專利名稱：可編程控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于微計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域。
目前，流行的可編程控制器可分為兩種類型，一種為采用通用單板機(jī)或單片微機(jī)和通用I／O接口制做的可編程控制器，另一種為采用專用電路蕊片制做的可編程控制器。前者之優(yōu)點(diǎn)是成本低、操作簡單，而其缺點(diǎn)是速度慢、功能單一。后者之優(yōu)點(diǎn)是速度快、可靠性高、功能強(qiáng)，但它的成本高、維修性差、操作復(fù)雜。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種采用通用八位單片機(jī)和通用I／O接口，通過軟件設(shè)計(jì)，使本實(shí)用新型的功能、運(yùn)行速度、均接近和達(dá)到采用專用蕊片產(chǎn)品的水平，同時(shí)大大降低其成本，提高其維護(hù)性。
本實(shí)用新型由主機(jī)和編程器兩部分組成。
編程器由單片機(jī)(IC7)、地址鎖存器(IC8)、程序存貯器(IC9)、I／O接口(IC10)、數(shù)據(jù)存貯器(IC11)、點(diǎn)陣字符顯示器(LCD)、鍵盤(JP)、并行輸出口(CN)、串行通訊口(RXD、TXD)組成(圖4)。工作時(shí)單片機(jī)(IC7)首先通過P0.0～P0.7和P2.0～P2.5向程序存貯器(IC9)發(fā)出地址信息。程序存貯器(IC9)的a0～a7和a8～a13端為地址輸入端，由于P0.0～P0.7是地址和數(shù)據(jù)分時(shí)共用口，在前半個(gè)機(jī)器周期它是地址口，在后半個(gè)機(jī)器周期它是數(shù)據(jù)口，因此，為了保證在后半個(gè)機(jī)器周期時(shí)地址信息不丟失，在P0.0～P0.7上接有地址鎖存器(IC8)，它的作用是在后半個(gè)機(jī)器周期時(shí)，前半個(gè)周期送來的地址信息仍然鎖存，以保證程序存貯器(IC9)在整個(gè)機(jī)器周期中，地址始終有效。P2.0～P2.5口本身具有鎖存功能，所以它們可以直接接到IC9的地址端上。
程序存貯器(IC9)的數(shù)據(jù)是在后半個(gè)機(jī)器周期時(shí)，從其d0～d7口傳到單片機(jī)(IC7)的P0.0～P0.7端口，從而進(jìn)入單片機(jī)(IC7)進(jìn)行處理。
I／O接口(IC10)有24根輸入／輸出線，共分為3組，即Pa0～Pa7(Pa口)、Pb0～Pb7(Pb口)、PC0～PC7(PC口)。Pa0～Pa7是用來驅(qū)動各種外設(shè)的(如寫入器、打印機(jī))，Pb0～Pb7是鍵盤行掃描輸入線，PC0～PC3是鍵盤列掃描輸出線。
I／O接口(IC10)的a0與a1端與程序存貯器(IC9)的a0與a1端相接，它們的作用是通過單片機(jī)(IC7)對這兩個(gè)端子的不同編碼，來確定當(dāng)前要控制的是Pa口還是Pb口，還是Pc口。I／O接口(IC10)的
分別為寫線和讀線。
單片機(jī)(IC7)的P2.6端是單片機(jī)對I／O接口(IC10)的片選線，當(dāng)它為0時(shí)，選中IC10，單片機(jī)(IC7)開始對I／O接口(IC10)的操作，反之不選擇IC10，單片機(jī)(IC7)的P2.7端為數(shù)據(jù)存貯器(IC11)的片選線，當(dāng)它為0時(shí)選中數(shù)據(jù)存貯器(IC11)，單片機(jī)(IC7)開始對數(shù)據(jù)存貯器(IC11)的操作，反之不選數(shù)據(jù)存貯器(IC11)，單片機(jī)(IC7)的
端為寫控制線，當(dāng)它為0時(shí)單片機(jī)(IC7)開始對I／O接口(IC10)或數(shù)據(jù)存貯器(IC11)進(jìn)行寫操作。單片機(jī)(IC7)的
為讀控制線，當(dāng)它為0時(shí)，單片機(jī)(IC7)開始對I／O接口(IC10)或數(shù)據(jù)存貯器(IC11)進(jìn)行寫操作。
數(shù)據(jù)存貯器(IC11)的
端分別為寫線和讀線，d0～d7為數(shù)據(jù)線，a0～a12為地址線，數(shù)據(jù)存貯器(IC11)用于存放用戶程序。
單片機(jī)(IC7)的P3.2～P3.4端用于控制點(diǎn)陣字符顯示器(LCD)的顯示方式和顯示設(shè)定。單片機(jī)(IC7)的P1.0～P1.7向點(diǎn)陣字符顯示器(LCD)發(fā)送數(shù)據(jù)，使點(diǎn)陣字符顯示器(LCD)顯示出確定的字符。點(diǎn)陣字符顯器(LCD)可以顯示用戶程序的內(nèi)容，還可顯示從鍵盤輸入的任何信息，同時(shí)還可顯示檢驗(yàn)完后的出錯(cuò)信息。
鍵盤(JP)共有28個(gè)鍵，其中有26個(gè)鍵為雙功能鍵。通過鍵盤，使用者可以進(jìn)行編程，程序修改、程序檢驗(yàn)、程序仿真運(yùn)行，程序存貯、程序傳送。
串行通訊口的功能是使編程器與主機(jī)相接，通過該口，可將編程器的程序、指令傳到主機(jī)中，同時(shí)又可將主機(jī)的工作狀態(tài)、信息傳送到編程器中。RXD為串行接收口，TXD為串行發(fā)射口。
編程器軟件流程是這樣的開機(jī)后，系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后顯示初始化信息，接著進(jìn)行鍵盤掃描，一旦判別到有鍵按下，就立即執(zhí)行該鍵的功能，執(zhí)行完后再開始新的鍵盤掃描。
由于點(diǎn)陣字符顯示器(LCD)不是為單片機(jī)專門配套的，所以如果不采取特殊的軟件方法，就不會正常工作。本實(shí)用新型中，采用了軟件判別加軟件延時(shí)相結(jié)合方法，即在每次讀或?qū)扅c(diǎn)陣字符顯示器(LCD)時(shí)，都根據(jù)當(dāng)前指令的不同，采用不同的軟件延時(shí)方法，使單片機(jī)(IC7)的時(shí)序和點(diǎn)陣字符顯示器(LCD)的時(shí)序正好相同，達(dá)到了正確接口、正常工作之目的。
主機(jī)由單片機(jī)(IC1)、地址鎖存器(IC2)、程序存貯器(IC3)、I／O接口(IC4、IC6)、用戶程序存貯器(IC5)、輸入隔離電路(IP1、IP2)，輸出驅(qū)動電路(OP1)(包括輸出隔離和功率輸出部件)、串行通訊口(RXD、TXD)組成(圖3)。
主機(jī)電路中IC1(除P1.0～P1.7外)、IC2、IC3、IC5的連接及作用與編程器中的IC7、IC8、IC9、IC11的連接及作用完全相同。I／O接口(IC6)除它的片選線
是由單片機(jī)(IC1)的P3.5控制外，其它連接與IC4完全相同。I／O口(IC4)的接線與編程器中I／O接口(IC10)的接法完全相同。I／O接口(IC4)的作用是提供24個(gè)輸入口，I／O接口(IC6)的作用是提供24個(gè)輸出口，另外單片機(jī)(IC1)的P1.0～P1.7端提供8個(gè)輸入口，所以，主機(jī)最多可以提供32個(gè)輸入口和24個(gè)輸出口。
輸入隔離電路(IP1、IP2)的作用是將輸入信號濾波、整形、并通過光電耦合使外部的輸入信號與主機(jī)電路隔離，從而提高主機(jī)的抗干擾性和工作可靠性。
輸出驅(qū)動電路(OP1)作用是，將I／O接口(IC6)的輸出信號變?yōu)楣β瘦敵霾考尿?qū)動信號，從而達(dá)到驅(qū)動更大功率負(fù)載之目的，同時(shí)通過光電耦合，使主機(jī)電路與外界輸入信號徹底隔離，提高了主機(jī)的抗干擾性。
串行輸入口(RXD)用于接收編程器或上位微機(jī)發(fā)送來的信息。串行輸出口(TXD)用于將主機(jī)內(nèi)部工作情況發(fā)送給編程器或上位控制微機(jī)。
主機(jī)運(yùn)行時(shí)，單片機(jī)(IC1)將不斷地掃描用戶程序存貯器(IC5)中的用戶程序，使輸出口受用戶程序的控制。
主機(jī)的軟件流程是這樣的開機(jī)后系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后掃描指針指向第一條用戶程序，讀一條用戶程序執(zhí)行一次用戶程序，然后掃描指針加一，再讀一條用戶程序再執(zhí)行一次用戶程序，然后掃描指針再加一，就這樣一直讀下去，直到讀到最后一條用戶程序并執(zhí)行完這條程序?yàn)橹?，然后掃描指針又回到第一條用戶程序，開始又一次掃描循環(huán)。
在掃描用戶程序時(shí)，采用了中斷循環(huán)技術(shù)，即每掃描一條用戶程序，就將這條程序入棧，然后用軟件中的“RET”指令，使這條程序彈出棧而指向該條指令特定的入口處，這樣就可以不用條件判別方法達(dá)到條件轉(zhuǎn)移之目的，從而加快了軟件循環(huán)速度。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)在于(1)主機(jī)與編程器均采用通用單片微機(jī)和通用I／O接口集成電路，使本實(shí)用新型免除受專用蕊片的種種限制，而且來源方便，維護(hù)和修理方便，成本大幅度的降低，而且可以任意擴(kuò)展和開發(fā)新的用途；(2)主機(jī)與編程器的硬件印刷電路板采用同一種印刷電路板，使制造工藝簡化，提高成品率。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)(1).采用通用單片微機(jī)和通用I／O接口，使本實(shí)用新型的功能、運(yùn)行速度、均接近或達(dá)到采用專用蕊片的產(chǎn)品，而成本卻大大降低，維修性大大提高。
(2).由于本實(shí)用新型采用通用電路，因此使其得進(jìn)一步開發(fā)并擴(kuò)展應(yīng)用領(lǐng)域。
(3).在軟件上采用了中斷循環(huán)方式，從而大大加快了程序循環(huán)的速度；(4).采用軟件“陷井”和軟件受干擾自動回復(fù)技術(shù)，從而使系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性更加優(yōu)良，即使在受到干擾使程序“跳飛”的情況下，也會自動回復(fù)正常。


圖1為本實(shí)用新型主機(jī)功能框圖CT2－－中央處理器－－由圖3中IC1、IC2、IC3組成
P2－－輸入口－－由圖3中IC4、IP1、IP2組成P3－－輸出口－－由圖3中IC6、OP1組成RAM2－－用戶程序存在貯器－－由圖3中IC5組成RXD－－串行輸入口TXD－－串行輸出口圖2為本實(shí)用新型編程器功能框圖CT1－－中央處理器由圖4中IC7、IC8、IC9組成P1－－I／O接口。由圖4中IC10組成RAM1－－數(shù)據(jù)存貯器－－由圖4中IC11組成LCD－－點(diǎn)陣字符顯示器JP－－鍵盤RXD串行輸入口TXD串行輸出口圖3為本實(shí)用新型主機(jī)電路圖IC1－－單片微機(jī)IC2－－地址鎖存器IC3－－程序存貯器IC4－－I／O接口IC5－－用戶程序存貯器IC6－－I／O接口IP1－－輸入隔離電路IP2－－輸入隔離電路OP1－－輸出驅(qū)動電路RXD－－串行輸入口TXD－－串行輸出口圖4為本實(shí)用新型編程器電路圖IC7－－單片微機(jī)IC8－－地址鎖存器IC9－－程序存貯器IC10－－I／O接口圖5為本實(shí)用新型主機(jī)和編程器通用的印刷電路板圖圖6為本實(shí)用新型主機(jī)軟件流程框圖。
圖7為本實(shí)用新型編程器軟件流程框圖。
圖8為實(shí)施例中功能圖OUT－－主機(jī)輸出口IN－－主機(jī)輸入口K1－－輸出類型選擇鍵K2－－檢查顯示鍵K3－－花樣變化增加鍵K4－－花樣變化減少鍵K5－－時(shí)間編程鍵K6－－開／關(guān)編程鍵T－－外接燈光LED－－發(fā)光二極管數(shù)碼顯示器實(shí)施例本實(shí)用新型已應(yīng)用于舞臺燈光控制器和裝飾燈控制器，實(shí)現(xiàn)了成本低，高性能，多功能的效果。
在本實(shí)施例中，輸出端(OUT)接有16路燈光(T)。另有七個(gè)輸出口接三位LED顯示器，該顯示器用于顯示燈光輸出花樣代碼，共有256種固定花樣供使用者選擇，按K3或K4可改變花樣數(shù)，K1為輸出類型選擇鍵，它可以改變輸出分組狀態(tài)，如16×1組、8×2組、4×4組、2×8組等。K2用于檢查用戶程序之用。K5、K6用于對輸出任一通路進(jìn)行時(shí)間和開／關(guān)編程。
本實(shí)施例可廣泛用于各種復(fù)雜的大型文藝晚會的燈光控制，音樂噴泉控制以及各種專用廣告燈的控制。
權(quán)利要求1.一種可編程控制器，由主機(jī)和編程器所組成主機(jī)由單片機(jī)(IC1)、地址鎖存器(IC2)、程序存貯器(IC3)、I/O接口(IC4、IC6)、用戶程序存貯器(IC5)、輸入隔離電路(IP1、IP2)，輸出驅(qū)動電路(OP1)、串行通訊口(RXD、TXD)組成，編程器由單片機(jī)(IC7)、地址鎖存器(IC8)、程序存貯器(IC9)、I/O接口(IC10)、鍵盤(JP)、數(shù)據(jù)存貯器(IC11)、點(diǎn)陣字符顯示器(LCD)、并行輸出接口(CN)、串行通訊口(RXD、TXD)組成，其特征在于(1)主機(jī)與編程器均采用通用單片微機(jī)和通用I/O接口集成電路；(2)主機(jī)與編程器的硬件印刷電路板采用同一種印刷電路板。
專利摘要本實(shí)用新型屬于微計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域。
本實(shí)用新型提供了一種可編程控制器，由主機(jī)和編程器組成，主機(jī)可達(dá)32個(gè)輸入口和24個(gè)輸出口，編程器供用戶編制應(yīng)用程序，并可對程序進(jìn)行檢驗(yàn)、存儲、仿真、傳送，它通過串行通訊口與主機(jī)交換信息。
本實(shí)用新型采用通用單片微機(jī)和通用I/O接口，通過軟件設(shè)計(jì)使之達(dá)到專用集成電路所能達(dá)到的功能，從而降低了成本，便于維修。它適用于機(jī)械制造、冶金、化工、交通、電子、紡織、印刷、食品、建筑等工業(yè)領(lǐng)域。
文檔編號G05B19/04GK2168274SQ9321248
公開日1994年6月8日 申請日期1993年5月15日 優(yōu)先權(quán)日1993年5月15日
發(fā)明者韓伯青 申請人:韓伯青