PLC六路搶答器課程設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 系別：系別：機(jī)電工程系機(jī)電工程系 專業(yè)：專業(yè)：機(jī)電一體化技術(shù)機(jī)電一體化技術(shù) 1 摘 要 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和文化實(shí)業(yè)的發(fā)展，在很多公開(kāi)競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合要求有 公正的競(jìng)爭(zhēng)裁決，諸如證券、股票交易及各種智力競(jìng)賽等，因此出 現(xiàn)了搶答器。最初的搶答器是由優(yōu)先權(quán)編碼器構(gòu)成的邏輯電路，其 運(yùn)算速度慢，線路復(fù)雜，可靠性不高，功能也比較簡(jiǎn)單，特別是當(dāng) 搶答路數(shù)很多時(shí)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)就更加困難。因此，一種能夠體現(xiàn)競(jìng)賽 的公開(kāi)、公平、公正性的知識(shí)競(jìng)賽搶答器成為一種需求。 本設(shè)計(jì)將以 plc 為核心設(shè)計(jì)了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖、程序指令、梯形圖 以及輸入輸出端子的分配方案，在保留了原始搶答器的基本功能的 同時(shí)又增加

2、一系列的實(shí)用功能并簡(jiǎn)化其電路結(jié)構(gòu)，其將以其控制方 便，靈活，只要改變輸入 plc 的控制程序，便可改變競(jìng)賽搶答器的 搶答方案，從而使得競(jìng)賽不斷完善其公平、公正性。 關(guān)鍵詞：plc；競(jìng)賽搶答器；七段譯碼器 目 錄 2 摘 要.i 1 緒論.1 1.1 課題研究背景.1 1.2 課程設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容.2 2 整體方案選擇.3 2.1 整體功能介紹.3 2.2 競(jìng)賽搶答器控制要求.3 3 硬件電路設(shè)計(jì).4 3.1 控制特點(diǎn)分析.4 3.2 外部接線圖.5 4 軟件設(shè)計(jì).6 4.1 i/o 地址分配.6 4.2 結(jié)構(gòu)流程圖.7 4.3 梯形圖設(shè)計(jì)與分析.8 4.4 系統(tǒng)源程序.11 5 程序調(diào)試及分析.1

3、2 5.1 程序運(yùn)行過(guò)程分析說(shuō)明.12 5.2 調(diào)試結(jié)果.12 總 結(jié).13 致 謝.14 參考文獻(xiàn).15 1 緒論 目前國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上已有很多類型的知識(shí)競(jìng)賽搶答器，其大致采 用模擬電路、數(shù)字電路、單片機(jī)或者 plc 芯片、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等 四類產(chǎn)品。 對(duì)于采用模擬電路或者數(shù)字電路的產(chǎn)品，其技術(shù)相當(dāng)成熟。但 是隨著功能的增多，電路也越復(fù)雜，并且成本偏高，故障率高，顯 示方式簡(jiǎn)單或者沒(méi)有，無(wú)法準(zhǔn)確判斷搶按按鈕的行為，也不便于參 數(shù)調(diào)節(jié)及其功能的升級(jí)換代。 對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其程序簡(jiǎn)單，反應(yīng)靈敏，便于參數(shù) 調(diào)節(jié)及其功能的升級(jí)換代，但鑒于其必須配合計(jì)算機(jī)實(shí)用，可操作 性差，沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。

4、而對(duì)于科技飛速發(fā)展的今天，plc、單片機(jī)應(yīng)用的不斷深入， 帶動(dòng)了傳統(tǒng)控制檢測(cè)技術(shù)的不斷更新，并鑒于其本身具有的優(yōu)點(diǎn)， 以 plc、單片機(jī)為核心的部件成為主流。它對(duì)采樣獲得的各種搶答 信號(hào)進(jìn)行分析。但僅有搶答功能的搶答器已經(jīng)不能滿足當(dāng)今社會(huì)的 需要。該設(shè)計(jì)不但有搶答功能，而且還有一個(gè)計(jì)分系統(tǒng)，能分別對(duì) 四個(gè)選手進(jìn)行計(jì)分，并能夠?qū)Ψ謹(jǐn)?shù)進(jìn)行加、減。帶計(jì)分功能的智能 搶答器將會(huì)取代一般的智能搶答器，更好的服務(wù)于社會(huì)。 1.1 課程設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容 系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括硬件和軟件兩大部分，依據(jù)控制系統(tǒng)的工作 原理和技術(shù)性能，將硬件和軟件分開(kāi)設(shè)計(jì)。硬件設(shè)計(jì)部分包括電路 原理圖、合理選擇元器件、繪制線路圖，然后對(duì)硬

5、件進(jìn)行調(diào)試、測(cè) 試，以達(dá)到設(shè)計(jì)要求。軟件設(shè)計(jì)部分，首先在總體設(shè)計(jì)中完成系統(tǒng) 總框圖和各模塊的功能設(shè)計(jì)，擬定詳細(xì)的工作計(jì)劃；然后進(jìn)行具體 設(shè)計(jì)，包括各模塊的流程圖，選擇合適的編程語(yǔ)言和工具，進(jìn)行代 碼設(shè)計(jì)等；最后是對(duì)軟件進(jìn)行調(diào)試、測(cè)試，達(dá)到所需功能要求。 2 2 競(jìng)賽搶答器控制要求 設(shè)計(jì)一個(gè)七段數(shù)碼管（簡(jiǎn)稱 led）顯示 6 隊(duì)的智力競(jìng)賽搶答器。搶 答器的外形結(jié)構(gòu)如圖 1-1 所示；總臺(tái)設(shè)有總臺(tái)開(kāi)關(guān)及定時(shí)復(fù)位按鈕 及指示燈，分臺(tái)按鈕及分臺(tái)指示燈，蜂鳴器（簡(jiǎn)稱喇叭） 。 圖 1-1 搶答器的外形結(jié)構(gòu)圖 3 (1)、系統(tǒng)上電后，持人在總臺(tái)單擊開(kāi)始按鈕后允許各隊(duì)搶答即搶答 有效。啟動(dòng)指示燈 亮蜂鳴器響

6、 2 秒。 （2） 、在搶答過(guò)程中 1-6 對(duì)任何一隊(duì)先按下各自的搶答按鈕 （sb1sb6）后該隊(duì)的指示燈亮（l1-l6） ，同時(shí) led 數(shù)碼管顯示 當(dāng)前對(duì)號(hào)，及蜂鳴器想起 2 秒并連鎖其他選手，繼續(xù)搶答無(wú)效。 （3）在有隊(duì)搶答的情況下，搶答器發(fā)出搶答信號(hào)定時(shí)器開(kāi)始計(jì) 時(shí)，搶答各隊(duì)必須在 120 秒內(nèi)完成搶答及答題;如果在 120 秒內(nèi)未完 成則作超時(shí)處理。 （4）120 秒后主持人對(duì)搶答狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)后單擊開(kāi)始按鈕清楚 顯示數(shù)碼系統(tǒng)又繼續(xù)允許各隊(duì)開(kāi)始搶答；直至又一個(gè)搶答先按下各 自的搶答按鈕。 （） 、燈光亮與音響信號(hào)的意義： 音響響秒啟動(dòng)指示燈亮開(kāi)始搶答 音響響秒某隊(duì)指示燈亮由某參賽隊(duì)正常

7、答題 注：各輸出端口統(tǒng)一采用直流電源 4 搶答器的控制特點(diǎn)分析： 智能競(jìng)賽搶答器通過(guò) plc 進(jìn)行控制，按要求進(jìn)行編程；其主要 輸入就是通過(guò)裁判員和參賽選手的按鈕，然后將信號(hào)傳遞給信息分 析中心 plc,plc 將根據(jù)信號(hào)作出相應(yīng)的回應(yīng)。 競(jìng)賽搶答器有 8 個(gè)輸入信號(hào)（即 8 個(gè)輸入按鈕 sb1-sb6 sd sr ）15 個(gè)輸出信號(hào)（即 y0-y6 七段顯示碼，y10-y15 六隊(duì)顯示，y16 蜂鳴器，y17 啟動(dòng)指示燈） 。 由上述可知，plc 共有 8 個(gè)輸入點(diǎn)，15 個(gè)輸出點(diǎn)。 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖如下圖 1-2 所示 3.2 外部接線圖 plc sd sr sb1 到 sb6 顯 示 器

8、 參賽隊(duì)號(hào)碼 指示燈數(shù) 碼管 蜂鳴器 圖 1-2 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)框圖 5 圖 3-2 plc 六路智能搶答器外部接線圖 分析：sd 代表“搶答開(kāi)始”按鈕對(duì)應(yīng)輸入寄存器 x0，sb1-sb6 代表 6 組參賽選手的常開(kāi)按鈕，分別對(duì)應(yīng) x1-x6,輸出寄存器 y0-y6 分別對(duì)應(yīng)顯示器 a-g,y10-y15 分別對(duì)應(yīng) 1-6 隊(duì)顯示；y17 為啟動(dòng)指示 燈，y16 為蜂鳴器，各輸出窗口統(tǒng)一采用直流 24v 電源。 6 4 軟件設(shè)計(jì) 4.1 i/o 地址分配 輸入分配 開(kāi)始搶答按鈕 sd x0 sr x1 sb1 x2 sb2 x3 sb3 x4 sb4 x5 sb5 x6 sb6 x7 復(fù)位按鈕

9、x1 輸出分配 數(shù)碼管顯示 a y0 數(shù)碼管顯示 b y1 數(shù)碼管顯示 c y2 數(shù)碼管顯示 d y3 數(shù)碼管顯示 e y4 數(shù)碼管顯示 f y5 數(shù)碼管顯示 g y6 蜂鳴器y16 啟動(dòng)指示燈 y17 1 隊(duì)顯示 y10 2 隊(duì)顯示 y11 3 隊(duì)顯示 y12 4 隊(duì)顯示 y13 7 5 隊(duì)顯示 y14 6 隊(duì)顯示 y15 七段譯碼管顯示器如圖所示 ab c d e f g 圖 4-1 七段譯碼管顯示器 其中顯示器 b、c 亮顯示數(shù)字 1；a、b、d、e、g 亮顯示數(shù)字 2；a、b、c、d、g 亮顯示數(shù)字 3；b、c、f、g 亮顯示數(shù)字 4；a、c、d、f、g 亮顯示數(shù)字 5；a、c、d、e

10、、f、g 亮顯示數(shù)字 6。 設(shè)置輔助繼電器 宣布開(kāi)始 m8000 定時(shí)器 t0 t1 8 程序設(shè)計(jì) 1 主程序，在主持人按下開(kāi)始按鈕 x0 時(shí)就進(jìn)入了各隊(duì)搶答的子程序， 主持人按下 x1 按鈕時(shí)對(duì) led 顯示各隊(duì)指示燈復(fù)位。 在按下 x0 調(diào)用子程序時(shí)，采用 y17 自鎖；如果沒(méi)有 y17 的自鎖， 當(dāng)主持人按下 x0 后，程序指針便進(jìn)入搶答子程序，當(dāng)執(zhí)行到 sret 返回指令便使程序指針?lè)祷刂鞒绦蚨危瑘?zhí)行 call 指令的下一條指 令，所以不能再執(zhí)行子程序了。搶答器程序只執(zhí)行了一個(gè)掃描周期， 這么短的時(shí)間供隊(duì)員搶答當(dāng)然是不夠的。所以在每個(gè)掃描周期中都 執(zhí)行子程序，可以達(dá)到搶答的目的。 2、

11、在子程序設(shè)計(jì)中，主要考慮用 led 顯示各隊(duì)的隊(duì)號(hào)，這里采用 由 plc 編制程序進(jìn)行譯碼，來(lái)控制 a-g 段。 假如參賽選手“1”號(hào)先搶答，需要將 led 的 bc 段點(diǎn)亮，其對(duì)應(yīng)的 數(shù)字編碼見(jiàn)表 1-4 顯示 數(shù)字“1”對(duì)應(yīng)的編碼應(yīng)該是十六進(jìn)制數(shù) h06 或十進(jìn)制的 k3 ,這里采用十六進(jìn)制數(shù)更為方便。 采用 mov 指令將 h06 送到 k2y0 中顯示驅(qū)動(dòng)相應(yīng)段發(fā)光二極管點(diǎn) 亮顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字，其余參賽選手的對(duì)號(hào)顯示于此類似，用 set 指 令隊(duì)各參賽選手的指示燈位置進(jìn)行保持，由于搶答要求一旦一人先 搶答其余各隊(duì)參賽選手再搶答無(wú)效，所以在每隊(duì)的搶答程序中傳入 其余五隊(duì) 的常閉觸電以實(shí)現(xiàn)相

12、互之間的互鎖。 搶答器的傳送數(shù)據(jù) 顯示數(shù)字十六進(jìn)制 gfedcba 1h060000110 2h5b1011011 3h4f1001111 4h661100110 5h6d1101101 6hdd1111101 9 4.3 梯形圖設(shè)計(jì)與分梯形圖設(shè)計(jì)與分 10 圖 4-3 梯形圖 11 指令表 13 14 15 16 程序調(diào)試 主程序：當(dāng)系統(tǒng)上電后，主持人在總臺(tái)控制臺(tái)單擊開(kāi)始按鈕 x0，允 許各隊(duì)人員開(kāi)始搶答，即各隊(duì)搶答有效。啟動(dòng)指示燈亮音響響 2 秒。 定時(shí)器 t0 開(kāi)始工作，定時(shí)器按鈕與復(fù)位按鈕并聯(lián)，即定時(shí)器起復(fù)位 作用。調(diào)用子程序 call 指令調(diào)用子程序 p0。fend 主程序結(jié)束。 在

13、子程序中，在任何一隊(duì)搶答成功在規(guī)定的時(shí)間內(nèi) t0=120s 內(nèi)完成 搶答和答題，如果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)為完成如上操作則視為搶答超時(shí)； 即 120s 后搶答器自動(dòng)復(fù)位進(jìn)行下一輪搶答直至又一隊(duì)搶答成功。如 果在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成搶答和答題完成，則主持人按下復(fù)位按鈕進(jìn) 行下一輪搶答；直至又一隊(duì)搶答完成。 在子程序中串入輔助繼電器 m8000 運(yùn)行監(jiān)視，當(dāng) plc 執(zhí)行用戶程序 時(shí) m8000 為 on 停止時(shí) m8000 為 off. 進(jìn)棧后執(zhí)行沒(méi)個(gè)隊(duì)的搶答程序，其余各隊(duì)的搶答按鈕 sb1-sb6 對(duì)應(yīng) 的輸出寄存 x2-x7 在程序設(shè)計(jì)中為了公平、公正的原則，在每隊(duì)的 搶答梯級(jí)中分別串聯(lián)了其余各隊(duì)的輸出

14、寄存器的常閉觸點(diǎn)，達(dá)到在 一隊(duì)搶答成功的前提下，其余各隊(duì)搶答無(wú)效。其中每隊(duì)的常開(kāi)觸點(diǎn) 都與蜂鳴器相連，即任何一隊(duì)搶答完成蜂鳴器都會(huì)響。 程序中在使用 set 置位指令，使搶答完成后使其輸出指示燈保持 on；sret 子程序返回指令，使程序返回到 call 指令的下一步執(zhí) 行。end 指整個(gè)程序結(jié)束。 1 總 結(jié) 經(jīng)過(guò)這半個(gè)學(xué)期的努力，在老師和同學(xué)的幫助下做完了這次 plc 的課程設(shè)計(jì)工作.由于自己知識(shí)的缺乏及能力的有限，仍沒(méi)有能 夠?qū)崿F(xiàn)像課題設(shè)計(jì)中那樣倒計(jì)時(shí)而且?guī)в新暪馓崾镜裙δ艿难a(bǔ)充與 完善。但是通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，我能運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決我在設(shè) 計(jì)中遇到的問(wèn)題，使自己的動(dòng)手能力和思考問(wèn)題的能

15、力得到了很大 的提高。在做設(shè)計(jì)的過(guò)程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這 些與我的設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識(shí)的 儲(chǔ)備量也有所增加。整個(gè)設(shè)計(jì)通過(guò)了軟件和硬件上的調(diào)試、仿真。 我想這對(duì)于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助的。在這次設(shè) 計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書(shū)本上理論 性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問(wèn)題不 但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。 但是，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設(shè)計(jì)過(guò) 程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問(wèn)題很不全面，自己的專業(yè)知識(shí)掌握的很不牢 固，所掌握的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之 處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。而且，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂 得了學(xué)習(xí)的重要性，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持和努力，這將為以后的學(xué)習(xí)做出了 最好的榜樣！同時(shí)，該設(shè)計(jì)也有不足之處，缺少了答題計(jì)分等功能。 我將會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中繼續(xù)學(xué)習(xí)。 17 致 謝 大三上學(xué)期不知不覺(jué)中就要結(jié)束了，在這段難忘的生活中， 有我許多美好的回憶。首先感謝感謝學(xué)校給我們提供這個(gè)能自 我展示的平臺(tái).感謝我的指導(dǎo)教師朱群峰老師，你從一開(kāi)始的論 文方向的選定，到最后的整篇設(shè)計(jì)論文的完成，都非常耐心的 對(duì)我進(jìn)行指導(dǎo)。給我提供了大量數(shù)據(jù)資料和建議，告訴我應(yīng)該 注意的細(xì)節(jié)問(wèn)題，細(xì)心的給我指出錯(cuò)誤，修改論文。謝謝我們 的任課老師羅