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PLC六路抢答器课程设计

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漯职业技术学院

毕业设计说明书

系别：机电工程系

专业：机电一体化技术

学号:2008010306004

姓名：王正安

指导老师:赵滟平

2010年 3月 29日

摘 要
随着我国经济和文化实业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。最初的抢答器是由优先权编码器构成的逻辑电路，其运算速度慢,线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更加困难。因此,一种能够体现竞赛的公开、公平、公正性的知识竞赛抢答器成为一种需求。
本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。
关键词：PLC;竞赛抢答器;七段译码器

目 录

摘 要 I
1绪论 1
1。1课题研究背景 1
1.2 课程设计研究内容 2
2 整体方案选择 3
2.1整体功能介绍 3
2.2竞赛抢答器控制要求 3
3 硬件电路设计 4
3。1控制特点分析 4
3.2 外部接线图 5
4 软件设计 6
4.1 I/O地址分配 6
4。2 结构流程图 7
4。3 梯形图设计与分析 8
4.4系统源程序 11
5 程序调试及分析 12
5。1程序运行过程分析说明 12
5.2调试结果 12
总 结 13
致 谢 14
参考文献 15

15

绪论
目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器,其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品.
对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本偏高,故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及其功能的升级换代.
对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代,但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。
而对于科技飞速发展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心的部件成为主流.它对采样获得的各种抢答信号进行分析。但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要.该设计不但有抢答功能，而且还有一个计分系统，能分别对四个选手进行计分，并能够对分数进行加、减.带计分功能的智能抢答器将会取代一般的智能抢答器，更好的服务于社会。
1。1 课程设计研究内容
系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能,将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图,然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分,首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。

2竞赛抢答器控制要求
设计一个七段数码管（简称LED）显示6队的智力竞赛抢答器。抢答器的外形结构如图1-1所示；总台设有总台开关及定时复位按钮及指示灯,分台按钮及分台指示灯，蜂鸣器（简称喇叭）.

图1—1抢答器的外形结构图

（1)、系统上电后，持人在总台单击开始按钮后允许各队抢答即抢答有效。启动指示灯

亮蜂鸣器响2秒。
（2）、在抢答过程中1-6对任何一队先按下各自的抢答按钮（SB1—SB6)后该队的指示灯亮（L1—L6），同时LED数码管显示当前对号，及蜂鸣器想起2秒并连锁其他选手,继续抢答无效。
(3)在有队抢答的情况下,抢答器发出抢答信号定时器开始计时，抢答各队必须在120秒内完成抢答及答题；如果在120秒内未完成则作超时处理。
(4）120秒后主持人对抢答状态进行确认后单击开始按钮清楚显示数码系统又继续允许各队开始抢答；直至又一个抢答先按下各自的抢答按钮。
（５）、灯光亮与音响信号的意义：
１．音响响２秒＋启动指示灯亮　　开始抢答
２．音响响２秒＋某队指示灯亮　　由某参赛队正常答题　
注:各输出端口统一采用直流２４Ｖ电源

抢答器的控制特点分析:
智能竞赛抢答器通过PLC进行控制,按要求进行编程；其主要输入就是通过裁判员和参赛选手的按钮，然后将信号传递给信息分析中心PLC，PLC将根据信号作出相应的回应.
竞赛抢答器有8个输入信号（即8个输入按钮SB1—SB6 SD SR ）15个输出信号（即Y0-Y6七段显示码,Y10-Y15六队显示，Y16蜂鸣器，Y17启动指示灯）。
由上述可知，PLC共有8个输入点,15个输出点。

系统控制结构框图如下图1—2所示
PLC
SD
SR
SB1
到
SB6

显示器

参赛队号码

指示灯数码管
蜂鸣器
图1-2 系统控制结构框图

3.2 外部接线图

图3-2 PLC六路智能抢答器外部接线图
分析:SD代表“抢答开始”按钮对应输入寄存器X0，SB1—SB6代表6组参赛选手的常开按钮,分别对应X1-X6，输出寄存器Y0—Y6分别对应显示器a—g,Y10-Y15分别对应1—6队显示；Y17为启动指示灯，Y16为蜂鸣器，各输出窗口统一采用直流24V电源。

4 软件设计
4。1 I/O地址分配
输入分配 开始抢答按钮 SD X0
SR X1
SB1 X2
SB2 X3
SB3 X4
SB4 X5
SB5 X6
SB6 X7
复位按钮 X1
输出分配 数码管显示a Y0
数码管显示b Y1
数码管显示c Y2
数码管显示d Y3
数码管显示e Y4
数码管显示f Y5
数码管显示g Y6

蜂鸣器 Y16 启动指示灯 Y17
1队显示 Y10
2队显示 Y11
3队显示 Y12
4队显示 Y13
5队显示 Y14
6队显示 Y15

七段译码管显示器如图所示
a
b
c
d

e
f
g

图4-1 七段译码管显示器

其中显示器b、c亮显示数字1；a、b、d、e、g亮显示数字2；a、b、c、d、g亮显示数字3;b、c、f、g亮显示数字4；a、c、d、f、g亮显示数字5；a、c、d、e、f、g亮显示数字6。
设置辅助继电器
宣布开始 M8000
定时器 T0 T1

程序设计
1主程序，在主持人按下开始按钮x0时就进入了各队抢答的子程序,主持人按下X1按钮时对LED显示各队指示灯复位。
在按下X0调用子程序时，采用Y17自锁；如果没有Y17的自锁，当主持人按下X0后,程序指针便进入抢答子程序，当执行到SRET返回指令便使程序指针返回主程序段，执行CALL指令的下一条指令，所以不能再执行子程序了。抢答器程序只执行了一个扫描周期，这么短的时间供队员抢答当然是不够的.所以在每个扫描周期中都执行子程序,可以达到抢答的目的。
2、在子程序设计中，主要考虑用LED显示各队的队号，这里采用由PLC编制程序进行译码，来控制a-g段。
假如参赛选手“1”号先抢答，需要将LED的bc段点亮,其对应的数字编码见表1—4显示 数字“1”对应的编码应该是十六进制数H06或十进制的K3 ，这里采用十六进制数更为方便.
采用MOV指令将H06送到K2Y0中显示驱动相应段发光二极管点亮显示对应的数字，其余参赛选手的对号显示于此类似，用SET指令队各参赛选手的指示灯位置进行保持，由于抢答要求一旦一人先抢答其余各队参赛选手再抢答无效,所以在每队的抢答程序中传入其余五队 的常闭触电以实现相互之间的互锁.

抢答器的传送数据
显示数字
十六进制
g
f
e
d
c
b
a
1
H06
0
0
0
0
1
1
0
2
H5B
1
0
1
1
0
1
1
3
H4F
1
0
0
1
1
1
1
4
H66
1
1
0
0
1
1
0
5
H6D
1
1
0
1
1
0
1
6
HDD
1
1
1
1
1
0
1

4.3 梯形图设计与分

图4-3 梯形图

指令表

程序调试
主程序:当系统上电后，主持人在总台控制台单击开始按钮X0,允许各队人员开始抢答，即各队抢答有效.启动指示灯亮音响响2秒。定时器T0开始工作，定时器按钮与复位按钮并联，即定时器起复位作用。调用子程序CALL指令调用子程序P0。FEND主程序结束。
在子程序中，在任何一队抢答成功在规定的时间内T0=120S内完成抢答和答题，如果在规定的时间内为完成如上操作则视为抢答超时；即120s后抢答器自动复位进行下一轮抢答直至又一队抢答成功。如果在规定的时间内完成抢答和答题完成,则主持人按下复位按钮进行下一轮抢答；直至又一队抢答完成.
在子程序中串入辅助继电器M8000运行监视,当PLC执行用户程序时M8000为ON停止时M8000为OFF.
进栈后执行没个队的抢答程序，其余各队的抢答按钮SB1-SB6对应的输出寄存X2—X7在程序设计中为了公平、公正的原则,在每队的抢答梯级中分别串联了其余各队的输出寄存器的常闭触点，达到在一队抢答成功的前提下，其余各队抢答无效。其中每队的常开触点都与蜂鸣器相连，即任何一队抢答完成蜂鸣器都会响。
程序中在使用SET置位指令，使抢答完成后使其输出指示灯保持ON；SRET子程序返回指令,使程序返回到CALL指令的下一步执行。END指整个程序结束.

总 结
经过这半个学期的努力，在老师和同学的帮助下做完了这次PLC的课程设计工作.由于自己知识的缺乏及能力的有限，仍没有能够实现像课题设计中那样倒计时而且带有声光提示等功能的补充与完善。但是通过这次的课程设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高.在做设计的过程中我查阅了很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的,所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维.
但是,通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。而且，通过这次设计,我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力,这将为以后的学习做出了最好的榜样！同时,该设计也有不足之处,缺少了答题计分等功能。我将会在以后的学习中继续学习.
致 谢
大三上学期不知不觉中就要结束了，在这段难忘的生活中，有我许多美好的回忆。首先感谢感谢学校给我们提供这个能自我展示的平台。感谢我的指导教师朱群峰老师，你从一开始的论文方向的选定,到最后的整篇设计论文的完成，都非常耐心的对我进行指导。给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误,修改论文。谢谢我们的任课老师罗庆跃，从一开课就是是你的悉心教导、孜孜不倦我们才能顺利的完成这次课程设计。在此，我还要感谢寝室的兄弟们在我完成课程设计的过程中给予我的帮助和鼓励，
谢谢！

参考文献
［1］ 张凤珊 电气控制及可编程序控制器2版 [M] 北京： 中国轻工业出版社，2003
［2］ 史国生 电气控制与可编程控制器技术 ［M] 北京: 化学工业出版社，2003
［3] 郁汉琪 电气控制与可编程序控制器应用技术 [M］ 南京： 东南大学出版社,2003
[4] 张万忠 可编程控制器应用技术 [M] 北京: 化学工业出版社，2001

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