基于PLC的多路抢答器控制系统设计

1、湖州师范学院求真学院 毕 业 设 计（论文）2010 届题 目基于PLC的多路抢答器控制系统设计 专 业 电子信息科学与技术 学生姓名 学 号 指导教师 论文字数 14599 完成日期 2010年5月5日 湖州师范学院求真学院教务部印制基于PLC的多路抢答器控制系统设计摘 要：本次设计利用三菱FX2N系列PLC作为核心部件，完成一个八路抢答器控制系统的制作。该系统可供八个或八组分台选手同时抢答，总台掌握着启动/停止开关、抢答开始按钮、抢答复位按钮、主持人安静提示按钮和手动设置个分台计分按钮等，分台则具有一个抢答按钮。该系统由七段数码管显示倒计时、分台号、选手计分和当前时间、温度情况，并作为被控

2、设备由PLC驱动。因为系统中有很多七段数码管，所以我运用了动态扫描的方法来减少端口数。有一个蜂鸣器提示抢答开始、抢答复位、回答超时、抢答违规、无人抢答和安静提示。有17个发光二极管，总台一个用来显示无人抢答和回答超时，每分台两个用来显示抢答成功和抢答违规。本次设计中，硬件电路设计使用AUTOCAD软件；使用GX Developer软件编写程序；利用GX Simulator仿真软件对八路抢答器进行各部分模块仿真，观察结果。关键词： 八路抢答器，系统，动态扫描PLC-based multi-Responder Control System Design Abstract：The design of

3、 the use of Mitsubishi FX2N Series PLC as a core component of this design to complete an eight-way control system for the production. The system components for eight or eight players in each group to answer at the same time Total station holds the start/stop switch, to answer in the start button, re

4、set button to answer in the host prompts quiet buttons and manually set the scoring button sub-station and so on. Sub-station will have an answer in the button. The system consists of seven-segment LED display countdown, sub-station number, player points and the current time, temperature conditions,

5、 and as charged by the PLC-driven device. Because the system has a lot of seven-segment digital tube, so I used the dynamic scanning method to reduce the number of ports. There is a buzzer prompt to answer in the beginning, to answer in reset, the answer overtime, to answer in non-compliance, no one

6、 answer in his place and quiet Tips. There are 17 light-emitting diodes. with a total station 1 is used to display and answer no one to answer in overtime, each sub-units used to display the answer in his two successful and to answer in non-compliance. The design, the hardware circuit design using A

7、UTOCAD software; use GX Developer software programming; the use of simulation software GX Simulator octal responder simulation of various parts of the module, observe the results.Key words：octal responder, system, dynamic scan目 录前言1第一章 绪论21.1课题研究的目的和意义21.2 PLC及抢答器的发展概况21.3课题的主要内容2第二章 多路抢答器的实现工具42.1

8、PLC的功能特点42.2 PLC系统的基本结构42.3 PLC的编程语言42.4 本章小结5第三章 系统硬件设计63.1 PLC硬件的选择63.2硬件总体结构框图及分析73.3 基于PLC的抢答器I/O总接线图及分析93.3.1 基于PLC的抢答器编程元件地址分配表93.3.2 PLC输入/输出总接线图93.4抢答硬件部分的设计及分析113.5抢答计分硬件部分的设计及分析113.6抢答倒计时硬件部分的设计及分析123.7蜂鸣器功能硬件部分的设计及分析133.8时间显示硬件部分的设计及分析143.9温度显示硬件部分的设计及分析143.10本章小结15第四章 软件系统设计164.1.抢答主程序设计

9、流程图及其程序164.2抢答计分程序设计流程图及其程序184.3抢答倒计时程序设计的流程图及其程序224.4蜂鸣器程序设计的流程图及其程序254.5时间显示程序设计的流程图及其程序分析264.6温度显示程序设计及分析284.6.1 FX2N-4AD-PT温度传感器输入模块概述284.6.2温度显示程序设计的流程图及其程序294.7本章小结31第五章 软件调试325.1 系统软件仿真325.1.1 PLC仿真软件GX Simulator325.1.2 仿真结果33参 考 文 献35致 谢36附 录37前言抢答器作为一种电子产品，早已广泛应用于各种智力和知识竞赛等场合，但目前所使用的抢答器有的电路

10、比较复杂不便于制作，可靠性低，实现起来很困难。随着电子技术的发展，应用系统向小型化、快速化、大容量，重量轻的方向发展。而PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点，且以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和网络通信技术等现代科技而发展起来的一种新型工业自动控制装置，是将计算机技术应用于工业控制领域的新产品。目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器，但其中绝大多数是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。这些抢答器已相当成熟，但是随着功能增多，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

11、参数调节及功能的升级换代。随着我国经济和文化事业的发展，在很多公开竞争场合要求有快速公正的竞争裁决，例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。 由于PLC具有的优点及特点，使得我们编程灵活，系统安装和维修简单,且在抢答器的制作时能够更加方便和精准，使竞赛真正达到公平、公正、公开。同时，随着时代的不断发展进步，抢答器不断的在知识性、娱乐性和趣味性的比赛中出现，丰富了人们的生活文化和娱乐活动。本次设计我选用了最具特色和极有代表性的三菱FX2N系列PLC对八路抢答器进行编程设计和实物控制。在设计中使用AUTOCAD软件完成整体框架和各部分硬件设计；然后，使用GX Developer软件进行各部分程序编程，

12、理清楚设计思路，利用GX Simulator仿真软件对八路抢答器进行各部分模块仿真。第一章 绪论1.1课题研究的目的和意义抢答器已经越来越多的出现在我们的学习生活和电视节目当中，例如在学校里经常会举办各种各样的智力竞赛，就会用到抢答器。抢答器是能够在任何比赛及竞争性的游戏中体现公平、公正的电子装备。在各项比赛中不仅可以准确、公正和直接地判断出第一个抢答者是谁，还有助于锻炼参赛者的掌握知识能力、思维反应能力、语言表述能力、心理承受能力。但如果在比赛过程中，做不到严格意义上的公正，会挫伤选手的积极性，达不到比赛的真正目的。随着电子技术的迅速发展，通过人为判断抢答顺序这种古老的方法早已被现先进的电子

13、产品所取代。现在的电子抢答器虽然制作方法不同，但基本设计实现的功能都大同小异，无外乎需要设计一个竞赛抢答器，要求具有任意路抢答输入，能够识别最先抢答的信号，显示该分台号；对回答问题所用的时间进行计时、显示、超时报警；可以预置回答问题的时间；同时具有复位功能，倒计时启动功能等等的主要实现功能。1.2 PLC及抢答器的发展概况 经过几十年的迅速发展，PLC的功能越来越强大，应用范围也越来越广泛,其足迹已遍及国民经济的各个领域,形成了能够满足各种将需要的PLC应用系统。随着市场需求的不断提高，PLC的发展体现出以下趋势。11.向小型化、微型化和大型化、多功能两个方向发展；2.过程控制功能不断增强；3

14、.大力开发智能型I/O模块；4.与个人计算机日益紧密结合；5.编程语言趋向标准化；6.通信与联网能力不断增强。1近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术不断更新。PLC是采用大规模集成电路、微型计算机技术的发展成果，逐步形成具有多种优点和微型、小型、中型、大型、超大型等各种规格的PLC系列产品，应用于从继电器控制系统到监控计算机之间的许多控制领域，它最适用于以开关为主的控制功能。通过模拟/数字（A/D）转换器和数字/模拟（D/A）转换器，也可以控制模拟量，例如控制温度、压力、流量、成分等参数。16基于PLC的多路抢答器控制系统，可以根据PLC修改程序

15、方便这一特点，随意调整设置的时间或者控制系统的工作状态。如果对外部电路稍加修改，或者在系统程序中加入分支，可以把八路抢答器变为更多路的抢答器，比如十位、十六位或者二十位等。如果将手动按钮变为触摸屏，可以使抢答器更为简单方便。如果去除系统中的限时功能，还可以把抢答器改为呼叫器，能够在医院病房、宾馆客房、写字楼办公室、工厂生产车间等多种地方使用。1.3课题的主要内容1. 抢答器同时提供8名选手进行比赛，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。 2. 总台设置启动/停止开关、开启时间开关、开启温度开关、开始抢答按钮、抢答复位按钮、安静提示钮、手动设置各分台计分钮，这些都由主持人控制。 3. 当主持人拨开时

16、间开关或者温度开关时，总台上就会显示当前的时间或温度。4. 具有定时抢答功能，且抢答的时间设定为5秒。当主持人启动开始抢答按钮后，定时器进行减计，同时蜂鸣器发出短暂的声响，声响持续的时间2秒左右。 5. 参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答成功，该组的抢答成功灯亮，同时定时器立即重新开始计数（设定时间为10秒）。6.主持人按下开始抢答按钮前，各分台抢答按钮应处于抢答违规状态，此时如按抢答按钮，会出现蜂鸣器报警（2秒），该组的抢答违规灯亮的情况。7 如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，蜂鸣器响（2秒）同时无人抢答/回答超时灯亮，并禁止抢答，定时显示器上显示00。 8.如果选手抢答成功，却没

17、有在规定的时间内回答出问题，则蜂鸣器响（2秒）同时无人抢答/回答超时灯亮，定时显示器上显示00。9.选手在规定的时间内回答出了问题，主持人则根据选手回答是否正确和题目的难易度给出加/减分（1分或5分）。10.当主持人按下复位键时，各分台抢答灯（抢答成功和违规灯）均灭，总台上的无人抢答/回答超时灯灭,同时蜂鸣器响（2秒）。11.当比赛中周围的声音过大，影响选手回答时，主持人可按下安静提示钮，蜂鸣器响（2秒），以此来提醒全场。第二章 多路抢答器的实现工具2.1 PLC的功能特点1作为一种新型的工业自动控制装置，PLC有以下一些特点：1.高可靠性和强抗干扰能力；2.丰富的I/O接口模块；3.灵活性好

18、；4.编程简单易学；5.系统安装简单，维修方便。2.2 PLC系统的基本结构1可编程控制器是微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物，它按照用户程序存储器中预先编制的控制程序，通过输入接口采入现场信息，执行逻辑或数值运算，进而通过输出接口控制各种执行机构运作。作为一种以微处理器为核心的用作数字控制的特殊计算机，它的硬件配置与一般微机装置类似，主要由中央处理单元（CPU模块）、信号输入/输出模块、电源和编程器等部分组成，如图2-1所示。图2-1 PLC系统的基本结构2.3 PLC的编程语言1 PLC是专为工业自动控制而开发的装置，主要使用对象是广大工程技术人员及操作维护人员。为了满足他们的传统和

19、掌握能力，PLC通常不直接采用微机的编程语言，而常常采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”编程。 为电子技术所有领域制订全球性标准的世界性组织IEC（国际电工委员会）于1994年5月公布了可编程控制器标准（IEC1131），该标准鼓励不同种类的PLC制造商提供在外观和操作上相似的指令。 IEC1131-3标准中定义了5种PLC编程语言的表达方式：（1） 梯形图LAD(Ladder Diagram)；（2） 语句表STL(Statement List)；（3） 功能块图FBD(Function Block Diagram)；（4） 结构文本ST(Structured Text)；（5） 顺序功

20、能图SFC(Sequential Function Chart)。2.4 本章小结 本章介绍了PLC的功能特点、系统的基本结构及编程的语言。第三章 系统硬件设计3.1 PLC硬件的选择一、为什么选择PLC？ 在这次的毕业设计中我为什么没有选择单片机或是其他的硬件是因为PLC的设计周期比较短；用PLC设计的硬件和软件系统，功能强大、可靠性好；编程方法简单易学，即使是不熟悉电脑的工程师也可以用它开发复杂的控制系统；抗干扰能力强，适用于环境恶劣的工业控制场合；有丰富的扩展模块和联网能力，可以做成大型复杂的工业控制系统等这些优点。 同样的PLC也具有价格昂贵、体积大等缺点，但在设计中老师为我们提供了P

21、LC的硬件装置。 所以，综合实际考虑，我选择了PLC。二、选择FX2N的理由。我选择了三菱FX2N系列是因为我所使用的教材和实验室里的器件大部分为FX2N系列，还有就是其具有几个主要的特点让我选择了它。1.超小型可编程序控制器16与FX2系列相比，面积、容积小50%。2.高速到容量16（1）超高速程式处理:0.08us/基本指令（2）大容量存储器，内附8K步RAM（RUN过程中可更改程序）最大可达16K(包括注释)。（3）可选择性：可使用RAM（8K）、EPROM（8K）、E2PROM（4K、8K、16K）或带实时时针的存储器卡盒。3.多种功能164.丰富的软件165.内附高速计数器（单相计数

22、器、二相计数器）166.新增多种编程指令167.功能扩展16 FX2N选择不同种类通信或电位器模块。8.扩展块兼容16 FX2N可选用FX2N及FX0N的扩展模块及特殊扩展模块。 9.利用特殊功能扩展系统（模拟控制、定位控制、高速计数、数字通信）16三、点数的选择。由I/O接线图（如图3-2 所示）和计算公式：输入总端口数（Xn）+输出总端口数（Yn）+8（温度模块要占用8个端口数）=PLC应该用的总点数可以算出我所使用的PLC装置该用的点数, ,我选择的是FX2N-128MT。由于实验室只有FX2N-64MT点的PLC，所以我决定采用1个64MT的PLC加2个16MT点的输出扩展模块完成这次

23、的设计 。四、继电器还是晶体管的选择。 为了适应设备现场各种执行机构的需要，数字量输出模板也具有多种参数和规格。根据驱动负载的功率输出电路的不同，PLC开关量输出模块可分为晶体管型开关量输出模块、继电器型开关量输出模块等不同类型。 继电器型适用于交流和直流电路，但是响应速度比较慢；晶体管型只适用于直流电路，但响应速度比较快。所以综合我这次的设计思路（整个设计只用到直流），我选择了晶体管型。3.2硬件总体结构框图及分析如图3-1所示，我这次设计的多路抢答器的主要功能有:（1）选手路数（分台）为8路；（2）各选手台（分台）显示设置：有计分显示、分台抢答成功显示灯、分台违规抢答显示灯；（3）各选手台

24、（分台）的按钮设置：抢答按钮；（4）主持人台（总台）的按钮设置：启动/结停止开关、开启时间开关、开启温度开关、开始抢答按钮、抢答复位按钮、主持人会场安静提示钮、手动设置各分台计分钮；（5）主持人台（总台）显示设置：倒计时显示、时间和温度显示、分台号显示、规定时间无人抢答与回答超时灯；（6）主持人台的声响设置：抢答开始声响、规定时间无人抢答声响、回答超时声响、抢答违规声响、复位声响、安静提醒声响；图3-1 硬件总体结构框图3.3 基于PLC的抢答器I/O总接线图及分析3.3.1 基于PLC的抢答器编程元件地址分配表在程序控制设计中，我们首先要确定需要使用那些输入、输出，因为我们只有知道了输入、输

25、出的端口号，才能够开始编写程序。如下就是这次设计的地址分配表：表3-1 抢答器编程元件地址分配表输入端口输入装置输出端口输出装置X0启动/停止开关Y32-Y41分台1-8抢答成功灯X1开始抢答按钮Y42-Y51分台1-8抢答违规灯X2复位按钮Y52总台无人抢答、回答超时灯X3安静提示按钮Y1-Y10分台计分显示 X4选择分台按钮Y11-Y14分台号显示X5加1分按钮Y15-Y23显示时间、温度X6减1分按钮Y24-Y31倒计时X7加5分按钮Y53蜂鸣器X10减5分按钮X11分台1抢答按钮 X12分台2抢答按钮X13分台3抢答按钮X14分台4抢答按钮X15分台5抢答按钮X16分台6抢答按钮X17

26、分台7抢答按钮X20分台8抢答按钮X21开启时间开关X22开启温度开关3.3.2 PLC输入/输出总接线图由图3-2可知，我在输入端使用了温度控制模块。温度控制模块相当于温度变送器加A/D转换器，可直接与热电偶、铂电阻等温度检测元件相连，接受来自温度传感器的信号并传送给PLC。在输出端我接用了BCD译码器、3/8译码器和4/16 译码器，从而减少了使用PLC的端口数。图中的所有2位七段数码管都是共阴型的。 图3-2 八路抢答器I/O图 3.4抢答硬件部分的设计及分析这部分硬件在抢答器的设计中占有主要的部分。主要的功能有：1. 在主持人还没有按下开始抢答按钮时，选手就已按了抢答钮，则此时该选手台

27、前的抢答违规灯（红灯）亮。2. 在主持人按下开始抢答按钮时：（1） 选手按下了抢答钮。最先按下抢答钮的选手台前的抢答成功灯（绿灯）亮，如果该选手没有在规定的时间内（10秒）回答出问题，则总台上的无人抢答/回答超时灯（红灯）亮。（2） 在规定时间内（5秒）没有选手按下抢答钮，则总台上的无人抢答/回答超时灯（红灯）亮。3. 所有只要是亮了的抢答成功灯、抢答违规灯和无人抢答/回答超时灯都会等到主持人按下复位按钮后才熄灭。如下所示为抢答硬件部分的模块图：图3-3 抢答硬件部分模块图3.5抢答计分硬件部分的设计及分析该部分用了八个共阴型的两位七段数码管来显示各分台的计分情况，还有一个共阴型的七段数码管显

28、示分台号。因为使用的七段数码管较多，所以在实物制作中为了减少PLC端口的使用量，我用了BCD译码器和4/16译码器来实现。该部分模块的输入端有一个分台选择按钮、两个细加按钮（加1、减1）和两个粗加按钮（加5、减5）；输出端则有各个分台用于计分的两位七段数码管和一个显示分台号的七段数码管组成。该部分模块的主要功能是：当选手抢答成功以后，在规定的时间内（10秒）对主持人提出的问题进行了回答。主持人对选手给出的回答进行了判断，然后按选择分台按钮（有1-8重复选择）选定该选手的分台号，对其加/减分数。如下所示为抢答计分硬件部分的模块图：图3-4 抢答计分硬件部分模块图3.6抢答倒计时硬件部分的设计及分

29、析该部分模块的硬件是在总台上实现的。由下图可以看出该模块用了一个两位的七段数码管，因此只使用了一个BCD译码器。虽然看起来似乎是多此一举，其实不然，这里使用了BCD译码器同样减少了PLC端口的使用量。倒计时在选手进行抢答和选手抢答成功后对主持人提出的问题进行回答时，都分别从5和10 开始倒计。具体说明为：当主持人按下开始抢答按钮的同时，倒计时从5秒开始倒计。在这5秒的时间内，如果有选手按下了抢答钮（即抢答成功），则倒计时立即重新从10秒（选手回答问题的时间）开始倒计。但是若在这5秒的时间内没有选手按下抢答钮，则倒计时显示会从5秒一直到00。如下所示为抢答倒计时硬件部分的模块图：图3-5 抢答倒

30、计时硬件部分模块图3.7蜂鸣器功能硬件部分的设计及分析蜂鸣器的功能可分为以下几点：1. 当主持人按下开始抢答按钮的同时，蜂鸣器响2秒后停止。2. 当主持人还没有按下开始抢答按钮时，选手已经提前按了抢答钮，那么由于选手抢答违规，蜂鸣器响（2秒）；3. 当主持人按下开始抢答按钮后，在规定的时间内（5秒）没有选手按抢答钮，则倒计时显示到00的同时，蜂鸣器响（2秒）；4. 当选手在规定的时间内（5秒）按了抢答钮却没有在规定的时间内（10秒）回答出主持人所提出的问题，那么在倒计时显示到00的同时，蜂鸣器响（2秒）；5. 当在比赛中，周围的声音过大而影响选手回答问题时，主持人可按下安静提示钮，蜂鸣器响（2

31、秒），以此来提醒全场。如下所示为蜂鸣器硬件部分的模块图：图3-6 蜂鸣器硬件部分模块图3.8时间显示硬件部分的设计及分析在时间显示的硬件设计中我同样用到了动态扫描的方法来减少PLC端口的使用量。在输入端，我用了一个开关来控制三个两位数码管的开启或是关闭，这样在需要的时候，我们可以开启，同样的在我们不需要的时候也可以关闭。在主持人拨开开启时间开关以后，总台上的三个两位七段数码管就会显示出当前的年、月、日，而过了10秒钟的时间，同样的三个两位七段数码管又会跳变为当前的时、分、秒，10秒后又是年、月、日，依次不断的循环，直到关闭开关为止。我在抢答器的设计中增加时间显示的目的是为在场的所有参赛选手、主

32、持人和观众提供方便，以便那些在比赛时没有带手表或是手机的朋友们能够随时的知道当前的时间。如下所示为时间显示硬件部分的模块图：图3-7 时间显示硬件部分模块图3.9温度显示硬件部分的设计及分析 在这部分设计中，我使用到了温度传感器输入模块。这个模块的扩展线占用了8个输入点，因此我在计算PLC应该用的总点数时加上了这8个点，这样计算公式就成了：PLC该用的总点数=输入总端口数（Xn）+输出总端口数（Yn）+8（温度模块要占用8个端口数）当主持人按下开启温度开关时，七段数码管上就会显示当前的温度。这是为在场的参赛选手、主持人和观众提供方便，因为如果觉得室内的空调温度不舒服，可向相关工作人员反映，可让

33、其调整到舒适的温度。FX2N-4AD-PT温度传感器输入模块是将现场的模拟温度信号转换成相应的数字信号传送给PLC的模块。此模块可将来自4个热电阻传感器（Pt100，3线，100）的输入放大，并转换成12位（11个数据位+1个符号位）的可读数据，存储于模块内，或传送给PLC。温度传感器输入模块不需要外部供电，直接利用PLC带给的24V电源来供电。如下所示为温度显示硬件部分的模块图：图3-8 温度显示硬件部分模块图3.10本章小结 本章介绍了硬件的选择、总体结构框图、总体及各分部模块的I/O模块图和地址分配表。第四章 软件系统设计4.1.抢答主程序设计流程图及其程序图4-1 抢答主程序流程图抢答

34、主程序如下：一、开始抢答程序此程序实现了当总电源开启（X0），主持人按下开始抢答按钮(X1)的同时倒计时从5秒开始倒计。其中，SET为置1指令。T10一直是闭合的，抢答开始后倒计时从5秒倒计到00，T10断开，倒计时结束。二、各分台开始抢答程序分台1这段程序实现了分台1的抢答情况：（1）在主持人按下开始抢答按钮(X1)时（按下X1，M50接通），若按下X11（分台1抢答钮）抢答成功，则抢答成功灯（Y32）亮，此时其他分台都无法进行抢答，因为Y32（分台1抢答钮）的常闭触点都串在了分台2-分台8的抢答支路上。这是一种互锁功能。（2）在主持人还没有按下开始抢答按钮时，按下X11（分台1抢答钮）抢答

35、违规，抢答违规灯（Y42）亮，同理，分台2-分台8的抢答违规均失效，也是采用了互锁的原因。而分台2、分台3、分台4、分台5、分台6、分台7、分台8的抢答程序与分台1的相似。 三、复位程序一轮抢答结束后 ，主持人按下复位钮X2（总电源M100一直导通），接着程序执行 ZRST Y032 Y052，使连接在Y32-Y52连续端口上的抢答成功灯、抢答违规灯和无人抢答/回答超时灯均熄灭，同时蜂鸣器（Y53）响2秒，为下一轮抢答做好准备。其中，ZRST是连续清零指令。四、无人抢答和回答超时程序此程序实现的功能是：当主持人按下开始抢答按钮（X1）后，5秒倒计时开始倒计，(1)在这5秒的时间内没有人抢答，则

36、无人抢答灯/回答超时灯（Y52）亮，同时蜂鸣器（Y53）响2秒；(2)在5秒时间内有人抢答，但是没有在规定的时间内（10秒）回答出问题，则无人抢答灯/回答超时灯（Y52亮 同时蜂鸣器（Y53）响2秒。五、抢答成功后10秒倒计时程序此程序显示在抢答过程中，分台1-8只要有一个抢答成功，则Y32-Y41之中肯定有一个接通，那么10秒倒计时开始进行。4.2抢答计分程序设计流程图及其程序图4-2 抢答计分程序流程图抢答计分程序如下：一、分台号选择程序此程序为步进选择程序，即每按一次选择分台号按钮X4，只导通其中一个Mn（M11-M17），用来选通其中一个分台进行加减。其中，SFTLP为移位指令。二、分

37、数加减程序这部分程序实现了某一个分台进行手动的加减，设计了4个按钮，其中2个细加减（1分）和2个粗加减（5分），为抢答加减分提高了效率。INCP是自加指令，DECP是自减指令。 D300 K99是触点比较指令，是指当D300大于99时，自加结束； D300 K0指的是当D300小于0时，自减结束。而加5减5程序与此相似，其中比较大的改动是INCP D300自加改为ADDP D300 K5 D300的加5程序，同样的DBCP D300自减改为SUBP D300 K5 D300的减5程序。分数加减程序是一个子程序，所以我在此程序结束的时候用了SRET（即子程序返回指令）。三、选通脉冲的产生程序（4

38、/16译码器）4/16译码器我选用了74LS154，此芯片能把4位二进制编码的输入译成16个互斥的输出之一，可以按照4位二进制编码执行分配功能，把数据从一个允许端G1或G2（另一个允许接低电平）分配到16个输出端的任1位。在这次的设计中我用了8个2位的七段数码管，而这8个数码管需要16个选通脉冲。原需占用PLC的16个点数，选用了4/16译码器，就减少了12个PLC点数的使用。逻辑功能见表4-1。表4-1 74LS154功能表输入端输出端G1 G2D C B A0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 L LL L L LL H H H H H H H H H

39、 H H H H H HL LL L L HH L H H H H H H H H H H H H H HL LL L H LH H L H H H H H H H H H H H H HL LL L H HH H H L H H H H H H H H H H H HL LL H L LH H H H L H H H H H H H H H H HL LL H L HH H H H H L H H H H H H H H H HL LL H H LH H H H H H L H H H H H H H H HL LL H H HH H H H H H H L H H H H H H H HL

40、 LH L L LH H H H H H H H L H H H H H H HL LH L L HH H H H H H H H H L H H H H H HL LH L H LH H H H H H H H H H L H H H H HL LH L H HH H H H H H H H H H H L H H H HL LH H L LH H H H H H H H H H H H L H H HL LH H L HH H H H H H H H H H H H H L H HL LH H H LH H H H H H H H H H H H H H L HL LH H H HH H

41、H H H H H H H H H H H H H L M8000是一个长通开关。PLSY是一个方波脉冲的产生指令，据规定这个方波只能从Y0或Y1端口输出，K0代表波形为无限次。PLSY K550 K0 Y000指的是产生一个频率为550HZ的方波，从Y0口输出。 M8002为一个扫描周期，MOV K0 D0指的是将D0清零。所以这句指令的意思是来一个脉冲，D0就清零。Y000为一列方波，INCP D0指的是D0进行自加。所以这句指令的意思是当一个上升沿来临时，D0就进行自加。 = D250 K16是一条触点比较指令，MOV K0 D250是将0放到数据存储器D250中。因此这条程序的意思是：

42、当D250=16时，D250清零。这是因为设计了0-15的16位二进制加1的循环指令，所以要清零。 MOV D550 K1M50指的是将D550中的数据给M50-M53。CML为取反指令，因为由74LS154的功能表可以看出输出端必须要取反之后才适合选通脉冲的程序，所以我在将数据给M50-M53之前先取反。 实现0000-1111的16次加1循环的状态，传给与4/16译码器输入端相连的PLC端口Y5-Y10。四、各分台手动计分及分数显示程序这小段程序是指主持人使用选择分台按钮（X4）选中分台1，并对分台1的分数进行手动加减的调用子程序部分，CALL是调用子程序指令。MOV D401 D305和

43、MOV D402 D306都是将分台1上原有的分数放入到公共数据存储器D305与D306中，在子程序里进行加减程序再返回。这里的BCD是4位数据的译码指令，因为我用的PLC是晶体管型，所以显示数据后，还得进行各位取反才能输出，以得到正确的极性。其中，CML是取反指令。K1Y001指的是BCD译码器所连接的PLC端口号Y1、Y2、Y3、Y4。由此可知，这句指令的意思就是当D250=15时，将D305中的分数十位数据转换成BCD码存于D401中，然后D401中的数据取反后给Y1-Y4端口。此程序与上面的程序相似，只是将分数的个位数据译码取反后给Y1-Y4端口。这个程序实现的是总台上的分台号1的显示

44、，同样的此程序也用到了BCD的译码指令和CML取反指令，将数据译码并取反后给Y11-Y14端口。 FEND是主程序结束指令。 这几部分程序为分台1的手动计分和分数显示程序，而分台2至分台8的程序与此相似。4.3抢答倒计时程序设计的流程图及其程序图4-3 抢答倒计时程序流程图抢答倒计时程序如下：一、5秒开始倒计时程序这部分程序是：在总电源开启，主持人按下开始抢答按钮时，（1）分台1-分台8无人抢答（即Y32-Y41未断开）情况下，倒计时从5秒开始倒计；（2）分台1-分台8在5秒的时间内有人抢答，则Y32-Y41必有一个断开，5秒倒计时自动中断。其中，DECP是一个自减指令，M8013是一个1秒脉

45、冲。二、倒计时结束处理及数据分离 这是一个动态扫描程序，其中有定时器T200和T201。在PLC中：（1）在定时器T0-T191中，K1=100ms，K10=1s；(2)在定时器T200-T245中，K1=10ms，K100=1s。此程序是当倒计数到00时，倒计时结束，同时蜂鸣器（Y53）响2秒，主持人按键（X1）触点M50被复位。= D450 K0为一个触点比较指令，意思为D450=0时，驱动后面的指令。倒计数信息在D450，除以10是对倒计时数据进行分离，D460倒计时十位，D461倒计时个位。三、显示倒计时程序此程序使用了BCD译码指令，是将D460（5秒倒计时十位数据）转变成BCD码存

46、于D470（BCD码的5秒倒计时十位数据），然后对D470各位取反，从Y24-Y27端口输出显示，此时输出一个选通脉冲Y31控制此时的数码显示器使其点亮。上面的程序为显示倒计时个位，分析与显示倒计时十位类同。四、10秒倒计时程序此段程序指的是：当总电源开启(M100),主持人按下开始抢答按钮（M50），分台1-分台8的其中一个分台抢答成功时，则Y32-Y41必有一个闭合，倒计时开始从10秒倒计。4.4蜂鸣器程序设计的流程图及其程序我设计的蜂鸣器在开始抢答、手动复位、抢答违规、回答超时、无人抢答和安静提示的情况下鸣叫2秒，流程图如下：图4-4 蜂鸣器程序流程图一、安静提示蜂鸣器程序此程序指的是当

47、主持人按下安静提示钮（X3）的同时，蜂鸣器（Y53）响2秒。其中X3与Y53并联，这是一个自锁程序，因为X3是一个按钮，按下后随即就断开了，所以要用自锁程序，才能使蜂鸣器响2秒后才停止。而开始抢答、复位、抢答违规的蜂鸣器程序与此程序相似。二、回答超时和无人抢答时的蜂鸣器程序 这个时候的蜂鸣器响是不需要按钮控制的，是由于回答超时（20秒）和无人抢答（10秒）时的倒计时到00时，蜂鸣器自动响2秒的程序。4.5时间显示程序设计的流程图及其程序分析图4-5 时间显示程序流程图时间程序分析如下：一、时钟数据分离程序 X21是时间开启开关，TRD 是PLC时钟读取指令，而TRD D50指的是读取PLC内部

48、时钟数据放到D50-D55中（即D50 年，D51-月，D52-日，D53-时，D54-分，D55-秒）。所以这段程序的意思是，当拨开时间开启开关后，读取PLC内部时钟数据放到D50-D55中。这段为时间数据分离程序。DIV为除法指令，DIV D50 K10 D60指令执行之后数据存储器D60存储年十位，D61存储年个位，同样的DIV D51 K10 D65、DIV D52 K10 D70、DIV D53 K10 D75、DIV D54 K10 D80、DIV D55 K10 D85等指令执行之后各存储器分别是D65存储月十位、D66存储月个位、D70存储日十位、D71存储日个位、D75存储时

49、十位、D76存储时个位、D80存储分十位、D81存储分个位、D85存储秒十位、D86存储秒个位。二、时间显示程序因为我在设计中将年月日与时分秒之间的显示时间间隔设置为10秒，所以这段指令是执行10秒间隔的。 = Dn Km是触点比较指令，指的是当Dn=m时。 是指当D0=7时，将D60中的数据放到D120中用来表示年十位。因为我用的PLC是晶体管型，所以要用CML指令将数据取反才可以进行译码。K1Y015指的是BCD译码器所连接的PLC端口号Y15、Y16、Y17、Y20。由此可知，这句指令的意思就是将D120中的数据取反后给Y15-Y20。而同样的月十/个位、日十/个位、时十/个位、分十/个

50、位、秒十/个位都按照这个方法进行编程。 4.6温度显示程序设计及分析4.6.1 FX2N-4AD-PT温度传感器输入模块概述温度传感器输入模块与PLC之间通过缓冲存储器交换数据，数据的读出与写入通过FROM/TO指令进行。一、FX2N-4AD-PT模块主要特性1.Pt100，3线，100，3通道。2.测量温度范围：-1000C-+6000C（分辨率0.20.30C），相应数字输出：-1000-+6000（11个数据位+1个符号位）。3.供电电源：模块内部模拟电路DC5V/30mA（可由PLC提供）；模块内部数字电路DC25V/50mA（可由PLC或外部提供）。4.占用FX2N扩展单元8个点，可

51、分配成输入或输出。二、模块的转换特性三、模块的缓冲存储器1.缓冲存储器共有1#-31#2.其中主要的BFM存储单元：#1-#4：CH1CH4的平均温度的采样次数（1-4096），默认值为8；#5-#8：CH1CH4在0.10C单位下的平均温度；#9-#12：CH1CH4在0.10C单位下的当前温度；#28：数字范围错误锁存。它锁存每个通道的错误状态，据此可检查传感器是否断开。#29：错误状态。 #30：识别号K2040。它存放在缓冲存储器BFM#30号中。在传输/接收数据之前，可以使用FROM指令读出特殊功能模块的识别码（或ID），以确认正在对此特殊功能模块的操作。4.6.2温度显示程序设计的

52、流程图及其程序图4-6 温度显示程序流程图温度程序如下：一、温度数据的取出及分离X22是开启温度开关，FROM K0 K9 D3 K1指的是将0号温度模块BFM 9号（当前温度CH1的缓冲存储器）放到PLC的数据存储器D3中调用一次。DIV是除法指令，这句指令指的是将D3中的数据除以10，商放入D10中，余数放入D11中。由此我们可以分离出温度的个位与十位数，将温度的十位数据放入D10中，温度的个位数据放入D11中。二、选通脉冲的产生（3/8译码器）3/8译码器我选用了74LS138，它有三个允许输入端，因而能简化级联合扩展所需的外加门电路或相反器的数量，组成一个24线的译码器不需加反相器。作

53、为分配器使用时其中一个允许输入端作为数据输入端。在时间和温度的设计中我用了4个2位的七段数码管，而这4个数码管需要8个选通脉冲。原需占用PLC的8个点数，选用了3/8译码器，就减少了4个PLC点数的使用。功能表见表4-2。 表4-2 74LS138功能表输入端输出端允许选择Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7G1 G2C A BH LL L L L H H H H H H H H LL L H H L H H H H H H H LL H L H H L H H H H H H LL H H H H H L H H H H H LH L L H H H H L H H H H LH L H H H H H H L H H H LH H L H H H H H H L H H LH H H H H H H H H H L 表中G2=G2A+G2B。 这段程序与与4/1