PLC在显示电路实验中的应用
时间：2021-05-11 04:01:43 来源：雅意学习网 本文已影响 人 
摘 要： 交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果，为实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化，用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，在电子实验中，让学生模拟来体验一下PLC控制交通显示电路的实现是如何进行的。
关键词： 电子电路；PLC；时间显示器
中图分类号：F275 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）1120124－01
在数字电路中的交通灯控制实验中，我们引入了PLC，是为了让学生在实验中将所学电子技术知识和可编程控制器原理中所学的知识更好的综合且与实际更好地结合。
选用将PLC与数字电路结合来控制交通灯的实验，是因为交通信号灯的出现，使交通得以有效管制，对于疏导交通流量、提高道路通行能力，减少交通事故有明显效果。为了实现交通道路的管理，力求交通管理先进性、科学化。用可编程控制器实现交通灯管制的控制系统，以及该系统软、硬件设计方法，实验证明该系统实现简单、经济，能够有效地疏导交通，提高交通路口的通行能力。分析了现代城市交通控制与管理问题的现状，结合交通的实际情况阐述了交通灯控制系统的工作原理，给出了一种简单实用的城市交通灯控制系统的PLC设计方案。实现交通灯的控制方法很多，传统的方法实现都存在一个共同的问题，就是工作的可靠性、稳定性和抗干扰能力有限，而交通灯又安装在嘈杂的交通路口，外界因素的干扰可想而知，这为PLC在工业控制中的使用提供了广阔的空间。
PLC主要包括一片CPU，存储区和用来接收输入/输出数据的相应电路。实际应用中，我们可以把PLC看做一个装满了成百上千个分立的继电器、计数器、定时器以及数据存储区域的盒子。这些计数器、定时器真的存在吗？不，实际上它们是不存在的，它们是模拟的，可以把它们看作是软件计数器和定时器。这些内部继电器是通过寄存器内部的数位位置（bit location）来模拟的。
在交通灯实验中，交通灯控制系统功能图主要由减法计数器、步骤控制器、置数逻辑电路和脉冲信号发生器等部分组成。秒脉冲发生器是该系统中定时器和控制器的标准时钟信号源，译码器输出两组信号灯的控制信号，经驱动电路后驱动信号灯工作，控制器是系统的主要部分，由它控制定时器和译码器的工作。
TL表示车辆正常通行时的时间间隔。定时时间到，TL-=1，否则，TL=0。
TY表示黄灯亮的时间间隔。定时时间到，TY=1，否则，TY=0。
ST表示定时器到了规定的时间后，由控制器发出状态转换信号。由它控制定时器开始下个工作状态的定时。
实现的过程为：1）当南北向绿灯亮，东西向红灯亮。表地南北向上的车辆允许通行，东西向禁止通行。绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态信号ST，转到下一工作状态。当南北向黄灯亮，东西向红灯亮。表示南北向上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行，东西向禁止通行。黄灯亮足规定时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一个工作状态。当南北向红灯亮，东西向黄灯亮。表示南北向禁止通过，东西向上的车辆允许通行绿灯亮足规定的时间间隔TL时，控制器发出状态转换信号ST，转到下一个工作状态。当南北向红灯亮，东西向黄灯亮。表示南北向禁止通行，东西向上未过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆停止通行，已过停车线的车辆继续通行。黄灯亮足规定的时间间隔TY时，控制器发出状态转换信号ST，系统又转换的第一种状态。为了实现这四种工和状态的转换采用控制器来控制。设控制器的四种状态编码为00、01、10、11，并分别用S0、S1、S2、S3表示，则控制器的工作状态及功能如下表所示。
2）各器件实现如下要求。
步骤控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。秒脉冲信号发生器即定时器由与系统秒脉冲同步的计数器构成，要求计数器在状态信号ST作用下，首先清零，然后在时钟脉冲上升沿作用下，计数器从零开始进行增1计数，向控制器提供模5的定时信号TY和模25的定时信号TL。减法计数器的主要任务是将控制器的输出Q1、Q0的4种状态，翻译成南北向、东西向6个信号灯的工作状态。
3）控制器状态编码与信号灯关系表。
4）设计出的交通灯控制电路的逻辑图。
① 秒脉冲发生器由NE555电路及外围电路组成。
R6、C2组成一个串联RC充放电电路，在NE555的7脚上输出一个方波信号，C2上得到一个三角波。此三角波送到NE555的2脚输入端。由NE555内部的比较器和门电路共同作用，维持7脚上的方波信号和3脚上的输出方波。
② 减法计数器是交通灯信号显示数字的关键，不输出的状态翻译成南北向、东西向6个信号灯的工作状态。用两个74LS192和一个或门组成。将74LS192的UP端全部接高电位，正常工作时CLR接地。低位74LS192的DOWN端接脉冲信号，高位74LS192的DOWN端接低位的借位端BO。这样就组成了100进制以内的减法计数器。再将高位的BO端分别接到两芯片的LOAD端，每当计数到零时就会重新置数。
③ 步骤控制器是交通管理的核心，它应该能够按照交通管理规则控制信号灯工作状态的转换。用两片74LS148和一片74LS160及若干与门及或门和非门组成。将74LS160的ENT、ENP端全部接高电位，再将输出端QA、QB接入与非门，然后再将与非门的输出接到置数端LOAD，就可以构成一个四进制加法计数器。再将74LS148的E1、GS与地连接，EO端接高电位，就可以让74LS148把二进制数翻译成高低电平信号。减法计数器单元电路高位端输出借位信号都能使该计数器加1。同时QA、QB接到译码器74LA148的输入端。由于74LS148的输出为低有效，将输出接了反相器后再结合门电路接到减法计数器电路的各个输入端，即可做成一个按步置数的逻辑电路。
参考文献：
[1]阎石主编，《数字电子技术》，清华大学出版社.
[2]孙振强主编，《可编程控制器原理及应用》（第2版），清华大学出版社.
