一种基于STM32微处理器的可编程逻辑控制器的制作方法

本技术属于可编程逻辑控制器plc领域，具体涉及一种基于stm32微处理器的可编程逻辑控制器。

背景技术：

1、可编程逻辑控制器plc在工业方面应用广泛，但是商品化的可编程逻辑控制器plc基本控制在少数几个国外公司手中，价格昂贵不说还存有高端禁售、技术后门和互不兼容，因此很有必要自主开发可编程逻辑控制器。stm32 f1系列基础型mcu是意法半导体公司的代表作。stm32 f系列基础型mcu能满足了工业、医疗和消费类市场的各种应用需求。stm32f系列利用出色的外设和低功耗、低压操作实现了高性能，同时还以可接受的价格、利用简单的架构和简便易用的工具实现了高集成度。本实用新型以stm32微处理器为核心元件，适配时钟芯片提供时间，适配光耦hcpl2631隔离组成4路输入电路、加4路ad转换电路组成模数转换输入电路、适配锁存器74hc573加光耦pc317隔离组成8路输出电路、加2片max232组成4路近程通讯接口、加2片max485组成2路远程通讯接口、加19264液晶显示故障状态、加继电器外控驱动强电电路，组成功能强大的可编程逻辑控制器。具体应用方面，该可编程逻辑控制器与变频器、传感器、物联网组成矿用隧道风机监控系统，具有环境检测、气体浓度报警、智能变频运行和远程控制等功能的特点，实现了智能化、信息化、自动化和节能降耗，同时有效保障了煤矿工人的人身安全。

技术实现思路

1、针对商业化的可编程逻辑控制器plc控制在少数几个国外公司手中，价格昂贵不说，还有高端禁售技术后门互不兼容等缺点，推出基于stm32微处理器可编程逻辑控制器。

2、一种基于stm32微处理器的可编程逻辑控制器，包括stm32 f微处理器、ds1302时钟电路、适配2片光耦hcpl2631隔离组成4路输入电路、4路ad转换输入电路、适配锁存器74hc5738加pc317隔离组成的8路输出电路、2片max232组成的4路近程通讯接口、2片max485组成的2路远程通讯接口、19264液晶显示芯片和继电器外控驱动电路；其中，stm32 f微处理器是核心，ds1302时钟电路的时钟信号端8号引脚电路连接stm32 f微处理器的6号引脚,给stm32 f微处理器送入时钟信号；

3、4路输入电路的输入端：stm32 f微处理器的38、39引脚通过电阻分别电路连接光耦hcpl2631的6、7引脚，光耦hcpl2631的6、7引脚通过电阻连接3.3伏正极，光耦hcpl2631的6、7引脚通过电容连接3.3伏电源地，光耦hcpl2631的8引脚连接3.3伏正极，光耦hcpl2631的5引脚接3.3伏电源地；stm32 f微处理器的40、41引脚通过电阻分别电路连接另一片光耦hcpl2631的6、7引脚，另一片光耦hcpl2631的6、7引脚通过电阻连接3.3伏正极，另一片光耦hcpl2631的6、7引脚通过电容连接3.3伏电源地，另一片hcpl2631的8引脚连接3.3伏正极，另一片hcpl2631的5引脚接3.3伏电源地；4路输入电路的输出端：光耦hcpl2631的3、2引脚电路通过电阻连接输入插座接口，hcpl2631的4、1引脚电路通过电阻连接24伏电源正极，hcpl2631的发光二极管两端并联反向二极管、电容和电阻；同样另一片光耦hcpl2631的4、1引脚电路通过电阻连接24伏电源正极，hcpl2631的发光二极管两端并联反向二极管、电容和电阻；

4、4路ad转换输入电路：4路ad转换输入电路是4路取样电路；电阻r1r2串联电路组成取样电路，r2的两端并联电容c，电容c用于滤除杂乱信号；取样电路中电阻阻值满足24*r1/(r1+r2)小于3.3；取样电路中r1分别是r30、r31、r32、r33，四个电阻阻值相同；取样电路中r2分别是r34、r35、r36、r37，这四个电阻阻值相同；stm32 f微处理器的15号、16号、17号、18号引脚分别电路连接4路取样电路r1r2串联电路的中间端，r1的另一端连接模拟信号输入端插座，r2另一端连接电源地；

5、8路输出电路：stm32 f微处理器的29号、30号、31号、32号、33号、34号、35号、36号引脚顺序电路连接8路锁存器74hc573输入端的2、3、4、5、6、7、8引脚，8路74hc573输出端12、13、14、15、16、17、18、19引脚串联电阻后顺序电路连接8个光耦pc317的1引脚，8个pc317的2引脚串联发光二极管后接电源地，8个pc317的4引脚电路连接续流三极管的集电极、二极管的负极和输出插座接口，8个pc317的3引脚电路连接续流三极管的基极和下偏置电阻一端，续流三极管的发射极电路连接下偏置电阻另一端、二极管的正极和电源地；

6、19264液晶显示芯片：stm32 f微处理器的89号、90号、91号、92号、93号引脚顺序电路连接19264液晶显示器的yj0、yj1、yj2、yj3、yj4、yj5引脚，19264液晶显示器的vcc引脚连接5伏电源正极，19264液晶显示器的vss引脚连接电源地；

7、继电器驱动电路：光耦3521的1、2引脚之间是发光管，光耦3521的4、3引脚之间是光电管；stm32 f微处理器的65引脚电路连接光耦3521的2引脚，光耦3521的1引脚通过电阻连接3.3伏电源正极，光耦3521的3引脚连接电源地，光耦3521的4引脚连接发光二极管负极、保护二极管负极和继电器线圈，发光二极管正极通过电阻连接电源正极，保护二极管正极和继电器线圈另一端连接电源正极，继电器的常开、常闭和公共端分别连接继电器接口插座；

8、通讯电路：stm32 f微处理器的69号、26号、68号、25号引脚顺序电路连接rs-232芯片的rx1、rx2、tx1、tx2引脚，rs-232芯片的r1、r2、t1、t2引脚电路连接通讯接口插座；stm32f微处理器的48号、79号、80号、78号引脚顺序电路连接另一rs-232芯片的rx3、rx4、tx3、tx4引脚，另一rs-232芯片的r3、r4、t3、t4引脚电路连接另一通讯接口插座；

9、远程通讯电路：stm32 f微处理器的79号、78号、81号引脚分别电路连接rs485的rx4、tx4、485引脚，rs485的a4、b4引脚电路连接远程通讯接口插座；stm32 f微处理器的83号、80号、82号引脚分别电路连接另一rs485的rx4、tx4、485引脚，另一rs485的a5、b5引脚电路连接另一远程通讯接口。

10、一种基于stm32微处理器的可编程逻辑控制器的工作说明：可编程逻辑控制器的电源分为24伏电源、5伏电源(vcc)和3.3伏电源。时钟电路：ds1302时钟电路是自带后备电池的时钟电路。ds1302时钟电路给stm32 f微处理器的时钟信号，在液晶显示器上时间：年月日小时分秒。为了精简控制器，只用4路数字输入电路和4路ad转换电路：stm32 f微处理器经过光耦电路连接外部信号输入，光耦起到信号隔离作用，保护了stm32 f微处理器安全。八路输出电路：stm32 f微处理器经过74hc573锁存后电路连接光耦，74hc573电路维持stm32f微处理器数据不变，光耦再电路连接输出端，可以防止输出端杂信号破坏stm32 f微处理器的正常工作。模数转换电路：r1r2串联降压电路的r1端连接模拟信号输入端、r2连接接地端，r2两端还并联电容c，电容c可以滤除模拟信号的杂波；工业控制电压是24伏，r1/r1+r2比值小于79.2，保证模拟信号不大于3.3伏，使stm32 f微处理器可以正常模数转换；近程通讯电路：stm32 f微处理器使用两片rs-232芯片，可以实现四路外部近程通讯；如stm32f微处理器使用rs-232芯片连接4g5g网络，实现数据外传。远程通讯电路：stm32 f微处理器使用两片rs-485芯片，可以实现四路外部远程通讯。

11、本实用新型的有益之处是制作简单、开发简单、技术通用、没有技术后门，高性能使用广泛、维修方便，外设丰富和低功耗，所有外设都通过光耦隔离，保护主芯片安全，实现了高集成度；能满足工业、矿业隧道、医疗和消费类市场的各种应用需求。stm32 f微处理器已经实现国产量产，价格便宜、满足供应、不会断供。