模块二：PLC实用技术 教案四 自动送料装车系统
授课人：张世生；授课时间：7月17日下午；授课地点：实训楼305室 内容概要： 1.数码管结构 2.数码管驱动 3.铁塔之光 授课内容：
一 八段数码管的驱动
1 LED基本知识
50年前人们已经了解半导体材料可产生光线的基本知识，第一个商用二极管产生于1960年。LED是英文light emitting diode（发光二极管）的缩写，它的基本结构是一块电致发光的半导体材料，置于一个有引线的架子上，然后四周用环氧树脂密封，起到保护内部芯线的作用，所以LED的抗震性能好。
发光二极管的PN结中，注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来，从而把电能直接转换为光能。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管。当它处于正向工作状态时（即两端加上正向电压），电流从LED阳极流向阴极时，半导体晶体就能发出从紫外到红外不同颜色的光线，光的强弱与电流有关。
LED使用低压电源，特别适用于公共场所；效能高；可以制备成各种形状的器件；可工作约10万小时；响应时间快，为纳秒级；对环境无污染；改变电流可以变色；价格比较昂贵。基于上述特点，LED在仪器仪表的指示光源、交通信号灯、计量、大面积显示屏、汽车信号灯、全彩显示屏等领域都得到了应用。
2 八段数码管的驱动
八段数码发光管就是8个发光二极管组成的，在空间排列成为8字型带个小数点，只要将电压加在阳极和阴极之间相应的笔画就会发光。8个发光二极管的阴极并接在一起，8个阳极分开，接控制端，因此称为共阴八段数码管。另一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED显示器。通常用LED数码显示器来显示各种数字或符号。
八段数码管中由7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个点形的发光管在显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部分英文字母。如图5-2所示。`
共阴和共阳结构的LED显示器各笔划段名和安排位置是相同的。当二极管导通时，相应的笔划段发亮，由发亮的笔划段组合而显示的各种字符。8个笔划段hgfedcba对应于一个字节（8位）的D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0，于是用8位二进制码就可以表示显示字符的字形代码。例如，对于共阴LED显示器，当公共阴极接地（为零电平），而阳极hgfedcba各段
为01110011时，显示器显示“P”字符，即对于共阴极LED显示器，“P”字符的字形码是73H。如果是共阳LED显示器，公共阳极接高电平，显示“P”字符的字形代码应为10001100（8CH）。两者互为反码。这里必须注意的是：很多产品为方便接线，常不按规则的方法去对应字段与位的关系，这时字形码就必须根据接线来自行设计了。
实际设计中，为了节省I/O点数，经常采用动态显示。
除了八段数码管外，还有“米”字型等，在此不再介绍，可查阅相关资料。
·H
共阳八段数码管
共阴八段数码管
图1 八段数码管结构与驱动
二 铁塔之光系统设计
1 资源分配
本例中无需输入信号，共8个输出，需要辅助继电器和定时器，具体分配见表11。
表1 天塔之光资源分配表
项目 输出 名称 L1~L8 A~G 定时器 继电器 地址（范围） Q0.0~Q0.7 Q1.0~Q1.6 T37~T52 M10.0~M11.3 作用 灯 数码管 延时1s 驱动辅助 内部器件 2 控制程序
1.方案一
采用逻辑分析法，依次设计。梯形图如表2，程序中使用了较多的定时器，T37负责全程，依次减小控制范围，直到T50。
表2 天塔之光部分梯形图及注释
梯形图 注释
// 上行L1亮1s // 上行L2亮1s …… …… // 下行L2亮1s // L2的驱动 … … //驱动A管 //驱动B管
//驱动C管 //驱动D管 //驱动E管 //驱动F管 //驱动G管 2.方案二
利用置位、复位指令，将控制要求分为若干个状态，分别编程，此梯形图略。 3.方案三
使用移位指令。指令表程序如下，程序中有1s时钟程序，还有两个计数器C1、C2，C1控制前半周期，C2控制后半周期。由C2负责循环。梯形图如表3。
表3 天塔之光梯形图（方案三） 梯形图 注释 左移初始化 每个脉冲左循环移1位 左移计数 右移初始化 右移
左移计数 循环完一次，两计数器复位 开始下一次循环 编码，再译码输出
4.方案四
使用比较、传送指令。资源分配如图3所示。
表3 天塔之光梯形图（方案四）
初始化
循环控制 L1 下行、上行L2 下行、上行L3 …… …… 下行、上行L7 L8
分析：该循环周期为14秒，利用T37实现。以L7为例，说明编程思路。L7在第7秒内和第9秒内亮并显示7。用T37大于等于60且小于70表示第7秒内，T37大于等于80
且小于90表示第9秒内，则其控制字为16#400E，如图3所示。
QB0 7 L8 6 L7 4 5 L6 4 L5 3 L4 2 L3 0 16#400E 图3 灯L7的控制字
1 L2 0 L1 QB1 7 6 5 4 3 2 G F E D C B 0 0 1 1 1 A 1 E 0 L9 0
