PLC六路抢答器课程设计

1、 毕业设计说明书毕业设计说明书 系别：系别：机电工程系机电工程系 专业：专业：机电一体化技术机电一体化技术 1 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

2、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 2 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.1

3、2 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 1 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。

4、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

5、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 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 3 (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

6、 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 （sb1sb6）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。 （） 、灯光亮与音响信号的意义： 音响响秒启动指示灯亮开始抢答 音响响秒某队指示灯亮由某参赛队正常

7、答题 注：各输出端口统一采用直流电源 4 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 3.2 外部接线图 plc sd sr sb1 到 sb6 显 示 器

8、 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 5 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。 6 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

9、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 7 5 队显示 y14 6 队显示 y15 七段译码管显示器如图所示 ab 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

10、、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 8 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、

11、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

12、互之间的互锁。 抢答器的传送数据 显示数字十六进制 gfedcba 1h060000110 2h5b1011011 3h4f1001111 4h661100110 5h6d1101101 6hdd1111101 9 4.3 梯形图设计与分梯形图设计与分 10 图 4-3 梯形图 11 指令表 13 14 15 16 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

13、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

14、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。 1 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

15、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。 17 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