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LED顯示屏動態(tài)顯示和遠程監(jiān)控的實現(xiàn)
摘 要：由于普通LED點陣顯示屏動態(tài)顯示通常采用硬件掃描驅(qū)動，這在一些需要特殊顯示的場合顯得不夠靈活。文中提出了一種利用PC機和單片機的通訊來實現(xiàn)顯示屏靈活的動態(tài)顯示和遠程監(jiān)控的設(shè)計方法，同時該方法還可以將顯示內(nèi)容在PC機上進行預覽。
關(guān)鍵詞：LED；動態(tài)顯示；遠程控制；顯示預覽
1引言
LED 點陣電子顯示屏是集微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息處理技術(shù)于一體的大型顯示屏系統(tǒng)。它以其色彩鮮艷，動態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長，工作穩(wěn)定可靠等優(yōu)點而成為眾多顯示媒體以及戶外作業(yè)顯示的理想選擇。同時也可廣泛應(yīng)用到軍事、車站、賓館、體育、新聞、金融、證券、廣告以及交通運輸?shù)仍S多行業(yè)。
目前大多數(shù)的LED點陣顯示系統(tǒng)自帶字庫。其顯示和動態(tài)效果（主要是顯示內(nèi)容的滾動）的實現(xiàn)主要依靠硬件掃描驅(qū)動，該方法雖然比較方便，但顯示只能按照預先的設(shè)計進行。而實際上經(jīng)常會遇到一些特殊要求的動態(tài)顯示，比如電梯運行中指示箭頭的上下移動、某些智能儀表幅值的條形顯示、廣告中廠家的商標顯示等。這時一般的顯示系統(tǒng)就很難達到要求。另外，由于受到存儲器本身的局限，其特殊字符或圖案也往往難以顯示，同時顯示內(nèi)容也不能隨意更改。本文提出一種利用PC機和單片機控制的LED顯示系統(tǒng)通訊方法。該方法可以對顯示內(nèi)容（包括漢字和特殊圖符）進行實時控制，從而實現(xiàn)諸如閃動、滾動、打字等多種動態(tài)顯示效果。該方法同時還可以調(diào)節(jié)動態(tài)顯示的速度，同時用戶也可以在PC機上進行顯示效果的預覽，顯示內(nèi)容亦可以即時修改。另外，通過標準的RS232／485 轉(zhuǎn)換模塊還可以實現(xiàn)對顯示系統(tǒng)的遠程控制。
2系統(tǒng)硬件設(shè)計
本 系統(tǒng)主要的硬件設(shè)計是下位機單片機的顯示 控制部分。而上位機（PC機）與單片機顯示控制部分的接口為標準RS232通訊方式。若需實現(xiàn)遠程監(jiān)控，只需增加RS232／485轉(zhuǎn)換模塊即可，該部分已有成熟的電路設(shè)計，故不再詳細敘述。
具體的LED顯示屏控制電路如圖1所示。整個電路由單片機89C52、點陣數(shù)據(jù)存儲器6264、列驅(qū)動電路ULN2803、行驅(qū)動電路TIP122、移位寄存器4094及附屬電路組成。該電路所設(shè)計的電子屏可顯示10個漢字，需要40個8×8 LED點陣模塊，可組成16×160的矩形點陣。由于AT89C52僅有8k存儲空間，而顯示的內(nèi)容由PC機控制，因此不可能預先把需要顯示的內(nèi)容做成點陣存在單片機中，而只能由PC機即時地把所需顯示的點陣數(shù)據(jù)傳給單片機并存入緩沖區(qū)6264。
該電路的顯示采用逐行掃描方式。工作時，由單片機從緩沖區(qū)取出第一行需要顯示的20字節(jié)點陣數(shù)據(jù)，再由列點陣數(shù)據(jù)輸入端P1．2口按位依次串行輸入至列移位寄存器，其數(shù)據(jù)輸入的順序與顯示內(nèi)容的順序相反。然后置行點陣選通端P1．3為1，即置行移位寄存器的D為高電平，STR使能（所有4094的OE 引腳接＋5V電平），從而使列移位寄存器中的數(shù)據(jù)同時并行輸出以選通該行。經(jīng)延時一段時間后再進行下一行點陣數(shù)據(jù)的顯示。需要注意的是，每次只能選通一行數(shù)據(jù)，即要通過不斷的逐行掃描來實現(xiàn)漢字或字符的顯示。
3顯示與控制的設(shè)計
在筆者設(shè)計的PC機控制多單片機顯示系統(tǒng)中，用PC機實現(xiàn)的主要功能包括單片機顯示子系統(tǒng)的選擇，顯示方式選擇（包括靜態(tài)、閃動、滾動、打字等），滾動方向選擇（包括上下滾動和左右滾動），動態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)（即文字閃動頻率、滾動速度、打字顯示速度等），顯示內(nèi)容輸入及顯示預覽等。單片機一般通過 RS232／485串行接收PC機發(fā)出的顯示指采用定時器中斷方式進行行掃描，每次中斷顯示一行，定時中斷時間為1．25ms，這樣整屏的刷新率為 50Hz，因而無閃爍感。
實現(xiàn)動態(tài)顯示速度調(diào)節(jié)的方法通常是改變定時器的中斷時間，但是當顯示速度很慢的時候，該方法容易使整屏的刷新率降低，從而使顯示內(nèi)容出現(xiàn)閃爍。因此，本設(shè)計采用一種“軟定時”方法，即在程序中命名一變量作為“軟定時器”，以用來設(shè)定兩次動態(tài)顯示的時間間隔。在對定時中斷調(diào)用計數(shù)時，如果調(diào)用次數(shù)達到設(shè)定值，則改變顯示內(nèi)容。為保證能夠正常顯示，“軟定時器”的設(shè)定值必須大于整屏顯示周期。由于顯示屏每行顯示1．25ms，整屏顯示周期為20ms，考慮到余量的情況，可將軟定時器的設(shè)定值定在大于30ms。如此循環(huán)計數(shù)，即可實現(xiàn)動態(tài)顯示?！败浂〞r器”的設(shè)定值可以通過上位機PC機來改變，這樣既可實現(xiàn) LED動態(tài)顯示的速度調(diào)節(jié)，又可保持顯示內(nèi)容的流暢和無閃爍感。
3．1單片機動態(tài)顯示控制
以上提到的靜態(tài)、閃動、滾動和打字等4種顯示方式，實際上是單片機定時中斷程序進行行掃描處理的不同方法。下面將分別說明如何實現(xiàn)這4種顯示方式。
靜態(tài)顯示只需在定時中斷處理程序中從顯示緩沖區(qū)調(diào)入相應(yīng)的一行顯示數(shù)據(jù)，然后選中該行即可實現(xiàn)該行的顯示，如此循環(huán)，便可顯示整個內(nèi)容。閃動顯示與此類似，不同的是要間隔一個“軟定時器”的定時時間，在行掃描時，行移位寄存器的D端打入的全為0，可使得整屏不顯示，以確保黑屏時間與顯示時間相等，從而實現(xiàn)漢字或圖符的閃動顯示。
滾動顯示要求需要顯示的內(nèi)容每隔一定時間向指定方向（這里以從右向左為例）移動一列，這樣顯示屏可以顯示更多的內(nèi)容。為此，需要在下次移動顯示之前對顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容進行更改，從而完成相應(yīng)點陣數(shù)據(jù)的移位操作。具體操作方法是：
設(shè)置一個顯示緩沖區(qū)（如圖2所示），該區(qū)應(yīng)包括兩部分：一部分用來保存當前LED顯示屏上顯示的10個漢字點陣數(shù)據(jù)；另一部分為點陣數(shù)據(jù)預裝載區(qū)，用來保存即將進入LED顯示屏的1個漢字的點陣數(shù)據(jù)。滾動指針始終指向顯示屏的最右邊原點。當滾動指針移動到需要顯示的點陣數(shù)據(jù)存儲區(qū)的第1個漢字的首地址時，顯示緩沖區(qū)LED顯示區(qū)為空白，而預裝載區(qū)已保存了第1個待顯示漢字的點陣數(shù)據(jù)。當需要滾動顯示時，則可在接下來的掃描周期的每個行掃描中斷處理程序中，將對顯示緩沖區(qū)的相應(yīng)行點陣數(shù)據(jù)左移一位，同時更改顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容。（需要注意的是，要確保該操作能在1．25ms的中斷時間內(nèi)完成。這里89C52采用22MHz晶振，實驗證明可以實現(xiàn)該操作）。這樣，在一個掃描周期后，整個漢字將左移一列，而顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容也同時更改。由于預裝載區(qū)保存了1個漢字點陣數(shù)據(jù)，即16×16點陣，所以當前顯示緩沖區(qū)的內(nèi)容只能移動16列。當下一個滾動到來時，滾動指針將移動到點陣數(shù)據(jù)存儲區(qū)的下一個漢字的首地址，并在預裝載區(qū)存入該漢字的點陣數(shù)據(jù)。然后重復執(zhí)行上述操作便可實現(xiàn)滾動顯示。特殊字符或圖形的顯示與此類似，這里不再贅述。
打字顯示要求漢字在顯示屏上按從左到右的順序一個個的出現(xiàn)，如同打字的效果。設(shè)計時可采用如下方法：首先將LED顯示屏對應(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“軟定時器”設(shè)定的動態(tài)顯示時間，顯示緩沖區(qū)依次加入一個漢字點陣數(shù)據(jù)并進行掃描顯示，這樣就可達到打字顯示的效果。
3．2 PC機控制程序
a．通訊功能的實現(xiàn)
在Windows環(huán)境下，實現(xiàn)PC與單片機的通訊可利用Windows的通訊API函數(shù)或者利用VC＋＋（或其它語言）的標準通訊函數(shù)＿inp、＿outp來實現(xiàn)。但上述兩種方法比較繁瑣，而采用ActiveX控件MSComm32來實現(xiàn)則非常方便。該控件用事件的方式簡化了對串口操作的編程，并可設(shè)置串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，還可對串口狀態(tài)及串口通信的信息格式和協(xié)議進行設(shè)置。其初始化程序如下：
一般情況下，PC要與多個單片機89C51系統(tǒng)進行主從式通訊，為了區(qū)分各單片機系統(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)信息的標志位，其作用是使從機據(jù)此判斷發(fā)送的數(shù)據(jù)是否為地址，從而實現(xiàn)多機操作。但現(xiàn)在由于采用的是MSCOMM控件來實現(xiàn)PC機和單片機之間的通訊，這是一種標準的10位串口通信方式，即8位標準數(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)送方式來解決，其通訊流程如下：
首先發(fā)通信開始標志，接著發(fā)送需要操作的單片機系統(tǒng)地址，然后發(fā)送顯示工作命令字，該命令包括2個字節(jié)，前一字節(jié)用于設(shè)定顯示方式和滾動方向，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)容的點陣數(shù)據(jù)，最后對數(shù)據(jù)進行校驗。該通訊規(guī)約非常簡便，能夠較好的解決上述問題，從而實現(xiàn)PC機與多單片機之間的主從式通訊及對顯示的控制。
需要注意的是，當顯示內(nèi)容需要改變時，為了避免在單片機串行中斷接收數(shù)據(jù)時，顯示屏出現(xiàn)亂碼，應(yīng)使顯示屏暫不顯示（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下的字庫文件HZK16。關(guān)于這方面的介紹較多，文獻［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。對于特殊字符或圖形點陣數(shù)據(jù)的提取，簡便的方法可以先做一個BMP文件，然后用一些取模軟件（如字模提取v2．1）來獲得。為了顯示方便，點陣數(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)補充。 b．動態(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機的控制界面上設(shè)計了LED顯示屏的模擬顯示，它同實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，然后在界面上對顯示效果進行預覽，同時還可以隨時修改和設(shè)定參數(shù)，因而十分方便簡捷。
為此，可先在界面上描繪出虛擬的LED顯示屏，由于實際的顯示屏為160×16點陣，故須在界面 上設(shè)定相同的區(qū)域。
實現(xiàn)動態(tài)顯示效果的方法和以上幾種基本類似，這里以滾動顯示為例作一說明。對于需要滾動的文字，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將位圖復制到顯示位置。對于特殊字符或圖形，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)，以實現(xiàn)文字的滾動顯示。另外，也可以通過設(shè)定不同的響應(yīng)時間間隔來改變文字的滾動速度。
漢字顯示屏廣泛應(yīng)用與汽車報站器，廣告屏等。本文介紹一種實用的漢字顯示屏的制作，考慮到電路元件的易購性，沒有使用8*8的點陣發(fā)光管模塊，而是直接使用了256個高量度發(fā)光管，組成了16行16列的發(fā)光點陣。同時為了降低制作難度， 僅作了一個字的輪流顯示，實際使用時可根據(jù)這個原理自行擴充顯示的字數(shù)。
1漢字顯示的原理：
我們以UCDOS中文宋體字庫為例，每一個字由16行16列的點陣組成顯示。即國標漢字庫中的每一個字均由256點陣來表示。我們可以把每一個點理解為一個像素，而把每一個字的字形理解為一幅圖像。事實上這個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單片機控制， 由于單片機的總線為8位，一個字需要拆分為2個部分。
軟件打開后輸入漢字，點“檢取”，十六進制數(shù)據(jù)的漢字代碼即可自動生成，把我們所需要的豎排數(shù)據(jù)復制到我們的程序中即可。
我們把行列總線接在單片機的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， 一共使用32條io口，這樣造成了io資源的耗盡，系統(tǒng)也再無擴充的余地。 實際應(yīng)用中我們使用4-16線譯碼器74ls154來完成列方向的顯示。 而行方向16條線則接在
p0口和p2口。
程序清單：
ORG 00H
LOOP: MOV A,#0FFH ；開機初始化，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100毫秒
DJNZ R3,$
DJNZ R2,D100MS
MOV 20H,#00H ；取碼指針的初值
l100: MOV R1,#100 ；每個字的停留時間
L16: MOV R6,#16 ；每個字16個碼
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
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,
人機界面（又稱用戶界面或使用者界面）是系統(tǒng)和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面。
人機界面（HumanMachine Interb，簡稱HMI），是人與計算機之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是計算機系統(tǒng)的重要組成部分。是指人和機器在信息交換和功能上接觸或互相影響的領(lǐng)域或稱界面所說人機結(jié)合面，信息交換，功能接觸或互相影響，指人和機器的硬接觸和軟觸，此結(jié)合面不僅包括點線面的直接接觸，還包括遠距離的信息傳遞與控制的作用空間。
人機結(jié)合面是人機系統(tǒng)中的中心一環(huán)節(jié)，主要由安全工程學的分支學科安全人機工程學去研究和提出解決的依據(jù)，并過安全工程設(shè)備工程學，安全管理工程學以及安全系統(tǒng)工程學去研究具體的解決方法手段措施安全人機學。它實現(xiàn)信息的內(nèi)部形式與人類可以接受形式之間的轉(zhuǎn)換。凡參與人機信息交流的領(lǐng)域都存在著人機界面。
S7-200系列PLC其它常用指令
1.脈沖產(chǎn)生指令EU/ED的應(yīng)用
EU指令在EU指令前的邏輯運算結(jié)果由OFF到ON時就產(chǎn)生一個寬度為一個掃描周期的脈沖，驅(qū)動其后面的輸出線圈。
2．邏輯堆棧的操作
LPS為進棧操作，LRD為讀棧操作，LPP為出棧操作。
S7-200系列PLC中有一個9層堆棧，用于處理邏輯運算結(jié)果，稱為邏輯堆棧。
3．NOT、NOP和MEND指令
NOT、NOP及MEND指令的形式及功能如表4-19所示。
表4-19 NOT、NOP及MEND指令的形式及功能
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STL
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功能
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操作數(shù)
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NOT
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邏輯結(jié)果取反
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—
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NOP
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空操作
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—
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MEND
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無條件結(jié)束
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—
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NOT為邏輯結(jié)果取反指令，在復雜邏輯結(jié)果取反時為用戶提供方便。NOP為空操作，對程序沒有實質(zhì)影響。MEND為無條件結(jié)束指令，在編程結(jié)束時一定要寫上該指令，否則會出現(xiàn)編譯錯誤。調(diào)試程序時，在程序的適當位置插入MEND指令可以實現(xiàn)程序的分段調(diào)試。
4．比較指令
比較指令是將兩個操作數(shù)按規(guī)定的條件作比較，條件成立時，觸點就閉合。比較運算符有：=、>=、<=、>、<和<>。
（1）字節(jié)比較 字節(jié)比較用于比較兩個字節(jié)型整數(shù)值INl和IN2的大小，字節(jié)比較是無符號的。比較式可以是LDB、AB或OB后直接加比較運算符構(gòu)成。如：LDB=、AB<>、OB>=等。
整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VB、IB、QB、MB、SB、SMB、LB、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。
指令格式例如： LDB= VBl0，VBl2
（2）整數(shù)比較 整數(shù)比較用于比較兩個一字長整數(shù)值INl和IN2的大小，整數(shù)比較是有符號的（整數(shù)范圍為16#8000和16#7FFF之間）。比較式可以是LDW、AW或OW后直接加比較運算符構(gòu)成。如：LDW=、AW<>。OW>=等。
整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VW、IW、QW、MW、SW、SMW、LW、AIW、T、C、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。
指令格式例如： LDW= VWl0，VWl2
（3）雙字整數(shù)比較 雙字整數(shù)比較用于比較兩個雙字長整數(shù)值INl和IN2的大小，雙字整數(shù)比較是有符號的(雙字整數(shù)范圍為16#80000000和16#7FFFFFFF之間)。比較式可以是LDD、AD或OD后直接加比較運算符構(gòu)成。如：LDD=、AD<>、OD>=等。
雙字整數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、HC、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。
指令格式例如： LDD= VDl0，VDl2
（4）實數(shù)比較 實數(shù)比較用于比較兩個雙字長實數(shù)值INl和IN2的大小，實數(shù)比較是有符號的（負實數(shù)范圍為-1.175495E-38和-3.402823E+38，正實數(shù)范圍為+1.175495E-38和+3.402823E+38）。比較式可以是LDR、AR或OR后直接加比較運算符構(gòu)成。如：LDR=、AR<>、OR>=等。
實數(shù)INl和IN2的尋址范圍：VD、ID、QD、MD、SD、SMD、LD、AC、*VD、*AC、*LD和常數(shù)。
指令格式例如： LDR= VDl0，VDl2
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繼電器輸出，最高輸出電流 10A(不適于 LOGO!24o).
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內(nèi)置EEPROM存儲器，用于控制程序和設(shè)定值
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可選程序模塊和組合電池/程序模塊，2 年后備集成實時時鐘。0BA6
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備份集成的實時時鐘 20 天。
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內(nèi)置夏令時/冬令時自動調(diào)節(jié)的實時時鐘。
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8個數(shù)字量輸入，4個數(shù)字量輸出。
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對于DC12/24V型號，4個輸入作為模擬量輸入(0-10V)；也可作為數(shù)字量輸入。
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4個輸入可用來高速計數(shù)，最高5KHz(只針對于直流型)。
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擴展模塊連接接口，最多可編址 24 點數(shù)字量輸入、16 (20) 點數(shù)字量輸出、8 點模擬量輸入和 2 (8) 點模擬量輸出
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用于連接到 LOGO!LOGO! 的 TD 文本顯示屏6
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連接 LOGO!TDE 至 LOGO!8 通過以太網(wǎng)。
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集成有基本和特殊功能：
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基本邏輯功能：
與，或，非，與非，或非，異或，上升沿/下降沿觸發(fā)。
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特殊功能：
接通延時，鎖存接通延時，斷開延時，脈沖延時，鎖定延時，計數(shù)器（加計數(shù)/減計數(shù)），時間開關(guān)，間隔延時繼電器，運行小時數(shù)計數(shù)器，觸發(fā)器，異步脈沖發(fā)生器，年時間開關(guān)，舒適照明開關(guān)功能，隨機發(fā)生器，樓梯照明開關(guān)功能（符合 DIN 18015-2），邊沿觸發(fā)間隔延時繼電器，組合接通/斷開延時，模擬值比較器，模擬觸發(fā)器，模擬值變化觸發(fā)器，模擬看門狗，模擬放大器，移位寄存器，軟鍵功能，PI 控制器，斜坡功能，模擬復用器，PWM 功能，模擬算術(shù)運算功能，模擬算術(shù)運算功能錯誤檢測功能。
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可鏈接 200/400 個函數(shù)塊。
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27/64 位存儲器（包括重啟位存儲器、用于控制 LOGO! 的背光燈的位存儲器）TD，用于在消息文本中的 2 個可參數(shù)化字符之間切換的位存儲器）。
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內(nèi)置保持。
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口令保護。
作為選項可提供的功能
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通過用于 LOGO! 的可選程序塊提供額外專有技術(shù)保護0BA6，或通過標準 CF/微型 CF 卡
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LOGO! 0BA6 集成實時時鐘的后備， 可選用使用壽命 2 年的電池模塊和組合電池/程序模塊
用于 LOGO! 的其它功能8
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數(shù)據(jù)記錄至內(nèi)部存儲器或微型 CF 卡（最多 20000 個記錄）
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用于 LOGO! 的宏（用戶自定義功能）極為簡單
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可以連接 400 個功能塊
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64 個模擬位存儲器
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64 個接線端子
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4 個 8 位移位寄存器
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擴展診斷功能
繪芯人機界面與單片機通訊
單片機與繪芯人機界面通信有兩個方案：一是用modbus—rtu協(xié)議，二是自由通訊協(xié)議；
本實例采用武漢繪芯科技有限公司的人機界面作為參考，因為公司提供一系列的技術(shù)支持和公布單片機源代碼，開發(fā)工程方便有效。
公司網(wǎng)站：http://www.ebnar.com
方案比較：
方案一 modbus—rtu協(xié)議：
優(yōu)點：工業(yè)標準通訊協(xié)議，具有通用性，，傳輸數(shù)據(jù)量大
缺點：需要時間去了解協(xié)議的格式和以及按照規(guī)定編寫通訊程序（我們提供MODBUS-RTU源代碼，客戶直接移植就可以，不必費心）
方案二 自由協(xié)議：
優(yōu)點：數(shù)據(jù)格式客戶自己定義，靈活多變，定制性強，可以模擬任何已知報文的通訊協(xié)議
缺點：傳輸數(shù)據(jù)量不大，通用性不強，移植不方便
客戶可以根據(jù)以上兩種通訊協(xié)議的優(yōu)缺點來選擇理想的方案；
實現(xiàn)方法：
方案一：
1. 工程屬性選用MODBUS-RTU協(xié)議；
2. 先了解MODBUS-RTU協(xié)議，基本的01 03 05 06 16 的功能碼需要了解，其他可以不去深究；提供相關(guān)的資料
3. 使用我們提供的MODBUS-RTU協(xié)議（C語言）開發(fā)源代碼，把主要的01 03 05 06 16 函數(shù)移植到單片機通訊上，大大節(jié)省了開發(fā)時間；
方案二：
1. 工程屬性選用FreeProtocol協(xié)議；
2.
3. 打開控制令編輯器（設(shè)定—>宏指令—>宏指令編輯器）或者直接按F8；
4. 新增宏指令，在宏指令里面使用到Output（）、Input（）、SetWordData()、GetWordData()這四個函數(shù)；注：可以參考附一
5. Output（）函數(shù)，把設(shè)定好的字符串發(fā)送到相應(yīng)的串口輸出；Input（）函數(shù)，從設(shè)定好的串口讀取需要的字符串；
6. 采集顯示：
SetWordData()函數(shù)，把Input（）函數(shù)接收回來的數(shù)據(jù)，發(fā)送給HIM用戶自定義寄存器里，然后在顯示控件里填上已經(jīng)有數(shù)據(jù)的HIM寄存器，即可顯示單片機采集上來的數(shù)據(jù)；
7. 改寫發(fā)送：
在顯示控件了把需要改寫的數(shù)據(jù)綁定HIM寄存器，使用GetWordData()獲得修改后的數(shù)據(jù)，通過output（）發(fā)送把數(shù)據(jù)發(fā)送到單片機；
附一:
Output();
【描述】
第一個參數(shù)channel表示通道，如果通道為com1，則channel=1；如果通道為com2，則channel=2，數(shù)據(jù)類型為int。
第二個參數(shù)pString表示從通道輸出的字符串的地址，數(shù)據(jù)類型為unsigned char *。
第三個參數(shù)count表示字符串中的字符個數(shù)，數(shù)據(jù)類型為int。
第四個參數(shù)result表示Output函數(shù)運行后返回的結(jié)果，如果result大于0，則表示讀寫有效，數(shù)據(jù)類型為int。
注意：此函數(shù)只能用在freeprotocol(自由協(xié)議通道)中。
【用法】
Output(channel,pString,count,result);
【舉例】
char srt[9];
int result;
Output(1,str[0],9,result);
Input（）；
【描述】
第一個參數(shù)channel表示通道，如果通道為com1，則channel=1；如果通道為com2，則channel=2，數(shù)據(jù)類型為int。
第二個參數(shù)pString表示寫入通道的字符串的地址，數(shù)據(jù)類型為unsigned char *。
第三個參數(shù)count表示字符串中的字符個數(shù)，數(shù)據(jù)類型為int。
第四個參數(shù)result表示Output函數(shù)運行后返回的結(jié)果，如果result大于0，則表示讀寫有效，數(shù)據(jù)類型為int。
注意：此函數(shù)只能用在freeprotocol(自由協(xié)議通道)中。
【用法】
Input(channel,pString,count,result);
【舉例】
char srt[9];
int result;
Input(1,str[0],9,result);
GetWordData（）；
【描述】
函數(shù)功能：從通道中讀取Word數(shù)據(jù)。
第一個參數(shù)channel表示通道，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第二個參數(shù)slaveID表示從機號，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第三個參數(shù)address表示系統(tǒng)通道地址，數(shù)據(jù)類型為unsigned short。
第四個參數(shù)count表示要讀出的字的個數(shù)，數(shù)據(jù)類型為unsigned short。
第五個參數(shù)表示命令號，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第六個參數(shù)pValue用來保存從系統(tǒng)通道讀出的count個字，數(shù)據(jù)類型為unsigned short *。
【用法】
GetWordData(channel,slaveID,address,count,cmd,pValue);
【舉例】
unsigned short wordData[10];
GetWordData(0, 1,8000, 10, 0,wordData);
從系統(tǒng)通道 8000地址中讀取10個數(shù)據(jù)到wordData
SetWordData（）；
【描述】
函數(shù)功能：從通道中寫入一個Word數(shù)據(jù)。
第一個參數(shù)channel表示通道，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第二個參數(shù)slaveID表示從機號，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第三個參數(shù)address表示系統(tǒng)通道地址，數(shù)據(jù)類型為unsigned short。
第四個參數(shù)cmd表示命令號，數(shù)據(jù)類型為unsigned char。
第五個參數(shù)pValue用來保存寫入系統(tǒng)通道的字，數(shù)據(jù)類型為unsigned short。
【用法】
SetWordData(channel,slaveID,address,cmd,source);
【舉例】
unsigned short wordData = 1;
SetWordData(0, 1,1000,0,wordData);
把wordData中的Word數(shù)據(jù)寫到系統(tǒng)通道 1000地址處
附錄二：
使用自由協(xié)議來模擬modbus-RTU
//COM1:freeprotocol
//COM2:modbus-RTU
/*自由協(xié)議通道采集數(shù)據(jù)存放在系統(tǒng)通道，在界面顯示
modbus通道采集到的數(shù)據(jù)，處理后，發(fā)送到自由協(xié)議的設(shè)備上*/
unsigned char command[32];
unsigned char response[32];
unsigned char temp1,temp2;
unsigned short address, checksum;
unsigned short read_no, return_value1, return_value2,return_value3,read_data[2], i;
unsigned short com2_data;
/****************以上是新建需要使用的變量***********/
Fill(command, 0, 32);// initialize command[0]~command[31] to 0
Fill(response, 0, 32); //把command 和response 初始化
command[0] = 0x1;// 設(shè)置發(fā)送字符竄的第一個數(shù)據(jù) station number
command[1] = 0x3;// 設(shè)置發(fā)送字符竄的第二個數(shù)據(jù) read holding registers (function code is 0x3)
address = 0;// starting address (4x_1) is 0
HiByte(address, command[2]);//設(shè)置發(fā)送字符竄的第三個數(shù)據(jù)
LoByte(address, command[3]);//設(shè)置發(fā)送字符竄的第四個數(shù)據(jù)
read_no = 2;// the total words of reading is 2 words
HiByte(read_no, command[4]);//設(shè)置發(fā)送字符竄的第五個數(shù)據(jù)
LoByte(read_no, command[5]);//設(shè)置發(fā)送字符竄的第六個數(shù)據(jù)
CRC(command, 6,checksum);// calculate 16-bit CRC
LoByte(checksum, command[6]); //設(shè)置發(fā)送字符竄的第七個數(shù)據(jù)
HiByte(checksum, command[7]); //設(shè)置發(fā)送字符竄的第八個數(shù)據(jù)
Output(1,command,8, return_value1); //把設(shè)置好的8個數(shù)據(jù)，從通訊口1發(fā)送出去，具體參數(shù)設(shè)置參考Output（）使用
Input(1,response,9,return_value2); //從通訊口1等待接收9個字符數(shù)據(jù)，并且放在response[0]~response[8],具體參數(shù)設(shè)置參考Intput（）使用
CRC(response, 7,checksum); //對采集上來的9個數(shù)據(jù)中前7個進行了CRC-16校驗，校驗結(jié)果存放在checksum
LoByte(checksum, temp1); //把checksum的低8位放在temp1
HiByte(checksum, temp2); //把checksum的高8位放在temp1
if(temp1==response[7]&&temp2==response[8]) //CRC校驗碼進行對比判別時候接收正確
{
//CRC檢驗正確后，把采集來的數(shù)據(jù)中指定需要的數(shù)據(jù)放在read_data[]
read_data[0] = response[4] + (response[3] << 8);
read_data[1] = response[6] + (response[5] << 8);
SetWordData(0 ,1 ,0 ,2,0 , read_data); // 通過SetWordData（）函數(shù)，把read_data送到系統(tǒng)寄存器中，具體使用需要參考SetWordData（）函數(shù)使用
}
GetWordData( 2, 1, 2, 2, 3, &com2_data); // 通訊口2，使用的是modbus-RTU協(xié)議，
command[0] = 0x1;// station number
command[1] = 0x6;// wirte holding registers (function code is 0x6)
address=10;
checksum=0;
HiByte(address, command[2]);
LoByte(address, command[3]);
HiByte(com2_data, command[4]);
LoByte(com2_data, command[5]);
CRC(command, 6,checksum);// calculate 16-bit CRC
LoByte(checksum, command[6]);
HiByte(checksum, command[7]);
Output(1,command,8, return_value3); //發(fā)出定義好8個字符串
S7--300/400網(wǎng)絡(luò)中的從站MPI接口。而且，各接口也可以作為一個可自由編程的設(shè)備接口被參數(shù)化，并通過ASC II協(xié)議控制驅(qū)動器、modem和打印機。借助通信擴展模塊，CPU 226XM還可以用作Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)的從站和AS-i網(wǎng)絡(luò)的主站。另外，它支持32位浮點運算，包括 三角函數(shù)和積分PID控制器。
與所有S7-200 CPU一樣，Simatic S7--200 CPU 226XM微型PLC不僅具有24 VDC輸入和24 VDC晶體管輸出，同時還具有230 VAC輸入和繼電器輸出。由于它的輸入電壓范圍大，可從85V到264V，使其可以在全世界各地使用。
和其它S7--200 CPU一樣，用戶可以用Step7-Micro/WIN軟件進行編程和對新設(shè)備組態(tài)。序的生成過程。CPU 226XM程序可以用MicroWIN V3.1x進行編輯，甚至在運行狀態(tài)時也能進行。
德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的可編程序控制器在我國的應(yīng)用也相當廣泛，在冶金、化工、印刷生產(chǎn)線等領(lǐng)域都有應(yīng)用。西門子（SIEMENS）公司的PLC產(chǎn)品包括LOGO、S7-200、S7-1200、S7-300、S7-400等。 西門子S7系列PLC體積小、速度快、標準化，具有網(wǎng)絡(luò)通信能力，功能更強，可靠性高。S7系列PLC產(chǎn)品可分為微型PLC（如S7-200），小規(guī)模性能要求的PLC（如S7-300）和中、高性能要求的PLC（如S7-400）等
S7-200的工作過程和CPU的工作模式
(1) S7-200在掃描循環(huán)中完成一系列任務(wù)。任務(wù)循環(huán)執(zhí)行一次稱為一個掃描周期。S7-200的工作過程如圖4所示。在一個掃描周期中，S7-200主要執(zhí)行下列五個部分的操作：
（Ⅰ）讀輸入：S7-200從輸入單元讀取輸入狀態(tài)，并存入輸入映像寄存器中。
（Ⅱ）執(zhí)行程序：CPU根據(jù)這些輸入信號控制相應(yīng)邏輯，當程序執(zhí)行時刷新相關(guān)數(shù)據(jù)。程序執(zhí)行后，S7-200將程序邏輯結(jié)果寫到輸出映像寄存器中。
（Ⅲ）處理通訊請求：S7-200執(zhí)行通訊處理。
（Ⅳ）執(zhí)行CPU自診斷：S7-200檢查固件、程序存儲
器和擴展模塊是否工作正常
（Ⅴ）寫輸出：在程序結(jié)束時，S7-200將數(shù)據(jù)從輸出映像寄存器中寫入把輸出鎖存器，最后復制到物理輸出點，驅(qū)動外部負載。
（2）、S7-200 CPU的工作模式
S7-200有兩種操作模式：停止模式和運行模式。CPU面板上的LED狀態(tài)燈可以顯示當前的操作模式。
在停止模式下，S7--200不執(zhí)行程序，您可以下載程序和CPU組態(tài)。在運行模式下，S7-200將運行程序。
S7-200提供一個方式開關(guān)來改變操作模式。您可以用方式開關(guān)（位于S7-200前蓋下面）手動選擇操作模式：當方式開關(guān)撥在停止模式，停止程序執(zhí)行；當方式開關(guān)撥在運行模式，啟動程序的執(zhí)行；也可以將方式開關(guān)撥在TERM（終端）（暫態(tài)）模式，允許通過編程軟件來切換CPU的工作模式，即停止模式或運行模式。
如果方式開關(guān)打在STOP或者TERM模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當電源恢復時，CPU會自動進入STOP模式。如果方式開關(guān)打在RUN模式，且電源狀態(tài)發(fā)生變化，則當電源恢復時，CPU會進入RUN模式。
6ES7 368-3BF01-0AA0
西門子S7系統(tǒng)PLC的符號編程基礎(chǔ)介紹
一、系統(tǒng)存儲區(qū)
S7的系統(tǒng)存儲區(qū)集成在CPU中，不能被擴展。系統(tǒng)存儲區(qū)根據(jù)功能分為不同的區(qū)域供用戶使用。在用戶程序中使用相應(yīng)的指令可以在相應(yīng)的地址區(qū)內(nèi)直接對數(shù)據(jù)進行尋址。
1．輸入過程暫存區(qū)（I）
2．輸出過程暫存區(qū)（Q）
3．位存儲區(qū)（M）
4．外部輸入輸出（PI/PQ）
5．計時器（T）
6．計數(shù)器（C）
7．數(shù)據(jù)塊（DB）
8．局部數(shù)據(jù)（L）
二、絕對地址尋址
什么是絕對地址尋址？
1.位尋址
2.字節(jié)尋址
3.字尋址
4.雙字尋址
三、符號地址尋址
1. 全局符號
在符號編輯器中定義的符號。
2. 局部符號
局部符號是在程序塊中變量申明區(qū)中定義，定義的對象也只限于本塊的塊參數(shù)、靜態(tài)數(shù)據(jù)和臨時數(shù)據(jù)等，且所定義的符號只在本程序塊中有效。
