西門子6ES71324BB310AA0開關(guān)量輸出

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高效工程組態(tài)成就高效自動(dòng)化
打字顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個(gè)個(gè)的出現(xiàn)，如同打字的效果。設(shè)計(jì)時(shí)可采用如下方法：首先將LED顯示屏對(duì)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(gè)“軟定時(shí)器”設(shè)定的動(dòng)態(tài)顯示時(shí)間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個(gè)漢字點(diǎn)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(shí)現(xiàn)
在Windows環(huán)境下，實(shí)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(yǔ)言）的標(biāo)準(zhǔn)通訊函數(shù)＿inp、＿outp來(lái)實(shí)現(xiàn)。但上述兩種方法比較繁瑣，而采用ActiveX控件MSComm32來(lái)實(shí)現(xiàn)則非常方便。該控件用事件的方式簡(jiǎn)化了對(duì)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(duì)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(gè)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(shí)現(xiàn)多機(jī)操作。但現(xiàn)在由于采用的是MSCOMM控件來(lái)實(shí)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(lái)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(gè)字節(jié)，前一字節(jié)用于設(shè)定顯示方式和滾動(dòng)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(diǎn)陣數(shù)據(jù)，*后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。該通訊規(guī)約非常簡(jiǎn)便，能夠較好的解決上述問(wèn)題，從而實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與多單片機(jī)之間的主從式通訊及對(duì)顯示的控制。
需要注意的是，當(dāng)顯示內(nèi)容需要改變時(shí)，為了避免在單片機(jī)串行中斷接收數(shù)據(jù)時(shí)，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(shí)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(kù)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(duì)于特殊字符或圖形點(diǎn)陣數(shù)據(jù)的提取，簡(jiǎn)便的方法可以先做一個(gè)BMP文件，然后用一些取模軟件（如字模提取v2．1）來(lái)獲得。為了顯示方便，點(diǎn)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(dòng)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(jì)了LED顯示屏的模擬顯示，它同實(shí)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(duì)顯示效果進(jìn)行預(yù)覽，同時(shí)還可以隨時(shí)修改和設(shè)定參數(shù)，因而十分方便簡(jiǎn)捷。
為此，可先在界面上描繪出虛擬的LED顯示屏，由于實(shí)際的顯示屏為160×16點(diǎn)陣，故須在界面 上設(shè)定相同的區(qū)域。
實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)顯示效果的方法和以上幾種基本類似，這里以滾動(dòng)顯示為例作一說(shuō)明。對(duì)于需要滾動(dòng)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(duì)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(shí)現(xiàn)文字的滾動(dòng)顯示。另外，也可以通過(guò)設(shè)定不同的響應(yīng)時(shí)間間隔來(lái)改變文字的滾動(dòng)速度。

漢字顯示屏廣泛應(yīng)用與汽車報(bào)站器，廣告屏等。本文介紹一種實(shí)用的漢字顯示屏的制作，考慮到電路元件的易購(gòu)性，沒(méi)有使用8*8的點(diǎn)陣發(fā)光管模塊，而是直接使用了256個(gè)高量度發(fā)光管，組成了16行16列的發(fā)光點(diǎn)陣。同時(shí)為了降低制作難度， 僅作了一個(gè)字的輪流顯示，實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)這個(gè)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(kù)為例，每一個(gè)字由16行16列的點(diǎn)陣組成顯示。即國(guó)標(biāo)漢字庫(kù)中的每一個(gè)字均由256點(diǎn)陣來(lái)表示。我們可以把每一個(gè)點(diǎn)理解為一個(gè)像素，而把每一個(gè)字的字形理解為一幅圖像。事實(shí)上這個(gè)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(gè)字需要拆分為2個(gè)部分。
軟件打開后輸入漢字，點(diǎn)“檢取”，十六進(jìn)制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動(dòng)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(gè)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(wú)擴(kuò)充的余地。 實(shí)際應(yīng)用中我們使用4-16線譯碼器74ls154來(lái)完成列方向的顯示。 而行方向16條線則接在西門子6ES71324BB310AA0開關(guān)量輸出
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(shí)100毫秒
DJNZ R3,$
DJNZ R2,D100MS
MOV 20H,#00H ；取碼指針的初值
l100:    MOV R1,#100 ；每個(gè)字的停留時(shí)間
L16:    MOV R6,#16 ；每個(gè)字16個(gè)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(gè)
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,@A+DPTR
MOV P0,A   ； 輸出到P0
INC R0      ；取碼指針加1，取下一個(gè)碼。
MOV A,R0
MOV DPTR,#TABLE ；取數(shù)據(jù)表下半部份的代碼
MOVC A,@A+DPTR
MOV P2,A          ；輸出到P2口
INC R0
MOV R3,#02        ；掃描1毫秒
DELAY2:  MOV R5,#248    ；
DJNZ R5,$
DJNZ R3,DELAY2
MOV A,#00H     ；清除屏幕
MOV P0,A
ANL P2,#00H
DJNZ R6,L3       ；一個(gè)字16個(gè)碼是否完成？
DJNZ R1,L16      ；每個(gè)字的停留時(shí)間是否到了？
MOV 20H,R0      ；取碼指針存入20H
CJNE R0,#0FFH,L100 ；8個(gè)字256個(gè)碼是否完成？
JMP LOOP ；反復(fù)循環(huán)

TABLE :
；漢字“倚”的代碼
db 01H,00H,02H,00H,04H,00H,1FH,0FFH
db 0E2H,00H,22H,00H,22H,0FCH,26H,88H
db 2AH,88H,0F2H,88H,2AH,0FAH,26H,01H
db 63H,0FEH,26H,00H,02H,00H,00H,00H
；以下分別輸入天，一，出， 寶，刀，屠，龍，的代碼，略。西門子6ES71324BB310AA0開關(guān)量輸出
end

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電路中行方向由p0口和p2口完成掃描，由于p0口沒(méi)有上拉電阻，因此接一個(gè)4.7k*8的排阻上拉。 如沒(méi)有排阻，也可用8個(gè)普通的4.7k 1/8w電阻。為提供負(fù)載能力，接16個(gè)2n5551的NPN三極管驅(qū)動(dòng)。
列方向則由4—16譯碼器74LS154完成掃描，它由89C51的P1.0---P1.3控制。同樣，驅(qū)動(dòng)部分則是16個(gè)2N5401的三極管完成的。
電路的供電為一片LM7805三端穩(wěn)壓器，耗電電流為100Ma左右。
采用一塊12*20cm的*能電路板，應(yīng)當(dāng)選用質(zhì)量好些的發(fā)光管，（否則有壞點(diǎn)現(xiàn)象， 更換起來(lái)較麻煩）首先將256個(gè)發(fā)光管插入電路板，注意插入方向，同時(shí)使高度一致，行方向直接焊接起來(lái)， 列方向則搭橋架空焊接，完成后用萬(wàn)用表測(cè)試一下如有不亮的更換掉。
然后找一個(gè)電腦硬盤的數(shù)據(jù)線，截取所需的長(zhǎng)度，分別將行，列線引出至電路的相關(guān)管腳即可。原理圖為了簡(jiǎn)潔，故只畫出了示意圖，行列方向只畫出了2個(gè)三極管，屏幕只畫出4個(gè)發(fā)光管， 實(shí)際上發(fā)光管為256只，三極管行列方向各16只，一共32只。焊接過(guò)程認(rèn)真仔細(xì)一天時(shí)間即可完成全部制作。將程序編譯后燒寫入89c51, 插入40pin Ic座，即可看到屏幕輪流顯示：“倚天一出寶刀屠龍”。
當(dāng)然，你可將程序的漢字代碼部分更換為您所需要的代碼即可顯示你所需要的漢字
元件清單：
名稱
數(shù)量
規(guī)格
4．7k 1/8w
32
電阻
4.7k*8排阻
1

2n5551
16
小功率NPN三極管
2n5401
16
小功率PNP三極管
led
256
3mm白發(fā)紅高亮度
22P
2
瓷片電容
10uf/50v
1
電解電容
100uf/25v
2
電解電容
AT89C51
1
或AT89S51
40pin Ic座
1
插89c51用
12M
1
晶體
74LS154
1
或74HC154
LM7805
1
穩(wěn)壓IC
電源插座
1

穩(wěn)壓電源
1

LED顯示屏用電源的設(shè)計(jì)
林建偉，李震
西安普聲電信有限責(zé)任公司，陜西西安710043
1引言
LED顯示屏是一種迅速發(fā)展起來(lái)的新型信息顯示媒體。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,已被廣泛應(yīng)用于車站、賓館、銀行、醫(yī)院等公共場(chǎng)合。顯示屏電源是其重要組成部分，主要用來(lái)給顯示屏發(fā)光二極管提供必要的工作電流，*保*屏體正常顯示。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，通常采用由一小功率電源帶3到4個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)板的供電方案。這樣,一個(gè)較大面積的顯示屏需要配接許多電源模塊，例如一個(gè)2m×1.5m的屏體，就需要提供24個(gè)5V/20A的模塊電源。該設(shè)計(jì)存在以下的缺點(diǎn)。
1）接線復(fù)雜每一個(gè)電源均需單獨(dú)地配置交流輸入線、直流輸出線。
2）電源冗余度差在大多數(shù)情況下，屏體顯示內(nèi)容為文字、動(dòng)畫、圖片，每個(gè)顯示驅(qū)動(dòng)板消耗的電流不一樣，可能某些電源模塊過(guò)載，而另一些模塊空載。此外，若某一電源失效，會(huì)造成屏體的一部分黑屏。
3）電源過(guò)載能力差，利用率低屏體在工作時(shí)消耗的電流隨畫面的內(nèi)容、顏色、亮度而變化，大部分時(shí)間電流較小，而大面積高亮度的畫面雖消耗電流大，但持續(xù)時(shí)間短。考慮到LED是恒流驅(qū)動(dòng)的，只要驅(qū)動(dòng)板可正常工作，供電電壓可以降低一些。電源*好有下拖形狀的限流特性，而不是通常的較陡峭形狀的限流特性，以*保*有較好的過(guò)載能力、較高的利用率。
考慮到以上各點(diǎn)，提出新的供電方案如下：西門子6ES71324BB310AA0開關(guān)量輸出
1）集中供電，采用n＋1冗余方案。
2）電源模塊設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)妮敵鲭娏?，模塊可均流。*保*屏體裝配工藝易實(shí)現(xiàn)n＋1冗余。
3）電源模塊有下拖形狀的限流特性以*保*有較好的過(guò)載能力、較高的利用率。
4）電源模塊有扁平的外形，自然散熱，易于在屏體上安裝，并利用屏體散熱。
5）電源模塊帶APFC，減小對(duì)電網(wǎng)的干擾，適應(yīng)電網(wǎng)的波動(dòng)。
2電路設(shè)計(jì)
采用集中供電方案可避免分散供電的缺點(diǎn)，但要求電源的可靠性更高，否則電源一旦失效會(huì)造成整屏的黑屏，而不是部分黑屏。提高電源可靠性的*積極的辦法為提高變換效率，減少發(fā)熱量，同時(shí)選用可靠性高的線路與器件。
2．1AC/DC電路設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的AC/DC全波整流電路采用的是整流＋電容濾波電路。這種電路是一種非線性器件和儲(chǔ)能元件的組合，輸入交流電壓的波形是正弦的，但輸入電流的波形發(fā)生了嚴(yán)重的畸變，呈脈沖狀。由此產(chǎn)生的諧波電流對(duì)電網(wǎng)有危害作用，使電源輸入功率因素下降。在本設(shè)計(jì)中整流電路部分采用有源功率因數(shù)校正電路(APFC),避免了上述缺點(diǎn)。其電路如圖1所示。
與典型PFC主電路不同的是此電路選用了無(wú)損吸收緩沖網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)降低了開關(guān)管的開關(guān)損耗,提高了其穩(wěn)定性,增強(qiáng)了其使用壽命。它利用一組無(wú)源元件,使開關(guān)管實(shí)現(xiàn)了零電流開通和零電壓關(guān)斷，提高了電源的工作效率,且相對(duì)于其它諧振軟開關(guān)電路，降低了生產(chǎn)成本。
下面通過(guò)分析PFC主開關(guān)Q的工作過(guò)程來(lái)說(shuō)明此無(wú)損吸收緩沖網(wǎng)絡(luò)的工作原理。
1）Q導(dǎo)通時(shí)，因?yàn)殡姼?L2中電流不能突變，且C2、C1電壓不能突變，Q中的的電流從零開始增加,緩慢上升。通過(guò) D4的電流iD4漸減。Q實(shí)現(xiàn)零電流開通，導(dǎo)通的損耗較小。
2）當(dāng)電流iD4減少為零時(shí)，D4進(jìn)入反向恢復(fù)狀態(tài)，通過(guò)電感 L2的電流iL2=iL1＋irD4。D4反向電流irD4的變化率受到電感 L2的控制，反向恢復(fù)損耗降低。
3）主電感L2中電流緩慢增加，Q上的電壓 uQ下降。電容C2通過(guò)D2、C1、L2、Q放電 ,C2上的電壓uC2下降。
4）當(dāng)uC2下降為零時(shí),C2中的能量完全轉(zhuǎn)向 C1、L2。L2中的電流飽和不變，uQ下降變?yōu)榱?，Q完成零電流開通過(guò)程。
5）Q保持開通狀態(tài),與普通PFC電路的開關(guān)管狀態(tài)相同。
6）Q關(guān)斷時(shí)，L2中的電流 iL2通過(guò)D1流向C2，C2從零開始充電，Q實(shí)現(xiàn)零電壓關(guān)斷，關(guān)斷損耗較小。二極管 D2、D3使uC2*終鉗位在輸出電壓VL。
7）L2在導(dǎo)通時(shí)存儲(chǔ)的能量通過(guò) D1、D2流向C1，L2逐漸復(fù)位。當(dāng) L2復(fù)位后，C1中的能量通過(guò)D3輸出。
8）當(dāng)C1兩端電壓變?yōu)榱銜r(shí)， D4正向?qū)?。Q完成零電壓關(guān)斷過(guò)程。
9）Q保持關(guān)斷狀態(tài)直到開始進(jìn)入新的開關(guān)循環(huán)過(guò)程。
Q的開關(guān)波形如圖2所示;Q的實(shí)測(cè)導(dǎo)通時(shí)間和關(guān)斷時(shí)間如圖3所示。（電源負(fù)載22A）
從以上分析可知此無(wú)損吸收網(wǎng)絡(luò)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
1）Q的*大工作電壓等于輸出電壓 VL。
2）PFC電路的輸出二極管D4的耐壓是 VL與電感L2的反向電壓之和。
3）Q中的電流上升率，即Q的開通損耗決定于電感 L2兩端電壓和L2的電感量。
4）Q兩端的電壓上升率，即Q的關(guān)斷損耗決定于流過(guò)電容 C2的電流和C2的容量。
5）由于開關(guān)動(dòng)作引起的存儲(chǔ)在 L2和C2中的能量*終都輸出給了負(fù)載，*保*了轉(zhuǎn)換器的工作效率。
2．2DC/DC主電路設(shè)計(jì)
DC/DC主電路采用單端雙正激電路。單端雙正激電路相對(duì)于其它拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)，開關(guān)管承受電壓低，在控制電路設(shè)計(jì)中不必?fù)?dān)心共態(tài)導(dǎo)通問(wèn)題，也不會(huì)因電路不對(duì)稱發(fā)生高頻變壓器單向偏磁，即不存在變壓器飽和問(wèn)題，是一種可靠性較高的電路?？紤]到整機(jī)的高度不超過(guò)60mm，以及變壓器工藝、安裝、散熱的要求，DC/DC變換采用雙變壓器、雙輸出電感結(jié)構(gòu)。變壓器原邊并聯(lián)，副邊各自用一個(gè)輸出電感，如圖4所示。
該電路的無(wú)損吸收網(wǎng)絡(luò)不同于AC/DC部分電路所采用的無(wú)損吸收網(wǎng)絡(luò)。它僅使開關(guān)管完成了零電壓關(guān)斷過(guò)程。以下以開關(guān) Q2為例（Q1與Q2變化狀態(tài)相同），簡(jiǎn)述該網(wǎng)絡(luò)的工作原理。