基于计算机界面控制的数字量 输入输出结构板的研制毕业论文.doc

基于计算机界面控制的数字量 输入/输出结构板的研制毕业论文 目 录 第一章 引 言 6 第二章 数字量输入（DI）模块 8 2.1数字量输入(Digital Input，DI)部分工作原理 8 2.1.1输入板下层板原理图 9 2.1.2 输入板下层板原件清单 11 2.1.3输入板下层板工作原理 12 2.2数字量输入(Digital Input，DI)上层板模块 13 2.2.1输入板上层板原理图 15 2.2.2输入板上层板PCB图 16 2.2.3 输入板上层板原件清单 16 2.2.4输入板上层板通讯电路 17 2.2.5输入板上层板端口状态显示电路 19 2.2.6输入板上层板晶振模块 20 2.2.7输入板所用I/O口 21 2.3 输入板硬件制作 21 2.4 输入板硬件调试 22 第三章 数字量输出（D0）模块 23 3．1数字量输出(Digital Output，DO)部分工作原理 23 3．1．1输出板下层板原理图 24 3.1.2 输出板下层板原件清单 25 3.1.3 输出板下层板电压转换原理 25 3.1.3驱动放大电路 26 3.14输出板硬件制作与调试 27 第四章 数字量输入、输出的软件部分 30 4.1通讯部分 30 4.1.1通讯协议 30 4.1.2 CRC校验 32 4.1.2 数字量输入软件部分 33 4.1.3 数字量输出软件部分 37 第五章 数字量输入、输出软件调试 40 5、1数字量输入软件调试 40 5、2数字量输出软件调试 46 结 论 48 参考文献 49 附录一 50 附录二 51 附录三 76 附录四 77 附录五 79 致 谢 84 第一章 引 言 本课题是基于现场总线技术来实现的现场级设备数字化的工业现场层网络通信技术，它具有较强的现场信息集成能力，组成的系统可靠性高、可维护性好，而且总线协议是开放的。本课题基于STC12C5A08S2单片机，研制的可编程序控制器系统，及基于计算机界面控制的DI、DO模块。该模块利用STC12C5A08S2的双向可控I/O口，以实现数字量输入、输出功能。将STC设备组与上位机(即PC机)连接，将下位机(即DI、DO、模块)采集的数据通过处理传送给主站即PC机，并由主站通过组态软件传输控制命令给从站，从站将控制命令转化为下位机可以识别的数据从而进一步控制下位机的工作。同时，该模块还能与上位机MCGS组态互联，以控制基于AVR/STC单片机的设备，在系统中作为从站连接到网络来完成通讯和控制功能。本文主要介绍了整个系统的硬件及软件的实现。 主要内容包括以下部分： 1、项目的需求分析和总体设计。 2、DI板的研制 3、DO板的研制 4、MODBUS协议分析。 5、各模块的测试——其功能是进行转接板和STC控制器之间的通讯，确保信息能有效正确的传输到目的地。 控制系统由一台上位机，一台中位机，若干台下位机(控制器)，32个继电器和RS一485通讯接口和传感器装置MCGS网络服务器等部分组成。下面对控制系统各部分分别进行介绍。 (1)上位机采用工控机，用高级语言C语言编制界面软件。其处理下位机的工作状态、停止状态或故障状态。 (2)控制器的核心部分，即中位机，采用可编程序控制器，可执行高速数据处理、数据传送、算术运算、专用计数器、定时器、以及专用的A／D转换器等功能。它具有RS一232和RS一485通讯口，通讯功能强，可与上位机、下位机进行有效通讯，所有输入点均为光电隔离，输出点为继电器驱动。在本系统中，由于可编程控制器处于中间位置，它既要负责与上位机PC和下位机控制器交换信息，又要按照现场工艺要求完成总体的逻辑控制，这就要求可编程控制器的功能应比较强，本系统中可编程控制器的基本配置如下。输入： 32点 模块数输出： 32点 模块数 (3)下位机(控制器)采用STC12C5A08S2单片机作核心，具备单独的输入按键以及显示器，独立完成输入信号的采集工作。 (4)RS一485通讯接口部分采用多机通讯技术，使用上位机原有的串行口与中位机，中位机与多台下位机进行联络。 (5)MCGS是众多监控软件中的一种，是一套用于快速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于Microsoft的各种32位Windows平台上运行，通过对现场数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表输出等多种方式向用户提供解决实际问题的方案，在工业控制领域有着广泛的应用。 第二章 数字量输入（DI）模块 数字量输入(Digital Input，DI)模块分为硬件部分和软件部分，协同完成工业设备上数字量的采集工作。把数字量输入模块拆开，可以看到，其实它是分两个板的，数字量输入模块拆开，它是分两个板的，称之为数字量