三路智力抢答器PLC控制

1、1 / 50佛山科学技术学院课程设计任务书_专业_年级_ 班1设计题目三路抢答器的PLC控制2主要内容该抢答器作为智力竞赛的品判装置，根据应答者 抢答情况自动设定答题时间，并根据答题情况用灯 光、声音显示其答题正确、错误及违规，在主持人 的操作下，对答题者所显示的分数值进行加分、减 分或违规扣分。3具体要求1.主持人提出问题按下启动按钮（开始抢答）后，若10s内无人抢答，则有声音提示，说明该 题无人抢答，自动作废。2.主持人提出问题在未按下启动按钮（开始抢 答）之前抢答，则违规，抢答器报出违规信号， 并作减分处理。2 / 503.主持人提出问题按下启动按钮（开始抢答） 后，第一个按下按钮的信号

2、有效，后按下的按钮 信号无效。4.主持人按下计时按钮，开始计时。答题时间为1min，答题过程中有灯光提示时间，时间到并有 声音指示。5.抢答器有数码显示器显示各答题者的分数，由 主持人控制，答对者加10分，答错者减10分， 违规者扣5分，减分计算中若出现负分作0分处 理。6.答题完毕按下复位按钮，恢复抢答器原始状 态，为下一轮抢答做好准备。答题过程中灯光、音响的安排及注意事项见课程设计指导书在上述具体的要求下，完成硬件电路的制作和接线，PLC控制程序的设计及联机调试，直至满 足要求。4进度安排3 / 501.理解课程设计内容及设计要求，查阅资料（第 一周的星期一）。2.PLC外围硬件电路的制作

3、和接线，构思设计方 案（第一周的星期二至星期三）。3.PLC控制程序设计、程序调试及系统的总体调 试，撰写课程设计报告（第一周的星期四至第二 周星期四）。4.课程设计答辩、批改设计报告，登载成绩（第 二周星期五）。5完成后应上交的材料PLC外围硬件连接电路、程序清单及课程设计总 结报告。6总评成绩指导教师 _ 签名日期 _ 年_ 月4 / 50日系主任_ 审核日期_ 年_ 月日目录摘要.0一、系 统 设 计 及 要求.1二、硬件设5 / 50示. .6三、设计. 72.2.3八字数2.2.4CD45112.2.5数码管管4介2.12.242.2.1三 菱PLC可 编2.2.2控制及6 / 50

4、3.1I/O端口. .73.2主流程图83.2.0梯 形 图 说明.93.2.1元件说明103.2.2初 始 化 程序113.2.3违 规 抢 答 程 序 及 警 报 灯 程序.113.2.4启 动 按 钮 及 无 人 应 答 程序.127 / 503.2.5有 效 抢 答 与 违 规 时 抢 答 者 灯 亮 程 序123.2.6控 制 台 绿 灯 点 亮 程序.133.2.7计时程序.133.2.8有 效 加 减 法 程序.143.2.9违 规 减 法 程序.153.2.10防过违规程序及违规时单次减分、输出控制程序.163.2.11输 出 显 示 程8 / 50序.163.2.12复位.1

5、83.4调 试 时 的 出 错 及 解 决 方案.18四、个人总结.19参考文献.20附录219 / 50摘要近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断 更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高 的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。本次设计是利用PLC(Programmable LogicController)对PLC控制智力抢答器进行控制。首 先，拿到这个题目之后，我对本次设计进行了初步 的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思 路，然后仔细分析PLC控制的三路智力抢答器的工 作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主 要需要完成主持

6、人的控制、选手的抢答、计时及计 分输出显示功能等。该抢答器可作为智力竞赛的评判装置。可根据 应答者抢答情况自动设定答题时间，并根据答题情 况用灯光、声音显示其回答正确或错误， 在工作人 员操作下对答题者所显示的分数加分或减分。关键词 ：智能控制;三路抢答器;PLC;计分10 / 50、系统设计内容及要求1.1抢答器功能：三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1SB3最 先按下按钮有效，在此以后按下的按钮无效，伴有 灯光、声音指示，并开始计时（答题时间），计时 时间到（答题给定的时间），声音提示停止答题。 如果抢答者答题正确或错误，主持人或操作员按下 加分键或减分键，将对显示分数值加分或减分。该 控制

7、器组成框图如图1-1所示。- 2 - / 50图1-11.2抢答器设计要求1.2.1抢答规则1.主持人提出问题按下启动按钮 （开始抢答）后， 若10s内无人抢答，则有声音提示，说明该题 无人抢答，自动作废。2.主持人提出问题在未按下启动按钮（开始抢 答）之前抢答，则违规，抢答器报出违规信号，并 作减分处理。3.主持人提出问题按下启动按钮（开始抢答） 后，第一个按下按钮的信号有效，后按下的按钮信 号无效。4.主持人按下计时按钮，开始计时。答题时间为1min，答题过程中有灯光提示时间，时间到并有声音指示5.抢答器有数码显示器显示各答题者的分数，由 主持人控制，答对者加10分，答错者减10分，违 规

8、者扣5分，减分计算中若出现负分作0分处理。- 3 - / 506.答题完毕按下复位按钮，恢复抢答器原来状 态，为下一轮抢答做好准备。7.在抢答时间（10s）内，除抢答者按下按钮 外，其它按钮按下无效。只有在答题者回答问题且 按下加分或减分按钮后，再按复位按钮才能进入下 一轮抢答。8.若出现违规，只有在按下违规减分按钮后，再 复位才能进入下一轮抢答。9.若无人抢答，控制台绿灯点亮2s后，无需按 下复位按钮自动进入下一轮抢答。1.2.2控制台，抢答者灯光，声响说明1.抢答有效:抢答者灯亮、控制台绿灯及声响。2. 10s无人应答:声响、控制台绿灯（HL4）点亮2s。3.违规:违规者灯亮、控制台红灯（

9、HL5）亮及声 响。- 4 - / 504.答题过程:抢答者灯、控制台绿灯亮，50s后 控制台绿灯闪烁。5.答题时间到:抢答者灯亮，控制台绿灯灭及声 响6.声响时间为1s。1.2.3加减分，违规扣分说明 抢答器由数码显示器显示每个答题者的分数，由主 持人控制。1.答对者加10分，答错者减10分，违规者扣5分。2.减分计算中若出现负分作0分处理。3.按加分按钮加10分，按减分按钮减10分，按违规减分按钮减5分，最高分为90分（违规情况 下最高分为95分），最低分0分。二、硬件设计2.1硬件组成框图PLC输入主持 人 输输出抢答者输- 6 - / 50图.2-12.2硬件选取221三菱PLC可编程

10、控制器在本系统中，采用的是FX2N系列的可编程控制器，它由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功 能单元构成。便小型的编程设计所用。2.2.2控制及显示模块该模块主要由9个按钮、I/O输入输出口、6个数码显示管及6个CD4511芯片焊接在电路板上。- 7 - / 50该模块主要由导线与PLC的输入输出触点、COM端相连接。使得我们可以方便地在按钮板块上实现SB0（复位X0）、SB1（1号抢答X1）、SB2（2号抢答X2）、SB3（3号抢答X3）、SB4（开始X4）、SB5（加分X5）、SB6 （减分X6）、SB7 （计时X7）、SB8 （违规X10）等按钮的功能。2.2.3八字数码管本显示电路主

11、要由CD4511译码器、LED数码 管、电阻和直流电源四部分组成。显示时候只要将CD4511的AB、C、D端输入的BCD码，通过译 码、锁存和驱动，以十进制数在七段显示数码管中 显示。2.2.4 CD4511简介CD4511主要端子介绍如下：-8 - / 501锁存部分有四位存储锁电路，由锁存允许端LE控制锁存，当LE=“O”时，锁存器直通，输出端随AD端变化；当LE=“1”时，锁存器 锁定，输出端保持不变。2熄灭控制端BI，当BI=“O”时，译码器输出全为“0”，即数码管熄灭。3输出驱动部分是具有较大电流输出的NPN双极型晶体管，当推动LED数字显示器件时，一定要加限流电阻，限流电阻约200

12、Q,由等测试输入端LT,可测试数码管的七段。当LE=“0”时，显示数8,即各段均亮，贝V正常。Q当输入的B二 为“0”， 数码管熄灭。CD4511管脚逻辑图如下图3-3-1所示。-9 - / 50225数码管显示电路图2-2COMXDXIX2X3汇 4XJXJ6X7X10图2-3外围硬件连gc-s IIigcffi 1H=* KUS. 1IjDOC .u-1主一J2-tl-L螳唱器-10 - / 50图2-4-11- / 50三、设计方案3.1 I/O端口3.1.1硬件与PLC对应端口地址硬件输入模块PLC对应触点复位按钮SBOX01号抢答按钮SB1X12号抢答按钮SB2X23号抢答按钮SB3

13、X3开始按钮SB4X4加分按钮SB5X5减分按钮SB6X6计时按钮SB7X7违规减分按钮SB8X101号指示灯HL1Y122号指示灯HL2Y133号指示灯HL3Y14控制台绿灯HL4Y15违规指示灯HL5Y16蜂鸣器Y17显示电路板Y0Y11表3-13.1.2 I/O端子接线图ABCD为译码器公共输入端LE 依次为 6块译码器的锁-13-/50图3-13.2主流程图-14 - / 50-15-/50加减分显-复位图3-2-16-/503.3梯形图说明3.3.1元件说明符号作用M0按下启动按钮标志M1抢答有效标志M2正在进行答题标志M10, M160中间寄存器，临时存储数据D0,D2每组分数的十

14、位数的数据寄存器D3,D5每组分数的个位数的数据寄存器C0控制初始化赋值的次数为 1 次C1控制答题时间最后 10s 的控制台绿灯闪烁次数C2控制提前答完时自动断开计时C3控制违规减分及其输出的次数为 1 次C4,C6锁定违规者C7违规减分的输出控制C8,C10防止过违规表3-2.元件说明图3-3322初始化程序coKOKOKO器CO控制D3DID23.2.3违规抢答程序及警报灯程序no xooi ca推II外K1弊)K111H LH Lr *M101I I皿D3KED3IIIMl 0SI IK1MJ0KCM103I IM：03T 1D3KBD3lSUBDOKIDI13210防过违规程序及违规

15、时单次减分、输出控制程序当按下违规减分按钮之后，未复位之前，再次按下抢答器行为视为无效输入行为；计数器C3控制违规减分程序及输出控制程序在复位前只能单次执行；计数器C8 C9 C10是避免当有违规行为时，并且已经进行了违规减分按钮，但未复位之前，没有违规者按下抢答器为无效输入;MOC3 XOIO TOL245。W c?RST C7指令为违规减分输出显示开始指令。7012-25 - / 50 -H-YOlt C3 X010II-11-KIKIKI(egKl- 26 - / 50图3-143.2.11输出显示程序当赋初始值或者一轮输出分数后，C7计1，不清 零，只有在有违规情况下，按下违规减分按钮

16、C7清零复位，从而实现控制违规减分的输出显示及输 出显示次数；-27 - / 50T20为Y04置0、输出显示延时1msT21为Y04置1延时1ms从而避免第二个输出的数字影响前面一个数码管的显示；T20T22-*SEI-28 - / 50那一|卜图3-15KIT23-29 - / 50图3-16输出显示最后一个计时器T30计时后，计时器自动复位-ZRST T20 T30C7控制违规减分的输出显示及输出显示次数；co-ZK5ThUmi 50017严55TciC6- zssr匚ECllJ3.2.12复位图3-173.4调试时的出错及解决方案ERSTT2OYOUraoK1TOO- 30 - / 5

17、01.灯、蜂鸣器没有动作，是由于PLC输出端的CO暇有接VCC端 口；2按下加减按钮时，被加数或者被减数，直接 被加到9或者被减到0，是由于按下加减按钮，加 法指令或者减法指令被多次执行，解决方法才用加 法上升沿有效或者减法上升沿有效指令；3.当主持人按错加减法时，无法复原回原来分 数，采用计时后，可以多次按下加减法按钮，并使 之有效，可以多次输出；4.当按下违规减分按钮后，未复位前，再次按 下违规减分按钮时，违规减分指令不再执行，但可 以输出显示指令再次执行，解决方法：当违规减分 输出已经执行一次，采用计时器C3计1，用来断 开X10的通电状态.；5.显示输出时，出现无法锁存，所有数码管显

18、示的数字为最后一个输出的数字，是由于Y4、Y5、Y6 Y7、Y10在执行置零后没有恢复置1;6.显示输出时，经常无端出现置零现象，在电 脑上已经锁- 31 - / 50存了，无法改变数字，是由于输出显示 程序太过于复杂，程序不稳定导致，继续进行程序 优化、简化可以解决。四、个人总结通过这次设计实践。我学会了plc的基本编程方 法，对plc的工作原理和使用方法也有了更深刻的 理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素 质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都 是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到plc中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符 合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对plc的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。此次设计以分组的方式进行，我们做的是三路智 力抢答器的- 32 - / 50plc控制系统。由于平时大家都是学理 论，没有过实际开发设计的经验，拿到的时候都不 知道怎么做。但通过各方面的查资料并学习。我们 基本学会了plc设计的步聚和基本方法。分组工作 的方式给了我与同学合作的机会，提高了