1、摘 要在工業自動化領域，可編程控制器作為自動控制的重要組成部分，已成為大多數自動化系統的設備基礎。設計商場客流量統計系統旨在解決統計商場客流的任務。本設計通過分析商場客流的特點，制定了基于plc的客流量統計系統的設計方案，詳細闡述了主要包括plc、語音芯片、液晶顯示器等元器件的工作方式、執行過程等內容，完成了控制系統的硬件和軟件設計，實現了統計商場客流的任務。商場客流量的統計能幫助商場管理人員更合理地經營，做好預防意外事故的準備，具有很大的應用價值。關鍵詞：可編程控制器 客流量 控制系統 硬件和軟件設計abstractin the industrial automation domain, t

2、he programmable controller took the automatic control the important constituent, has become the majority automated system the equipment foundation.designs the market passenger capacity statistics system to be for the purpose of solving counts the market passenger flow the duty.this design through an

3、alyzes the market passenger flow the characteristic, has formulated based on the plc passenger capacity statistics system design proposal, elaborated in detail mainly includes plc, pronunciation chip, liquid-crystal display and so on contents and so on primary device workings, implementation, has co

4、mpleted the control system hardware and the software design, realized has counted the market passenger flow the duty.the market passenger capacity statistics can help the market administrative personnel to manage reasonably, prepare for the prevention accident, has the very big application value.key

5、 words：programmable controller passenger capacity control system hardware and software design目錄第一章 緒論i第二章系統設計方案的論證及比較1第一節 plc的選擇1第二節 語音芯片的選擇1第三節 顯示模塊的選擇1第三章系統硬件設計1第一節 統硬件框圖1第二節 激光檢測電路1第三節 語音播報電路1第四節 液晶顯示電路錯誤！未定義書簽。第四章 系統軟件設計21第一節 總體流程設計21第二節 統軟件程序說明21第三節 設計相關程序24總結錯誤！未定義書簽。參考文獻35致謝33第一章緒論目前絕大數商場都采用傳

6、統的進出口系統或者根本沒有，并且關于顧客在某個季節對某些商品的喜好與需求沒有一個科學合理的統計調查，造成一些商品銷售庫存、另一些商品銷售短缺的尷尬局面，商場客源減少卻沒有及時了解，不利于商場的最佳運營。但如果專門安排人員去調研這方面，不僅浪費資源、影響耽誤顧客購物，而且得出的結果不一定準確。鑒于此，設計一個自動檢測商場進入顧客的總人數，現在還有多少人在商場內，對顧客進入商場購物表示歡迎的科學系統是很有利用價值的，其中檢測可以采用激光傳感器。激光按能量分累，用于此處的傳感器應屬于第類激光，是無公害激光。因采用能量不高的激光，對人的身體不會造成傷害，可以放心的使用商場進出口處作檢測用。客流量對于依

7、賴于客流量量的產業來說意義重大。對于零售業來說，顧客是貨幣的攜帶者，又是商品的潛在購買者，研究流量規律，可以增加銷售機會，將觀看者轉變為購物者， 最大限度地挖掘商場的銷售潛力，增加利潤。客流量是重要的衡量工具，通過這一準確的量化的數據， 不但可以獲得商場、購物中心、博物館或者飛機場完整的正在運行的狀況，而且還可以利用這些高精度的數據，進行有效的組織運營工作！第二章 系統設計方案的論證及比較第一節 plc的選擇fx2n系列是fx系列plc家族中最先進的系列。由于fx2n系列具備如下特點：最大范圍的包容了標準特點、程式執行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功

8、能模塊，它可以為自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。圖2.1 plc結構框圖第二節 語音芯片的選擇wt588d系列語音芯片是中國廣州唯創科技有限公司中國臺灣華邦共同研發出來的集單片機與語音電路與一體的可編輯語音芯片。可控制的語音地址位能達到220個，每個地址位里能加載可組合語音為128段，總共28160段語音，足以應對商場的巨大客流量。其特點：1、支持2m32m的spi-flash內存，播放時長較大；2、內嵌dsp高速音頻處理器，處理速度快；3、內置13bit/da轉換器，以及12bit/pwm輸出，音質好；4、可通過專業上位機操作軟件，隨意組合語音；5、usb下載方式，支持在線下載/脫機下

9、載，即便在wt588d通電的情況下，也一樣可以正常下載數據到spi-flash；6、抗干擾能力強，可用于公共或者工業場合。由于本系統要求很多的語音段、高速處理和抗干擾能力強等要求，所以選擇wt588d作為語音播報的主控芯片。第三節 顯示模塊的選擇方案一：vlcm12864液晶顯示模塊具有可視化編程圖形界面、采用串行控制、內含gb2312 1616點陣國標一級、二級簡體字庫及64kb自造圖庫。采用臺灣edt公司的藍膜負顯ew32f10bcw，具有12864的點陣分辨率和ccft背光源。字庫中的漢字可以顯示在液晶屏的任意位置。具有標準的rs232串行通信口，通過電平轉換接口電路可方便地與plc連接

10、。方案二：采用led數碼管動態掃描顯示，價格低廉，不僅減少了對i/o口的浪費，而且能夠同時驅動多個數碼管。其驅動程序容易編寫和理解。當顯示內容不太多，可以排除。經過二種方案的比較以及本系統實際，由于該系統需要顯示兩個內容，上述的vlcm12864液晶顯示模塊比較妥善，所以本設計選擇vlcm12864作為所需要的液晶顯示模塊。第三章 系統硬件設計第一節 系統硬件框圖 本部分主要包括plc控制中心、供電電路、激光檢測電路、語音播報模塊、穩壓電路模塊、轉換電路模塊和液晶顯示模塊。系統硬件框圖如圖3.1所示：圖3.1 系統硬件框圖第二節激光檢測電路激光檢測電路由接進出口激光傳感器的3孔排座2個、10k

11、電阻2個、1k電阻兩個、led指示燈2個及信號輸出2孔排座1個等元器件組成。如圖3.2所示。其中j1、j2分別連接商場進出口激光傳感器，j3連接到plc控制中心。vcc為+5v直流電源。圖3.2 激光檢測電路第三節 語音播報電路ams1117是一款正電壓輸出的低壓降三端線性穩壓電路，在1a輸出電流下的壓降為1.2v。ams1117分為兩個版本，固定電壓輸出版本和可調電壓輸出版本。固定輸出電壓1.5v、1.8v、2.5v、3.3v、5.0v和可調版本的電壓精度為1；固定電壓為1.2v的產品輸出電壓精度為2。本設計選用的是固定電壓輸出版本。ams1117芯片內過熱切斷電路提供了過載和過熱保護，以防

12、環境溫度造成過高的結溫。ams1117系列穩壓器有可調版與多種固定電壓版，設計用于提供1a輸出電流且工作壓差可低至1v。在最大輸出電流時，ams1117器件的壓差保證最大不超過1.3v，并隨負載電流的減小而逐漸降低。ams1117的片上微調把基準電壓調整到1.5%的誤差以內，而且電流限制也得到了調整，以盡量減少因穩壓器和電源電路超載而造成的壓力。ams1117內部集成過熱保護和限流電路，固定輸出電壓為3.3v，具有1%的精度。作為三端穩壓管，ams1117的應用相當廣泛，一般對電源效率要求不高的地方，都有可能用到：充電器、一些電路板、電池充電器，電話，數據庫，led顯示器，衛星接收器等。為了確

13、保ams1117的穩定性，需要在輸入和輸出端各連接一個電解電容。通常，線性調整器的穩定性隨著輸出電流增加而降低。wt588d語音播報電路包括以ams1117穩壓芯片為主控，電容c6、c7，電阻r5和led組成的穩壓供電模塊，以wt588d芯片為核心，j5為語音信號輸入雙孔排座，揚聲器輸出語音如圖3.3所示。圖3.3語音播報電路第四節 液晶顯示電路一、液晶顯示模塊的控制方式模塊的串行控制模式為：1個起始位，8個數據位，1個停止位，通訊波特率為9600。vlcml2864命令說明如表3.4所示：表3.4 vlcm12864命令說明命令格式功能說明bmpnxyclrclsxywhinvxywhsdt

14、xyhzaxyhzdasdbloblf在以（x，y）為頂點處顯示位圖n清除屏幕上所有顯示清除以點（x，y）為頂點，寬w高h的矩形反色以點（x，y）為頂點，寬w高h的矩形在（x，y）處畫點設置點（x，y）為漢字或ascii字符的顯示起點顯示漢字或ascii字符快捷顯示ascii字符串，一次輸入最多64個背光燈打開背光燈關閉其中參數n、x、y、w、h均為十六進制數，其中x和y為顯示圖形的頂點坐標，模塊的左上角為坐標原點，x軸向右為正，y軸向下為正。向液晶顯示模塊發送的命令必須是完整命令的ascii碼(漢字為其機內碼，ascii字符為其ascii碼)。命令hzd和asd后面加上要顯示的漢字機內碼或字

15、符的ascii碼即可。在每條命令首尾還要加上命令起始和結束碼“回車鍵(odh)”的ascii碼“3044，以表明該命令的開始和結束。如命令“clsoooooaoa”,實際上由串口發送的內容是“3044434c53303030303041 30413044”。二、液晶顯示模塊與plc的硬件接口電路電控系統的控制器采用帶有rs232串行通信接口的plc，由于串行通信接口rs-232采用負邏輯，即：邏輯“1”為-5-15v，邏輯“o”為+5v+15v。而ttl電平的“l”和“0分別為24v和0.4v，因此rs-232與ttl電路接口時需要電平轉換，電路采用maxim公司的max232集成芯片實現電平

16、轉換。plc與液晶顯示模塊的連接電路如圖3.5所示。圖3.5 plc與液晶顯示模塊的連接電路max232與就九針串口連接電路如圖3.6所示。九針串口與vlcm液晶顯示器相連，max232芯片的11和12號引腳分別連接到plc的相應端口。從而實現plc串行控制液晶顯示模塊。圖3.6串口連接電路vlcm液晶顯示模塊以其控制簡單、硬件接口方便、不占用plc的輸入輸出接口等特點為其與plc的聯合應用提供了便利條件，實現了plc對液晶顯示模塊的實時控制。具有節約plc系統軟硬件資源，顯示實時性好，易于使用等優點。三、plc的程序執行過程plc執行程序的過程分為三個階段，即輸入采樣階段、程序執行階段、輸出

17、刷新階段。1、輸入采樣（輸入刷新）在輸入采樣階段，plc以掃描工作方式按順序對所有輸入端的輸入狀態進行采樣，并存入輸入映象寄存器中，此時輸入映象寄存器被刷新。接著進入程序處理階段，在程序執行階段或其它階段，即使輸入狀態發生變化，輸入映象寄存器的內容也不會改變，輸入狀態的變化只有在下一個掃描周期的輸入處理階段才能被采樣到。2、程序執行（程序處理階段）在程序執行階段，plc對程序按順序進行掃描執行。若程序用梯形圖來表示，則總是按先上后下，先左后右的順序進行。當遇到程序跳轉指令時，則根據跳轉條件是否滿足來決定程序是否跳轉。當指令中涉及到輸入、輸出狀態時，plc從輸入映像寄存器和元件映象寄存器中讀出，

18、根據用戶程序進行運算，運算的結果再存入元件映象寄存器中。對于元件映象寄存器來說，其內容會隨程序執行的過程而變化。plc掃描運行方式流程圖如圖3-8所示。3、輸出刷新當所有程序執行完畢后，進入輸出處理階段。在這一階段里，plc將輸出映象寄存器中與輸出有關的狀態（輸出繼電器狀態）轉存到輸出鎖存器中，并通過一定方式輸出，驅動外部負載。因此，plc在一個掃描周期內，對輸入狀態的采樣只在輸入采樣階段進行。當plc進入程序執行階段后輸入端將被封鎖，直到下一個掃描周期的輸入采樣階段才對輸入狀態進行重新采樣，這方式稱為集中采樣。在用戶程序中如果對輸出結果多次賦值，則最后一次有效。在一個掃描周期內，只在輸出刷新

19、階段才將輸出狀態從輸出映象寄存器中輸出，對輸出接口進行刷新。在其它階段里輸出狀態一直保存在輸出映象寄存器中。這種方式稱為集中輸出。對于小型plc，其i/o點數較少，用戶程序較短，一般采用集中采樣、集中輸出的工作方式，雖然在一定程度上降低了系統的響應速度，但使plc工作時大多數時間與外部輸入/輸出設備隔離，從根本上提高了系統的抗干擾能力，增強了系統的可靠性。 而對于大中型plc，其i/o點數較多，控制功能強，用戶程序較長，為提高系統響應速度，可以采用定期采樣、定期輸出方式，或中斷輸入、輸出方式以及采用智能i/o接口等多種方式。 從上述分析可知，當plc的輸入端輸入信號發生變化到plc輸出端對該輸

20、入變化作出反應，需要一段時間，這種現象稱為plc輸入輸出響應滯后。對一般的工業控制，這種滯后是完全允許的。應該注意的是，這種響應滯后不僅是由于plc掃描工作方式造成，更主要是plc輸入接口的濾波環節帶來的輸入延遲，以及輸出接口中驅動器件的動作時間帶來輸出延遲，同時還與程序設計有關。滯后時間是設計plc應用系統時應注意把握的一個參數。plc系統內部的工作原理可分為5個步序：內部處理、通訊服務、輸入處理、程序執行、輸出處理。plc的工作模式分為運行模式（run）與停止模式（stop）兩種。當plc處于run模式時，plc按步序從內部處理開始，到輸出處理結束一個執行周期， 系統管理掃描開始輸入采樣程

21、序執行輸出刷新編程器通信系統通信程序檢查診斷允許i/o？運行方式？允許i/o？開始下次掃描ynynny圖3.7 plc掃描運行方式流程圖一個執行周期結束后，將立即開始下一個周期的執行，即返回到第一個步序-內部處理，如此一直循環下去；當plc處于stop模式時，plc按步序從內部處理開始，只執行前兩個步序，即到通訊服務結束一個執行周期。plc的這種運行方式稱為循環掃描方式，而每執行一個執行周期所需時間稱為循環掃描時間或掃描周期。 在plc的存儲器中，設置了一區域用于存放輸入/輸出信號的狀態及當前值，它們分別稱為輸入映像區和輸出映像區。plc的其它地址元件也有對應的映像存儲區，它們統稱為元件映像存

22、儲區。通過建立元件映像存儲區，使plc成為一個真正的數字采樣控制系統；雖然plc不可能像繼電器控制柜那樣隨時根據現場輸入實時控制現場輸出狀態，但只要采樣周期足夠短，即采樣頻率足夠高，這樣的采樣系統應該完全符合實際系統的需要。 1、 內部處理：plc完成對自身硬件的自檢測，當發現自身硬件有問題或硬件配置與實際對不上時，plc將產生錯誤指示。haiwell plc對此種錯誤以主機上的err錯誤指示燈閃爍指示。 2、 通訊服務：plc處理與計算機、plc、編程器及別的智能設備的通訊。 3、 輸入處理：plc在輸入操作上采用定時采樣的方式。即在一個掃描周期的固定時刻（一般在掃描周期的開始）一次性集中采

23、樣所有的外部輸入點，采樣結果用二進制的形式存入到ram中一個區域（輸入映像寄存器區）。這樣在執行程序時，所需的現場訊息全部從輸入映像區中取用，不直接從現場取樣。 4、 程序執行：plc的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中順序排列。在無跳轉指令的情況下，cpu從第一條指令開始執行，逐條順序地執行用戶程序，直到用戶程序結束，執行指令時，從元件映像存儲區中讀出元件的狀態及當前值，并據指令的需要進行相應的邏輯運算及賦值操作，最后的運算結果寫入到線圈或輸出類指令對應的元件映像存儲區中。 5、 輸出處理：plc在輸出操作上采用定時輸出的方式。即在一個掃描周期的固定時刻（一般在掃描周期的結束）先將它們

24、存放在ram中的一個區域（輸出映像寄存器區），掃描周期結束時再將輸出映像區中控制信息集中輸出。描結果。輸出信號的變化滯后于輸入信號的變化，這產生了plc的輸入輸出響控制場合。四、 plc使用的注意事項1、 溫度plc要求環境溫度在055，安裝時不能放在發熱量大的元件下面，四周通風散熱的空間應足夠大，基本單元和擴展單元之間要有30mm以上間隔；開關柜上、下部應有通風的百葉窗，以防太陽光直接照射；如果周圍環境溫度超過55，要安裝電風扇強迫通風。2、 濕度為了保證plc的絕緣性能，空氣的相對濕度應小于85%(無凝露)。3、震動應使plc遠離強烈的震動源，防止振動頻率為1055hz的頻繁或連續震動。當

25、使用環境不可避免震動時，必須采取減震措施。4、空氣避免有腐蝕和易燃的氣體，例如氯化氫、硫化氫等。對于空氣中有較多粉塵或腐蝕性氣體的環境，可將plc安裝在封閉性較好的控制室或控制柜中，并安裝空氣凈化裝置。5、電源plc供電電源為50hz、220（110%）v的交流電，對于電源帶來的干擾，plc本身具有足夠的抵抗能力。對于可靠性要求較高的場合或電源特別嚴重的環境，可以安裝一臺帶屏蔽層的變化比為1：1的隔離變壓器，以減少設備與地之間的干擾。還可以在電源輸入端串接lc濾波電路。第四章 系統軟件設計第一節 總體流程設計根據系統的要求，當顧客當顧客進入商場時，語音播報“歡迎光臨”并開始計數，同時在液晶顯示

26、器上顯示歡迎標語和進入商場的顧客總數以及當前商場內的顧客數。當顧客離開商場時，語音播報“謝謝光顧”等語音信息。設計系統的軟件流程圖如圖4-1所示：第二節系統軟件程序說明首先“開始”，打開電源，系統初始化，液晶顯示器上顯示歡迎標語：“歡迎光臨！”并開始計數。當有顧客進入商場時，語音播報“歡迎光臨”，同時計數器加1，當有顧客離開商場時，語音播報“謝謝光臨”同時計數器減1。進入商場內的總人數和目前商場內剩余人數顯示在液晶顯示器上，顧客可以通過注意液晶顯示器上的人數判斷當前是否適合進入商場。另外，如果商場內人太多，也可以通過語音播報商場內過于擁擠警示即將進入商場的顧客在外面等候，以免發生踩踏等意外事故

27、。開始系統初始化顯示歡迎并計數進口檢測出口檢測判斷是否有客人進入商場如判斷是否有客人離開商場計數變量加1計數變量減1液晶顯示進入商場內的顧客數和歡迎標語語音播報歡迎光臨是否是否語音播報謝謝光臨圖4.1 系統軟件流程圖第三節 設計相關程序設計系統啟動和停止程序梯形圖如下。如梯形圖4.2所示，當按下sb1，即x000時，系統開始運行，按下sb2，即x001時，系統停止運行。程序中含有自鎖。y000y000x000y001x001y001圖4.2啟動和停止程序梯形圖 系統計數程序梯形圖4.3如下：當按下sb1，即x000時，系統啟動，同時計數器完成復位。當商場進口傳感器有脈沖信號，即有客人進入商場時

28、，計數器加1，當商場出口傳感器有脈沖信號，即有客人離開商場時，計數器減1。當同時有人進入和離開商場時，計數器保持不變。x002x003x003x002inc c0dec c0rstc0x000圖4.3系統計數程序梯形圖wt588d語音播報電路程序如下4.4，當按下x002，即有客人進入商場時，語音播報歡迎光臨等歡迎語，當按下x003，即有客人離開商場時，語音播報謝謝光臨等。y004y003x003x002圖4.4 wt588d語音播報電路液晶顯示單片機程序如下：bool lcd_bz() / 測試lcd忙碌狀態bool result;rs = 0;rw = 1;ep = 1;_nop_();_

29、nop_();_nop_();_nop_();result = (bool)(p1 & 0x80);ep = 0;return result;lcd_wcmd(byte cmd)/ 寫入指令數據到lcdwhile(lcd_bz();rs = 0;rw = 0;ep = 0;_nop_();_nop_();p1 = cmd;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 0;lcd_pos(byte pos)/設定顯示位置lcd_wcmd(pos | 0x80);lcd_wdat(byte d

30、at)/寫入字符顯示數據到lcdwhile(lcd_bz();rs = 1;rw = 0;ep = 0;p1 = dat;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 1;_nop_();_nop_();_nop_();_nop_();ep = 0;lcd_init()/lcd初始化設定lcd_wcmd(0x38);/顯示模式delayms(1);lcd_wcmd(0x0c);/開顯示delayms(1);lcd_wcmd(0x06);/地址加1delayms(1);lcd_wcmd(0x01);/清除lcd的顯示內容delayms(1);void xianshi(

31、)/數字的轉換和顯示byte t1,t2,n1,n2;t1=total/10;t2=total%10;n1=num/10;n2=num%10;lcd_pos(0x09);lcd_wdat(t1+0x30);lcd_wdat(t2+0x30);lcd_pos(0x46);lcd_wdat(n1+0x30);lcd_wdat(n2+0x30);結論本次設計不僅讓我復習了所學知識，同時鍛煉了自己的動手能力和查閱資料，從資料中獲得所需知識的能力，提高了在現實生活中解決問題的能力。通過這次的設計，我們熟悉了plc的基本性能，對plc的基本應用有了初步了解。設計中通過對語音芯片和液晶顯示器等元器件的選擇，熟悉了它們的使用方法。通過設計plc對各種器件的控制，了解了plc對它們的控制方發，控制過程。設計雖然基本達到了目的，但仍存在不足。基礎知識的欠缺讓我