楊烽正臺灣大學：工業工程學研究所張原富Chang, Yuan-FuYuan-FuChang2007-11-262018-06-292007-11-262018-06-292005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/51184本研究提出一個高客製化泛用型微控器的概念，透過常駐監控程式和下載控制邏輯和液晶頁面顯示內容資料，展示高客製化微控器的功能。本研究繼而開發一個支援此微控器開發的邏輯控制設計及液晶頁面顯示內容規劃的整合開發軟體。開發的軟體有(1)輸出入元件組態規劃、(2)系統參數規劃、(3)液晶顯示頁面顯示內容規劃、(4)行動步進圖建構以設計控制邏輯、和(5)控制邏輯離線模擬等功能。本研究提出一名為行動步進圖的模型支援一般使用者建立高階的順序控制邏輯。它由一群行進點和轉移條件組成，而行進點則內含控制法則、控制條件、邏輯運算、和控制動作。軟體以行動步進圖建構各種機電設備的順序控制流程，並在圖型式人機介面上規劃液晶顯示頁面內容。頁面可以顯示的內容有類比元件物理量值、數位元件邏輯值、靜態圖塊、文字圖塊、和可編輯的系統參數。微控器的記憶體經妥當規劃為可透過液晶面板編輯的參數資料、下載後固定不變的控制程式和液晶顯示頁面資料、及常駐程式動態配置的控制邏輯變數資料等三種。常駐程式進行邏輯控制時，即在這些記憶體中存取資料並讀取和寫入週邊設備。本研究也以軟體模仿微控器的常駐程式存取低階記憶體資料驗證系統功能，提供給使用者擬真的離線模擬環境。本研究並以數個實例進行軟體系統功能測試，結果顯示開發的軟體確能支援微控器的開發。This thesis presents a concept of high customization microcontrollers called Ingenious Microcontrollers. In this thesis, the software for Ingenious Microcontrollers has been developed and there are five functions: input and output device configuration, parameter maintenance, LCD configuration, define control logics, and simulate control logics. This thesis presents an Activity Step Diagram which is composed of activity steps and transitions. In addition, an activity step is composed of control rules, criterions, actions, and analog expressions. Ingenious Microcontrollers use the Activity Step Diagram to define the sequential flow of control logics and display bitmap pictures, character pictures, parameters, and equipment readings by the Liquid Crystal Display (LCD). In order to verify all kinds of functions of the microcontroller software, we have implemented several control systems by the software. The results show that the microcontroller software can really support the development of Ingenious Microcontrollers.目錄 i 圖目錄 iii 表目錄 vii 名詞彙編 viii 第1章 緒論 1 1.1 研究動機 1 1.2 研究目的 3 1.3 研究方法 8 1.4 論文架構 11 第2章 文獻探討 12 2.1 8051單晶片 12 2.1.1 8051單晶片的架構 12 2.1.2 RS485通訊介面 15 2.1.3 微處理器的基本運算 18 2.1.4 類比感測器的物理量轉換 21 2.1.5 記憶體分類 23 2.2 可程式控制器的計時器和計數器 25 2.3 IEC61131-3標準 28 2.4 SFC圖(Sequential Function Chart) 32 2.4.1 SFC圖的基本組成 32 2.4.2 SFC圖的基本流程結構 34 2.4.3 SFC圖的執行模式 38 2.5 行動圖(Activity Diagram) 41 2.6 文獻探討結語 44 第3章 以行動步進圖規劃控制邏輯並具液晶顯示頁面規劃功能的精捷微控器整合開發軟體 45 3.1 精捷微控器的控制程式規劃及模擬軟體系統分析和設計 45 3.1.1 操用境況圖 46 3.1.2 靜態結構的類別圖 52 3.2 液晶顯像面板圖塊顯示和儲存的方法 59 3.3 行動步進圖 61 3.3.1 行動步進圖的數學模式 61 3.3.2 行動步進圖的基本流程結構 67 3.3.3 行動步進圖內含的高階控制程式資料結構 71 3.4 控制邏輯的記憶體規劃及資料格式 77 3.5 掃瞄控制邏輯程式 90 3.6 拆解十進制數字和後置二元樹運算式的演算法 101 第4章 精捷微控器的整合開發軟體系統實作 110 4.1 精捷微控器的整合開發軟體系統(精控軟體)概述 110 4.2 輸出入元件組態規劃 114 4.3 系統參數規劃 117 4.4 液晶顯示頁面顯示內容規劃 120 4.4.1 規劃及建構靜態圖塊 120 4.4.2 建立字組 122 4.4.3 液晶顯示頁面編排 123 4.4.4 液晶顯像面板巡覽模擬 126 4.5 建構行動步進圖設計控制邏輯 127 4.5.1 行動步進圖的基本組成 127 4.5.2 控制動作 137 4.6 控制邏輯離線模擬 142 第5章 實例驗證 146 5.1 人行步道紅綠燈範例 146 5.2 馬達監控範例 154 5.3 大小鋼珠搬運範例 164 第6章 結論與未來研究建議 174 6.1 結論 174 6.2 未來研究建議 175 參考文獻 176en-US可程式控制器階梯圖步進流程圖行動步進圖液晶顯像面板Programmable Logic ControllerLadder DiagramSequential Function ChartActivity Step DiagramLiquid Crystal Displaythesis