)值INl和IN2的大小，實數(shù)比較是有符號的（負(fù)實數(shù)范圍為-1.175495E-38和-3.402823E+38，正實數(shù)范圍為+1.175495E-38和+3.402823E+38）。比較式可以是LDR、AR或OR后直接加比較運算符構(gòu)成。如：LDR=、AR<>、OR>=等。
實數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。
指令格式例如： LDR= VDl0，VDl2
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繼電器輸出，最高輸出電流 10A(不適于 LOGO!24o).
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內(nèi)置EEPROM存儲器，用于控制程序和設(shè)定值
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可選程序模塊和組合電池/程序模塊，2 年后備集成實時時鐘。0BA6
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備份集成的實時時鐘 20 天。
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內(nèi)置夏令時/冬令時自動調(diào)節(jié)的實時時鐘。
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8個數(shù)字量輸入，4個數(shù)字量輸出。
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對于DC12/24V型號，4個輸入作為模擬量輸入(0-10V)；也可作為數(shù)字量輸入。
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4個輸入可用來高速計數(shù)，最高5KHz(只針對于直流型)。
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擴(kuò)展模塊連接接口，最多可編址 24 點數(shù)字量輸入、16 (20) 點數(shù)字量輸出、8 點模擬量輸入和 2 (8) 點模擬量輸出
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用于連接到 LOGO!LOGO! 的 TD 文本顯示屏6
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連接 LOGO!TDE 至 LOGO!8 通過以太網(wǎng)。
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集成有基本和特殊功能：
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基本邏輯功能：
與，或，非，與非，或非，異或，上升沿/下降沿觸發(fā)。
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特殊功能：
接通延時，鎖存接通延時，斷開延時，脈沖延時，鎖定延時，計數(shù)器（加計數(shù)/減計數(shù)），時間開關(guān)，間隔延時繼電器，運行小時數(shù)計數(shù)器，觸發(fā)器，異步脈沖發(fā)生器，年時間開關(guān)，舒適照明開關(guān)功能，隨機(jī)發(fā)生器，樓梯照明開關(guān)功能（符合 DIN 18015-2），邊沿觸發(fā)間隔延時繼電器，組合接通/斷開延時，模擬值比較器，模擬觸發(fā)器，模擬值變化觸發(fā)器，模擬看門狗，模擬放大器，移位寄存器，軟鍵功能，PI 控制器，斜坡功能，模擬復(fù)用器，PWM 功能，模擬算術(shù)運算功能，模擬算術(shù)運算功能錯誤檢測功能。
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可鏈接 200/400 個函數(shù)塊。
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27/64 位存儲器（包括重啟位存儲器、用于控制 LOGO! 的背光燈的位存儲器）TD，用于在消息文本中的 2 個可參數(shù)化字符之間切換的位存儲器）。
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內(nèi)置保持。
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口令保護(hù)。
作為選項可提供的功能
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通過用于 LOGO! 的可選程序塊提供額外專有技術(shù)保護(hù)0BA6，或通過標(biāo)準(zhǔn) CF/微型 CF 卡
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LOGO! 0BA6 集成實時時鐘的后備， 可選用使用壽命 2 年的電池模塊和組合電池/程序模塊
用于 LOGO! 的其它功能8
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數(shù)據(jù)記錄至內(nèi)部存儲器或微型 CF 卡（最多 20000 個記錄）
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用于 LOGO! 的宏（用戶自定義功能）極為簡單
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可以連接 400 個功能塊
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64 個模擬位存儲器
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64 個接線端子
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4 個 8 位移位寄存器
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擴(kuò)展診斷功能
繪芯人機(jī)界面與單片機(jī)通訊
單片機(jī)與繪芯人機(jī)界面通信有兩個方案：一是用modbus—rtu協(xié)議，二是自由通訊協(xié)議；
本實例采用武漢繪芯科技有限公司的人機(jī)界面作為參考，因為公司提供一系列的技術(shù)支持和公布單片機(jī)源代碼，開發(fā)工程方便有效。
公司網(wǎng)站：http://www.ebnar.com
方案比較：
方案一 modbus—rtu協(xié)議：
優(yōu)點：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，具有通用性，，傳輸數(shù)據(jù)量大
缺點：需要時間去了解協(xié)議的格式和以及按照規(guī)定編寫通訊程序（我們提供MODBUS-RTU源代碼，客戶直接移植就可以，不必費心）
方案二 自由協(xié)議：
優(yōu)點：數(shù)據(jù)格式客戶自己定義，靈活多變，定制性強(qiáng)，可以模擬任何已知報文的通訊協(xié)議
缺點：傳輸數(shù)據(jù)量不大，通用性不強(qiáng)，移植不方便
客戶可以根據(jù)以上兩種通訊協(xié)議的優(yōu)缺點來選擇理想的方案；
實現(xiàn)方法：
方案一：
1. 工程屬性選用MODBUS-RTU協(xié)議；
2. 先了解MODBUS-RTU協(xié)議，基本的01 03 05 06 16 的功能碼需要了解，其他可以不去深究；提供相關(guān)的資料
3. 使用我們提供的MODBUS-RTU協(xié)議（C語言）開發(fā)源代碼，把主要的01 03 05 06 16 函數(shù)移植到單片機(jī)通訊上，大大節(jié)省了開發(fā)時間；
方案二：
1. 工程屬性選用FreeProtocol協(xié)議；
2.
3. 打開控制令編輯器（設(shè)定—>宏指令—>宏指令編輯器）或者直接按F8；
4. 新增宏指令，在宏指令里面使用到Output（）、Input（）、SetWordData()、GetWordData()這四個函數(shù)；注：可以參考附一
5. Output（）函數(shù)，把設(shè)定好的字符串發(fā)送到相應(yīng)的串口輸出；Input（）函數(shù)，從設(shè)定好的串口讀取需要的字符串；
6. 采集顯示：
SetWordData()函數(shù)，把Input（）函數(shù)接收回來的數(shù)據(jù)，發(fā)送給HIM用戶自定義寄存器里，然后在顯示控件里填上已經(jīng)有數(shù)據(jù)的HIM寄存器，即可顯示單片機(jī)采集上來的數(shù)據(jù)；
7. 改寫發(fā)送：
在顯示控件了把需要改寫的數(shù)據(jù)綁定HIM寄存器，使用GetWordData()獲得修改后的數(shù)據(jù)，通過output（）發(fā)送把數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機(jī)；
附一:
Output();
【描述】
第一個參數(shù)channel表示通道，如果通道為com1，則channel=1；如果通道為com2，則channel=2，數(shù)據(jù)類型為int。
第二個參數(shù)pString表示從通道輸出的字符串的地址，數(shù)據(jù)類型為unsigned char *。
第三個參數(shù)count表示字符串中的字符個數(shù)，數(shù)據(jù)類型為int。
第四個參數(shù)result表示Output函數(shù)運行后返回的結(jié)果，如果result大于0，則表示讀寫有效，數(shù)據(jù)類型為int。
注意：此函數(shù)只能用在freeprotocol(自由協(xié)議通道)中。
【用法】
Output(channel,pString,count,result);
【舉例】
char srt[9];
int result;
Output(1,str[0],9,result);
Input（）；
【描述】
第一個參數(shù)channel表示通道，如果通道為com1，則channel=1；如果通道為com2，則channel=2，數(shù)據(jù)類型為int。
第二個參數(shù)pString表示寫入通道的字符串的地址，數(shù)據(jù)類型為unsigned char *。
第三個參數(shù)count表示字符串中的字符個數(shù)，數(shù)據(jù)類型為int。
第四個參數(shù)result表示Output函數(shù)運行后返回的結(jié)果，如果result大于0，則表示讀寫有效，數(shù)據(jù)類型為int。
注意：此函數(shù)只能用在freeprotocol(自由協(xié)議通道)中。
【用法】
Input(channel,pString,count,result);
【舉例】
char srt[9];
int result;
Input(1,str[0],9,result);
GetWordData（）；
【描述】
函數(shù)功能：從通道中讀取Word數(shù)據(jù)。
第一個參數(shù)channel表示通道，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第二個參數(shù)slaveID表示從機(jī)號，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第三個參數(shù)address表示系統(tǒng)通道地址，數(shù)據(jù)類型為unsigned short。
第四個參數(shù)count表示要讀出的字的個數(shù)，數(shù)據(jù)類型為unsigned short。
第五個參數(shù)表示命令號，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第六個參數(shù)pValue用來保存從系統(tǒng)通道讀出的count個字，數(shù)據(jù)類型為unsigned short *。
【用法】
GetWordData(channel,slaveID,address,count,cmd,pValue);
【舉例】
unsigned short wordData[10];
GetWordData(0, 1,8000, 10, 0,wordData);
從系統(tǒng)通道 8000地址中讀取10個數(shù)據(jù)到wordData
SetWordData（）；
【描述】
函數(shù)功能：從通道中寫入一個Word數(shù)據(jù)。
第一個參數(shù)channel表示通道，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第二個參數(shù)slaveID表示從機(jī)號，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第三個參數(shù)address表示系統(tǒng)通道地址，數(shù)據(jù)類型為unsigned short。
第四個參數(shù)cmd表示命令號，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第五個參數(shù)pValue用來保存寫入系統(tǒng)通道的字，數(shù)據(jù)類型為unsigned short。
【用法】
SetWordData(channel,slaveID,address,cmd,source);
【舉例】
unsigned short wordData = 1;
SetWordData(0, 1,1000,0,wordData);
把wordData中的Word數(shù)據(jù)寫到系統(tǒng)通道 1000地址處
附錄二：
使用自由協(xié)議來模擬modbus-RTU
//COM1:freeprotocol
//COM2:modbus-RTU
/*自由協(xié)議通道采集數(shù)據(jù)存放在系統(tǒng)通道，在界面顯示
modbus通道采集到的數(shù)據(jù)，處理后，發(fā)送到自由協(xié)議的設(shè)備上*/
unsigned char command[32];
unsigned char response[32];
unsigned char temp1,temp2;
unsigned short address, checksum;
unsigned short read_no, return_value1, return_value2,return_value3,read_data[2], i;
unsigned short com2_data;
/****************以上是新建需要使用的變量***********/
Fill(command, 0, 32);// initialize command[0]~command[31] to 0
Fill(response, 0, 32); //把command 和response 初始化
command[0] = 0x1;// 設(shè)置發(fā)送字符竄的第一個數(shù)據(jù) station number
command[1] = 0x3;// 設(shè)置發(fā)送字符竄的第二個數(shù)據(jù) read holding registers (function code is 0x3)
address = 0;// starting address (4x_1) is 0
HiByte(address, command[2]);//設(shè)置發(fā)送字符竄的第三個數(shù)據(jù)
LoByte(address, command[3]);//設(shè)置發(fā)送字符竄的第四個數(shù)據(jù)
read_no = 2;// the total words of reading is 2 words
HiByte(read_no, command[4]);//設(shè)置發(fā)送字符竄的第五個數(shù)據(jù)
LoByte(read_no, command[5]);//設(shè)置發(fā)送字符竄的第六個數(shù)據(jù)
CRC(command, 6,checksum);// calculate 16-bit CRC
LoByte(checksum, command[6]); //設(shè)置發(fā)送字符竄的第七個數(shù)據(jù)
HiByte(checksum, command[7]); //設(shè)置發(fā)送字符竄的第八個數(shù)據(jù)
Output(1,command,8, return_value1); //把設(shè)置好的8個數(shù)據(jù)，從通訊口1發(fā)送出去，具體參數(shù)設(shè)置參考Output（）使用
Input(1,response,9,return_value2); //從通訊口1等待接收9個字符數(shù)據(jù)，并且放在response[0]~response[8],具體參數(shù)設(shè)置參考Intput（）使用
CRC(response, 7,checksum); //對采集上來的9個數(shù)據(jù)中前7個進(jìn)行了CRC-16校驗，校驗結(jié)果存放在checksum
LoByte(checksum, temp1); //把checksum的低8位放在temp1
HiByte(checksum, temp2); //把checksum的高8位放在temp1
if(temp1==response[7]&&temp2==response[8]) //CRC校驗碼進(jìn)行對比判別時候接收正確
{
//CRC檢驗正確后，把采集來的數(shù)據(jù)中指定需要的數(shù)據(jù)放在read_data[]
read_data[0] = response[4] + (response[3] << 8);
read_data[1] = response[6] + (response[5] << 8);
SetWordData(0 ,1 ,0 ,2,0 , read_data); // 通過SetWordData（）函數(shù)，把read_data送到系統(tǒng)寄存器中，具體使用需要參考SetWordData（）函數(shù)使用
}
GetWordData( 2, 1, 2, 2, 3, &com2_data); // 通訊口2，使用的是modbus-RTU協(xié)議，
command[0] = 0x1;// station number
command[1] = 0x6;// wirte holding registers (function code is 0x6)
address=10;
checksum=0;
HiByte(address, command[2]);
LoByte(address, command[3]);
HiByte(com2_data, command[4]);
LoByte(com2_data, command[5]);
CRC(command, 6,checksum);// calculate 16-bit CRC
LoByte(checksum, command[6]);
HiByte(checksum, command[7]);
Output(1,command,8, return_value3); //發(fā)出定義好8個字符串
S7--300/400網(wǎng)絡(luò)中的從站MPI接口。而且，各接口也可以作為一個可自由編程的設(shè)備接口被參數(shù)化，并通過ASC II協(xié)議控制驅(qū)動器、modem和打印機(jī)。借助通信擴(kuò)展模塊，CPU 226XM還可以用作Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的從站和AS-i網(wǎng)絡(luò)的主站。另外，它支持32位浮點運算，包括 三角函數(shù)和積分PID控制器。
與所有S7-200 CPU一樣，Simatic S7--200 CPU 226XM微型PLC不僅具有24 VDC輸入和24 VDC晶體管輸出，同時還具有230 VAC輸入和繼電器輸出。由于它的輸入電壓范圍大，可從85V到264V，使其可以在全世界各地使用。
和其它S7--200 CPU一樣，用戶可以用Step7-Micro/WIN軟件進(jìn)行編程和對新設(shè)備組態(tài)。序的生成過程。CPU 226XM程序可以用MicroWIN V3.1x進(jìn)行編輯，甚至在運行狀態(tài)時也能進(jìn)行。
德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標(biāo)準(zhǔn)化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強(qiáng)，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等
S7-200的工作過程和CPU的工作模式
(1) S7-200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個掃描周期。S7-200的工作過程如圖4所示。在一個掃描周期中，S7-200主要執(zhí)行下列五個部分的操作：
（Ⅰ）讀輸入：S7-200從輸入單元讀取輸入狀態(tài)，并存入輸入映像寄存器中。
（Ⅱ）執(zhí)行程序：CPU根據(jù)這些輸入信號控制相應(yīng)邏輯，當(dāng)程序執(zhí)行時刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行后，S7-200將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。
（Ⅲ）處理通訊請求：S7-200執(zhí)行通訊處理。
（Ⅳ）執(zhí)行CPU自診斷：S7-200檢查固件、程序存儲
器和擴(kuò)展模塊是否工作正常
（Ⅴ）寫輸出：在程序結(jié)束時，S7-200將數(shù)據(jù)從輸出映像寄存器中寫入把輸出鎖存器，最后復(fù)制到物理輸出點，驅(qū)動外部負(fù)載。
（2）、S7-200 CPU的工作模式
S7-200有兩種操作模式：停止模式和運行模式。CPU面板上的LED狀態(tài)燈可以顯示當(dāng)前的操作模式。
在停止模式下，S7--200不執(zhí)行程序，您可以下載程序和CPU組態(tài)。在運行模式下，S7-200將運行程序。
S7-200提供一個方式開關(guān)來改變操作模式。您可以用方式開關(guān)（位于S7-200前蓋下面）手動選擇操作模式：當(dāng)方式開關(guān)撥在停止模式，停止程序執(zhí)行；當(dāng)方式開關(guān)撥在運行模式，啟動程序的執(zhí)行；也可以將方式開關(guān)撥在TERM（終端）（暫態(tài)）模式，允許通過編程軟件來切換CPU的工作模式，即停止模式或運行模式。
如果方式開關(guān)打在STOP或者TERM模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時，CPU會自動進(jìn)入STOP模式。如果方式開關(guān)打在RUN模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當(dāng)電源恢復(fù)時，CPU會進(jìn)入RUN模式。
6ES7 368-3BF01-0AA0
西門子S7系統(tǒng)PLC的符號編程基礎(chǔ)介紹
一、系統(tǒng)存儲區(qū)
S7的系統(tǒng)存儲區(qū)集成在CPU中，不能被擴(kuò)展。系統(tǒng)存儲區(qū)根據(jù)功能分為不同的區(qū)域供用戶使用。在用戶程序中使用相應(yīng)的指令可以在相應(yīng)的地址區(qū)內(nèi)直接對數(shù)據(jù)進(jìn)行尋址。
1．輸入過程暫存區(qū)（I）
2．輸出過程暫存區(qū)（Q）
3．位存儲區(qū)（M）
4．外部輸入輸出（PI/PQ）
5．計時器（T）
6．計數(shù)器（C）
7．?dāng)?shù)據(jù)塊（DB）
8．局部數(shù)據(jù)（L）
二、絕對地址尋址
什么是絕對地址尋址？
1.位尋址
2.字節(jié)尋址
3.字尋址
4.雙字尋址
三、符號地址尋址
1. 全局符號
在符號編輯器中定義的符號。
2. 局部符號
局部符號是在程序塊中變量申明區(qū)中定義，定義的對象也只限于本塊的塊參數(shù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)和臨時數(shù)據(jù)等，且所定義的符號只在本程序塊中有效。
