[知网论文查重摘要]可编程控制器（PLC）由早期的继电器逻辑控制系统发展至今，以其高可靠性、强抗干扰能力、编程安装简便、低价格、长寿命等优点逐渐适应与满足现代工业市场的需求，成为当前工业应用的主要控制系统。

本文基于上述PLC的应用背景，设计了基于PLC控制的电子手表。文章首先对本文的研究目的与意义等进行阐述，然后分析了PLC相关理论，为本文的研究奠定一定的理论基础，然后具体对智能电子手表分别从硬件设计和软件设计两个方面进行详细的设计，硬件设计主要包括一些硬件设备的选型，例如PLC的选型等，软件设计主要包括核心功能模块的软件程序等。

一、前言

时间是人类生活必不可少的重要元素，如果没有时间的概念，社会将不会有所发展和进步^[1]。从古代的水漏、天干地支，到后来的机械钟表以及当今的石英钟，都充分显现出了时间的重要，同时也代表着科技的进步^[2-3]。致力于电子手表的研究和充分发挥时钟的作用，将有着重要的意义^[4]。

在20世纪的末期，电子电工的技术有了特别迅猛的发展趋势。在大环境的影响推动下，现代的电子科技产品完全都渗入到了生活中的各个行业和领域，强有力的加快并且提升了社会的生产力的发展劲头和现代信息化的程度，在此同时也使现代电子科技产品性能显著得到了提升，电子产品更新换代的节奏和趋势也越来越快逐步改变着人们对科技的认识和生活的状态^[5]。

时间对人类来说是十分宝贵的和宇宙想必之下是那么的渺小，忙忙碌碌的工作和复杂多变的生活容易使人忘记现在的时间和人、事。但是一旦碰到重大的事情的时候，万一忘记了时间的提示，必然会给自己和别人的生活和工作带来不可估量的麻烦。上班的时候要求员工都要准时到达，约会中或召开会议的时候必然要提及时间的重要性：火车要准时，航班准点；在工业中，所有的环节都是需要用时间来确定和衡量工序替换时刻的。也就是说需要随时准确的知道时间，并且利用好时间，肯定是生活和工作中不可缺少的^[6]。

但通过我们对各种智能电子手表表、历的不断观察总结发现市场的时钟、历都存在一些不足之处，比如：时钟不精确、产品成本太高、无环境温度显示等，这都给人们的使用带来了某些不便^[7]。

现在的生活中电子手表进入了千家万户的视野，各式各样花样繁多的电子手表足够让人挑的眼花缭乱，不仅仅只是到达了准确的看时间的要求，更重要的是将现代化的科技带到了生活中。利用PLC技术设计制作的电子手表，是可以用PLC系统编写功能的，不光是可以让传统意义上的手表可以看时间，更重要的是可以添加丰富的人性化的功能，使生活更加的便利^[8-9]。如设定智能闹钟、智能语音报时、闰年补偿、温湿度显示等有一定的新颖性和实用性，同时体积小、携带方便，使用也更为方便，具有技术更新周期短、成本低、开放灵活等优点，这样的产品给生活中带来了新的消费理念，不同年龄层次的消费者纷纷目光都看准了智能电子手表，不仅仅是具备了超前的市场前景，更重要的是给人们生活来的便利是无穷无尽的^[10-11]。

二、可编程控制器

2.1 PLC简介

PLC英文全称Programmable Logic Controller中文全称为可编程逻辑控制器，一般指可编程逻辑控制器（可编程控制器件），定义是:运用数字简易运算操作的科技电子系统，是为工业生产特别设计的操作系统。它采用的是一类可编程的存储器，然后使用于其自身的存储程序，去执行设定的逻辑运算去顺序控制系统的，定时，计数与算术操作等来识别和运行用户的操作命令，然后通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

PLC是在本世纪的六十年代末期在美国本土第一次被人们创造出来的，是用来取缔继电器的，来运行逻辑判断、计时和计数等顺序控制功能，所以之后也称它为顺序控制器。提出PLC概念的是美国通用汽车公司。当时，根据汽车制造业生产线的需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器控制盘，以减少汽车改型时，重新设计制造继电器控制盘的成本和时间。随着半导体技术尤其是微处理器和微型计算机技术的发展，从本世纪的70年代的后期开始，可编程逻辑控制器已经几乎全部地都开始使用微处理器作为系统的中央处理器了，输入和输出组件和外围电路全部都是使用的中大规模甚至超大规模的集成电路来运算的，这时的“PLC”已经不光是只有逻辑判断这样单一的功能了，与此同时是具有了数据的处理、PID的调节和数据通讯的功能等。

美国电气制造商协会NEMA从1976年开始，经过四年的调查，于1980年把它正式命名为可编程序控制器，简称“PLC”。

2.2 PLC的结构分析

可编程序控制器硬件由六部分构成:

中央处理器：它是可编程序控制器的心脏部分。CPU由微处理器存储实际控制逻辑的程序存储器和存储数据、变量的数据储器构成。

电源：给中央处理器提供必需的工作电源。

输入组件：输入组件的功能是将操作开关和现场信号送给中央处理器。现场信号可能是开关量、模拟量或针对某一特定目的使用的特殊变量。

输出组件：输出组件接收CPU的控制信号，并把它转换成电压或电流等现场执行机构所能接收的信号后，传送控制命令给现场设备的执行器。

输入输出（简称I/O）是可编程序控制器的“手”和“脚”或者叫作系统的“眼睛”和“视觉”。输入信号包括按扭开关、限位开关、接近开关、光电传感器、热电偶、热电阻、位置检测开关和编码器等。输出信号包括继电器、指示灯、显示器、电机启动等直流和交流设备。

编程器：在正常情况下，编程器用于系统初始状态的配置，控制逻辑程序编制和加载，不能对系统操作。编程器也可用于控制程序的调试和控制系统故障时作为检查故障的有效工具。

PLC 是一个以数字控制为主特征的工业计算机，有硬件、软件两部分组成。然而与一般的 PC 机相比，它具有更强的与工业控制相连的接口，同时编程语言简单、易于修改。在硬件结构上，PLC 组成主要包括（CPU）、输入/输出接口（I/O）、存储器、电源等。PLC 的核心是中央处理器，主要按照 PLC 编写的程序给予的指令指导 PLC 各端口有条不紊的运转；存储器的系统是包含了系统存储器和用户存储器两种模块的，它是被用来存储系统程序、用户程序和监控程序等；输入/输出（I/O）接口是连接现场设备与 CPU 板之间接口电路，由于外界环境的影响，其 I/O 接口根据工业环境不同进行改变；电源部件主要是为 PLC内部提供合适的稳定电压，通常交流电源输出为 220V 或 110V，直流电源输出为 24V。