PLC单片机实验开发设备

在单片机的应用中，PLC控制系统已经成为了其组成中的重要组成部分。单片机主要利用PLC必备的编程接口来进行通信，使用LCD作为用户的界面，界面中可以显示出PLC的工作状态、工艺参数，也可以使用相应的按键来设置具体的工艺参数。PLC控制系统确实在单片机中得到了广泛的应用，但是在应用的时候，也难免会出现各类的问题，尤其是其中有很多干扰源，严重影响了单片机PLC控制系统的抗干扰能力。做好相应的抗干扰措施，对于加速单片机的发展有着至关重要的意义。

1 影响单片机PLC控制系统的干扰因素
影响单片机PLC控制系统的干扰因素很多，在使用的过程中需要注意多方面，只有综合了各方面影响因素，才能更好地做好相应的防护措施。以下就主要分析具体的干扰因素：（1）电源波形的畸变干扰。在PLC控制系统中多是采用GRT、GTO等电力半导体器件，这些半导体器件在工作的时候容易产生谐波、噪声等多种干扰，这些干扰也正是导致电源波形畸变的主要原因。进而对PLC控制系统产生一定的干扰。（2）电路耦合干扰。电路耦合干扰是由于回路公共阻抗发生耦合从而产生电流，该过程中所产生的一些电流自然对PLC控制系统产生一定的干扰。发生耦合的主要原因是PLC接地点的选择不当或者是接地不良造成的。（3）输入元器件触点的抖动干扰。在该过程中的触点发生抖动主要是由于现场发生强烈的振动，触点发生抖动之后会产生一种误信号而形成一种干扰。（4）电容性和电感性干扰。电容性干扰是由于电容引发的，在干扰源与干扰对象之间存在一种电容耦合，电容耦合相互作用就会对PLC控制系统产生干扰。而电感性耦合则是由于干扰源中的交变磁场通过对干扰对象中的电感性元件耦合所产生的一种干扰。不论是电容性干扰还是电感性干扰，对PLC控制系统产生的干扰都是不可忽略的。

2 加强单片机PLC控制系统抗干扰能力的具体措施分析

2.1 确定合理的硬件设计方案，加强系统的抗干扰能力
硬件设计对于单片机的发展具有关键性的意义。在一定程度上对硬件设计方案作出一定的改进，并提出相应的改进措施，必然可以加强系统的抗干扰能力。在进行硬件设计方案的改进时，需要注意以下几点：首先，抑制干扰源、切断或衰减电磁干扰的传播途径、提高装置和系统的抗干扰能力，这三个方面的控制对于系统的抗干扰能力具有关键性的意义。其次，从硬件设计的角度入手，合理地配置相应的供电电源，尽可能选择高性能的设备、正确的接地点、接地方式等有效措施，在每一个环节尽可能控制好，从而提高系统的抗干扰能力。

2.1.1 采用优良的电源加强系统的抗干扰能力
电源对于整个系统的性能有着最直接的联系。采用优良的电源，可以有效地抑制电网的引入，对加强系统的抗干扰能力有一定的促进作用。在现有的PLC控制系统中，使用的最为广泛的电源就是隔离性能比较好的电源。因为PLC控制系统本身具有一定的抗干扰能力，在使用的过程中，将电源与系统动力设备进行分开配线，这样做的好处就是充分利用PLC控制系统的抗干扰能力，从而提升系统的抗干扰能力。但如果是系统本身受到的干扰比较严重，利用PLC控制系统本身的抗干扰能力远远不够，此时必须采用带屏蔽层的隔离变压器进行供电，在情况允许的条件下还可能加上接线路滤波器，二者相互作用，从而抑制交直流电流在系统中产生的干扰。

2.1.2 因地制宜，建立正确的接地系统
接地系统的建立，对于系统能否具有抗干扰能力具有最直接的影响。在实际情况中，接地的最主要目的有两个：一个是为了保障系统的安全；另一个是为了抑制产生的干扰。因此，完善接地系统也是加强系统抗干扰能力的主要措施。系统接地的时候使用的比较多的接地方式主要有三种：浮地、直接接地、电容接地。面对不同的实际情况，采用的接地方式也会有所不一样。在单片机的PLC控制系统中，最适合使用的接地方式是直接接地。直接接地相比而言操作起来比较简便，对性能的影响也较小，与此相应的抗干扰能力也是蛮强的，较好的适应了单片机PLC控制系统的发展。直接接地根据情况的不同也分为串联一点接地式和并联一点接地式。对于布置比较集中的PLC控制系统比较适合采用并联一点接入式，将各个装置中的柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。如果装置之间的间距比较大，适合采用串联一点接入式。不同的情况，适合采用的接地方式也会不同。

2.2 合理的设计软件
除了对系统的硬件进行合理地设计之外，对软件进行合理的设计也是至关重要的。在系统中，受到的干扰多种多样，要想从根本上消除干扰，光靠硬件是绝对不行的，因此在加强单片机PLC控制系统抗干扰能力的同时，对相应的软件进行一定的处理，对于系统的抗干扰能力的加强具有极大的促进作用。

2.2.1 屏蔽可能出现的错误信号
面对复杂的电磁环境，综合硬件措施和软件措施才能最大限度地消除系统的干扰。在系统中，经常性地由于多种原因而造成很多的错误信号的产生，这些错误信号的存在只会进一步加剧系统的干扰。对系统软件做出相应的的改进。用两个内部定时器，限定PLC控制系统只在该开关正常发信号的时间内采样，这样一来，就可以屏蔽掉其他时间发出的错误信号。这样做的主要原理是各个设备动作的时间是固定不变的，开关发出信号的时间也是固定在同一时刻。

单片机实验开发系统综合装置可完成51/96/8088/8086等CPU的单片机、微机的全部软、硬件实验。在单片机仿真实验系统的基础上。增加8088十六位微机原理和接口实验。一体化设计，只需更换不同的CPU卡，即可支持多种CPU的实验开发。提供两种操作平台，即可独立工作，也可与PC机联机工作。适用于《MSC-51单片机原理与接口》、《MSC-96 单片机原理与接口》、《单片机接口技术》、《十六位微机原理与接口》等课程教学。由MCS-51/96CPU卡组成的单片机仿真实验系统，除实验功能外，还具有仿真开发功能，可仿真8031/32、87/89/51/52、89C1051/2051、80C196KB等CPU，外部仿真空间达64K。实验时指导书中详细叙述了各实验的目的、内容，列出了接线图，程序接口框图和程序软盘，从事单片机应用开发教学的科研人员根据各自的实际需要使用该实验系统，可帮助使用者以最短的时间准确有效地完成开发与实验任务。PLC部分模拟实际工业控制过程中典型的控制对象，演示PLC的整个执行过程,验证自己编写程序的正确性，掌握PLC的实际应用，增强学生对PLC的学习兴趣。产品采用挂箱式，便于实验项目扩展和用户第二次开发。

实验项目
（一）、PLC可编程控制器实验系统：
1．与、或、非逻辑功能实验 2．定时器、计数器功能实验
3．跳转、分支功能实验 4．移位寄存器实验
5．数据处理功能实验 6．微分、位操作实验
7．交通信号灯PLC自动控制实验 8．搅拌器的PLC自动控制实验
9．LED数码官显示PLC自动控制实验 10．四层电梯的PLC自动控制实验
11．加工中心刀具库选择控制实验 12．艺术彩灯造型的PLC控制实验
13．电机的自动控制实验 14．步进电机的PLC控制
15．模拟电视发射塔实验实验 16．自动送料装车系统控制实验
17．自动售货机验 18．自动成型实验
19．水塔自动供水控制系统实验 20．邮件自动分拣实验
21．自动洗衣机控制系统模拟实验 22．电镀过程控制实验
23．挖土机控制编程训练：集PLC技术、微机控制技术与一体，即有形像的模型，又有生动具体的运转机构，实验操作方便，是各院校可编程控制器技术进行实物实验的理想模型。

（二）、单片机实验系统：
MCS-51单片机实验
软件实验
外部数据存储器扩展
实验一　清零程序
实验二　拆字程序
实验三　拼字程序
实验四　数据区传送子程序
实验五　数据排序实验
实验六　查找相同数个数
实验七　无符号双字节快速乘法子程序
实验八　多分支程序
实验九　脉冲计数（定时/计数实验）
实验十　电脑时钟（定时器、中断器综合实验）
实验十一　二进制转换到BCD
实验十二　二进制转换到ASCII
实验十三　八段数码管显示
实验十四　键盘扫描显示实验
硬件实验
自搭接硬件电路实验提示
实验一　P1口亮灯实验
实验二　P1口转弯灯实验
实验三　P3.3输入，P1口输出
实验四　工业顺序控制（中断控制）
实验五　8255 A.B.C输出方波
实验六　8255 PA口控制PB口
实验七　8255控制交通灯
实验八　简单I/O口扩展实验
实验九　A/D转换实验
实验十　D/A输出方波
实验十一　电子音响实验十二　继电器控制
实验十三　步进电机实验
实验十四　8253方波
实验十五　串并转换实验
实验十六　外部存储器扩展实验
实验十七　MCS-51串行口应用实验㈠——双机通信
实验十八　MCS-51串行口应用实验㈡——与PC机

通信
实验十九　温度闭环控制
实验二十　小直流电机调速实验
实验二十一外部中断（急救车与交通灯）
8088/8086系列微机实验
软件实验
实验一　清零程序
实验二　拆字程序
实验三　拼字程序
实验四　数据区移动
实验五　数据排序实验
实验六　找“零”个数实验七　32位二进制乘法
实验八　多分支程序
实验九　显示子程序
实验十　键盘扫描显示实验
实验十一　二进制转换到BCD
实验十二　二进制转换到ASCII

硬件实验
自搭接硬件电路实验提示
实验一　8255并行口实验㈠：A.B.C口输出方波
实验二　8255并行口实验㈡：PA口控制PB口
实验三　8255并行口实验㈢：控制交通灯
实验四　简单I/O口扩展
实验五　A/D转换实验
实验六　D/A转换实验㈠：输出方波
实验七　D/A转换实验㈠：输出锯齿波
实验八　8259中断控制器实验实验九　定时／计数器：8253方波
实验十　继电器控制
实验十一　8251串行通信实验㈠：自发自收
实验十二　8251串行通信实验㈡：与PC通信
实验十三　步进电机控制
实验十四　小直流电机调速实验
实验十五　温度闭环控制
实验十六　音频驱动实验

MCS-96单片机实验
软件实验
实验一　清零程序
实验二　拆字程序
实验三　拼字程序
实验四　数据区传送子程序
实验五　数据排序实验
实验六　查找相同数个数
实验七　无符号双字节快速乘法子程序
实验八　多分支程序
实验九　定时器1实验——定时中断
实验十　定时器T1和T2同时产生中断
实验十一　80C196外部中断实验
实验十二　80C196软件方法产生中断
实验十三　利用HSI测脉冲宽度
实验十四　利用HSI测量单脉冲宽度
实验十五　利用HSO产生单脉冲
实验十六　利用HSO产生连续脉冲
实验十七　软件定时器
实验十八　80C196 A/D转换实验
实验十九　利用80C196的PWM产生各种波形
实验二十　二进制转换到BCD进制转换到ASCII

硬件实验
自搭接硬件电路实验提示
实验一　P1口亮灯实验
实验二　P1口转弯灯实验
实验三　P2.6输入，P1口输出
实验四　工业顺序控制
实验五　8255 A.B.C输出方波
实验六　8255 PA口控制PB口
实验七　8255控制交通灯
实验八　简单I/O口扩展实验
实验九　A/D转换实验
实验十　D/A输出方波实验十一　继电器控制
实验十二　8253方波
实验十三　80C196串行口实验
实验十四　LED七段数码管显示实验
实验十五　键盘显示综合实验
实验十六　音频驱动实验
实验十七步进电机实验
实验十八　直流电机实验
实验十九　外部中断（急救车与交通灯）

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