三路搶答器 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 論文報(bào)告

1、目 錄1 前 言.22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求.32.1 概述.32.2 設(shè)計(jì)要求.33 搶答器硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì).53.1 控制系統(tǒng)選取.53.2 控制系統(tǒng)的硬件組成.53.3 硬件I/O地址分配.63.4 硬件系統(tǒng)接線圖.63.5 PLC外圍硬件電路圖.73.5.1 .73.5.2三路搶答器的動(dòng)作流程圖.104 搶答器軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì). 114.1 整體設(shè)計(jì). 114.2 PLC控制程序. 114.2.5答題計(jì)時(shí).134.2.6.134.2.7 .144.2.8.144.2.9加減分操作.144.2.11.154.2.12分?jǐn)?shù)輸出.165 搶答器總程序.176.調(diào)試情況.217.設(shè)計(jì)體會(huì).2111 前

2、言目前國(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、PLC實(shí)用，可操作性差，沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。而對(duì)于科技飛速發(fā)展的今天，PLC、有的優(yōu)點(diǎn)，以PLC、單片機(jī)為核心的部件成為主流。傳統(tǒng)的普通搶答器主要存在一下缺點(diǎn)： 在一次搶答過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)超前違規(guī)搶答時(shí)，只能處理違規(guī)搶答信號(hào)，而對(duì)沒(méi)有違規(guī)的有效信號(hào)不能進(jìn)行處理，因而使該次搶答過(guò)程變?yōu)闊o(wú)效。 當(dāng)有多個(gè)違規(guī)搶答時(shí)，優(yōu)先編碼電路只能選擇其中一個(gè)，或利用搶答電件被固定，各路搶答信號(hào)的“競(jìng)爭(zhēng)”能力也被固定，因而本質(zhì)上也有優(yōu)先權(quán)。普通搶答器存在不公平性。 當(dāng)有多個(gè)違規(guī)搶答時(shí)，普通搶答器只能“抓住”其中一個(gè)違規(guī)者。因而極強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、使用方便

3、、體積小?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域，它以微處理器為核心，用編寫(xiě)的程序進(jìn)行邏輯控制、定時(shí)、記數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等，并通過(guò)數(shù)字量和模擬量的輸入/輸出來(lái)控制機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過(guò)程。PLC定的編程技術(shù)，更為重要的是要知道如何針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的需要選擇合適的PLC型號(hào)，然后進(jìn)行資源配置，設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)。感謝。由于在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在許多不足，希望老師同學(xué)指正。22 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求2.1 概述答題者所顯示的分?jǐn)?shù)加分或減分。三路智力搶答器有三個(gè)搶答按鈕 SB1SB3，最先按下按鈕有效，在此以后按1 所示。SB1SB2SB3123HAHL1HL2PLC控制器SB0SA開(kāi)始停止+-主持人圖1 2.2 設(shè)計(jì)要求1按下啟動(dòng)

4、按鈕（開(kāi)始搶答）后，若 10s 內(nèi)無(wú)人搶答，則搶答器自動(dòng)撤消2按下啟動(dòng)按鈕（開(kāi)始搶答）后，第一個(gè)按下按鈕的信號(hào)有效，其余信號(hào)（后按下的）無(wú)效，有效信號(hào)用燈光和聲音指示。3若有人搶答即按下任意一個(gè)搶答按鈕，從按下按鈕開(kāi)始計(jì)時(shí)，在答題時(shí)間（約 1min）完畢時(shí)，有燈光和聲音信號(hào)提示答題時(shí)間到。4三路搶答器應(yīng)有燈顯示和分?jǐn)?shù)值顯示，對(duì)答題正確或錯(cuò)誤者，在操作人員的控制下，可對(duì)其加 10 分或減 10 分。加分可達(dá)最大分值是 99 分，減分可達(dá)最少分值是 00 分。工作流程如圖 2 所示。a. 主持人提出問(wèn)題按下啟動(dòng)按鈕（開(kāi)始搶答）后，若10s 內(nèi)無(wú)人搶答，則有聲3音提示，說(shuō)明該題無(wú)人搶答，自動(dòng)作廢。b

5、. 主持人提出問(wèn)題在未按下啟動(dòng)按鈕（開(kāi)始搶答）之前搶答，則違規(guī)，搶答器報(bào)出違規(guī)信號(hào)，并作減分處理。c. 后按下的按鈕信號(hào)無(wú)效。d. 主持人按下計(jì)時(shí)按鈕，開(kāi)始計(jì)時(shí)。答題時(shí)間為1min，答題過(guò)程中有燈光提示時(shí)間，時(shí)間到并有聲音指示。e. 搶答器有數(shù)碼顯示器顯示各答題者的分?jǐn)?shù)，由主持人控制，答對(duì)者加10 分，答錯(cuò)者減 10 分，違規(guī)者扣 5 分，減分計(jì)算中若出現(xiàn)負(fù)分作 0 分處理。f. 答題完畢按下復(fù)位按鈕，恢復(fù)搶答器原始狀態(tài)，為下一輪搶答做好準(zhǔn)備。g.答題過(guò)程中燈光，音響的安排及注意事項(xiàng)如下：搶答有效：搶答者燈亮，控制臺(tái)綠燈（HL4）點(diǎn)亮 2s。10s 無(wú)人應(yīng)答：聲響，控制臺(tái)紅燈（HL5）亮及聲響

6、。違規(guī)：違規(guī)者燈亮，控制臺(tái)紅燈（HL5）亮及聲響答題過(guò)程：搶答者燈亮，控制臺(tái)綠燈亮，50s 后控制臺(tái)綠燈閃爍。答題時(shí)間到：搶答者燈亮，控制臺(tái)綠燈滅及聲響。按加分按鈕加 10 分，按減分按鈕減10 分，按違規(guī)減分按鈕減5 分，最高分為 90 分（違規(guī)情況下最高分為 95 0 分。聲響 1s。在搶答時(shí)間（10s）內(nèi)，除搶答者按下按鈕外，其他按鈕按下無(wú)效。只有答。若出現(xiàn)違規(guī)，則在按下違規(guī)減分按鈕后，再按復(fù)位才可進(jìn)入下一輪搶答。若無(wú)人搶答，控制臺(tái)綠燈點(diǎn)亮 2s，無(wú)需按下復(fù)位按鈕自動(dòng)進(jìn)入下一輪搶答。在上述具體的要求下，完成硬件電路的制作和接線，PLC 控制程序的設(shè)計(jì)及聯(lián)機(jī)調(diào)試，直至滿足要求。43 搶答器

7、硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 控制系統(tǒng)選取采用的控制系統(tǒng)進(jìn)行了全面的分析對(duì)比?？删幊炭刂破鳎≒LC）是由工業(yè)微型計(jì) 序、周期性工作的特征，從應(yīng)用角度看可編程控制器具有如下特點(diǎn)：1、可靠性高2、體積小3、通用性好4、使用方便3.2 控制系統(tǒng)的硬件組成白。其硬件組成結(jié)構(gòu)圖如圖 3 所示:FX2N-80MR主持人輸入信號(hào)搶答輸入信號(hào)組別顯示輸出信號(hào)圖3 5 根據(jù)任務(wù)要求及所選FX3U-80MR和其他硬件（電鈴，燈，七段數(shù)碼顯示管）PLC的I/O地址分配如圖4表1三路智力搶答器輸入輸出口分配表PLC輸出點(diǎn)Y12主持人復(fù)位/停止開(kāi)關(guān) X0SB0第1號(hào)搶答按鈕(SB1) X1第2號(hào)搶答按鈕(SB2) X2第3號(hào)搶答

8、按鈕(SB3) X3主持人按搶答開(kāi)始按鈕SB4主持人加分按鈕(SB5)主持人減分按鈕(SB6) X6X103.4 硬件系統(tǒng)接線圖的46SB0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB7SB8ABCDHL1HL2HL3HL4HL5+圖4SB3分別對(duì)應(yīng)三個(gè)參賽對(duì)號(hào)，輸入點(diǎn)分別X4、X5、X6。SB0為搶答的復(fù)位按鈕，對(duì)應(yīng)輸入點(diǎn)為X0。數(shù)碼管顯示輸出點(diǎn)為與數(shù)碼管采用串電阻直接連接方式。 Y4-Y11 為各譯碼器的鎖存端子。Y12-Y16為信號(hào)燈的輸出。Y17為蜂鳴器輸出。3.5 PLC外圍硬件電路圖53.5.1 CD4511 是一個(gè)用于驅(qū)動(dòng)共陰極 LED （數(shù)碼管）顯示器的 BCD 碼七段碼譯碼器，特

9、點(diǎn)如下：7具有BCD轉(zhuǎn)換、消隱和鎖存控制、七段譯碼及驅(qū)動(dòng)功能的CMOS電路能提供較大的拉電流?？芍苯域?qū)動(dòng)LED顯示器。其功能介紹如下：BI：4腳是消隱輸入控制端，當(dāng)BI=0 時(shí)，不管其它輸入端狀態(tài)如何，七段數(shù)碼管均處于熄滅（消隱）狀態(tài)，不顯示數(shù)字。LT：3腳是測(cè)試輸入端，當(dāng)BI=1，LT=0 時(shí)，譯碼輸出全為1，不管輸入壞。狀態(tài)如何，七段均發(fā)亮，顯示“8”。它主要用來(lái)檢測(cè)數(shù)碼管是否損DCBALE：鎖定控制端，當(dāng)LE=0時(shí)，允許譯碼輸出。 LE=1時(shí)譯碼器是鎖定保持狀態(tài)，譯碼器輸出被保持在LE=0時(shí)的數(shù)值。A1、A2、A3、A4、為8421BCD碼輸入端。a、b、c、d、e、f、g：為譯碼輸出端

10、，輸出為高電平1有效。CD4511的內(nèi)部有上拉電阻，在輸入端與數(shù)碼管筆段端接上限流電阻就可工作。CD4511的引腳CD4511LED。其引腳圖如3-2所示。各引腳的名稱：其中7、1、2、6分別表示A、B、C、D；5、4、3分別表示LE、分別表示分別表示的是8圖5PLC外圍硬件電路圖93.5.2YNNNYYNYYNYN4 搶答器軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 整體設(shè)計(jì)根據(jù)PLCPLC控制PLC配置都可運(yùn)行。該系統(tǒng)本著簡(jiǎn)單易懂、可靠性強(qiáng)、適應(yīng)性強(qiáng)等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)。在搶答時(shí)只需按動(dòng)按鈕即可數(shù)碼管在系統(tǒng)程序的控制下自動(dòng)顯示組號(hào)以及倒計(jì)時(shí)時(shí)間。安全、可靠、省時(shí)、省力、價(jià)格便宜?？刂栖浖?yīng)用GX-developer控制

11、流程框圖如圖5條件下才能進(jìn)行自動(dòng)運(yùn)行程序，當(dāng)中充分應(yīng)用各個(gè)過(guò)程的互鎖來(lái)保證系統(tǒng)的安全。4.2 PLC控制程序?yàn)榱司幊探Y(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)單、明了在主程序中引用了中間繼電器，X4X6分別為三組選手的搶答信號(hào)，同時(shí)我們用中間繼電器M1,M2,M3,M10,M51,M52進(jìn)行自鎖X1按鈕用以搶答開(kāi)始，X1按鈕為復(fù)位按鈕。4.2.1 開(kāi)機(jī)之后執(zhí)行以下步驟:復(fù)位D10D12(答題者分?jǐn)?shù)寄存),T10T24（延時(shí)Y004Y007(鎖存數(shù)碼管)。手動(dòng)復(fù)位基本一致，只是D10D12沒(méi)有復(fù)位。114.2.2 主持人按下開(kāi)始按鈕,X004 接通,M11(搶答信號(hào))接通。違規(guī)程序不執(zhí)行指M10 接通，進(jìn)而觸發(fā)后續(xù)聲光響應(yīng)。M1

12、2 為正常搶答信號(hào)，當(dāng) M12 接通時(shí)，違規(guī)程序不執(zhí)行。4.2.3 主持人按下開(kāi)始按鈕后即接通 M11 后，選手才能進(jìn)行正常搶答。選手按下?lián)尨鸢粹o，觸發(fā)自己的燈亮和復(fù)位M12，同時(shí)M10 和 M12 進(jìn)行互鎖。程序不執(zhí)行其他答題者搶答，也不執(zhí)行違規(guī)程序。4.2.4 主持人按下開(kāi)始按鈕后，M11 接通，觸發(fā)計(jì)時(shí)器 T10，10s 后接通 M13(搶答超時(shí)信號(hào))并觸發(fā)計(jì)時(shí)器T11,2s后復(fù)位M11,回到搶答初始階段,M13也因此復(fù)位,加入 M12(有效搶答信號(hào))進(jìn)行互鎖。124.2.5答題計(jì)時(shí)按下開(kāi)始計(jì)時(shí)按鈕X007分別計(jì)時(shí)50s,60s, 為計(jì)分信號(hào)，執(zhí)行完判斷答案程序后，計(jì)分時(shí)程序停止。4.2

13、.6 1）主持人按下開(kāi)始計(jì)時(shí)按鈕后，T12 計(jì)時(shí)器 50S 后，觸發(fā) M8013，使綠燈閃爍。2）有效答題后，M12 接通，綠燈亮。3）開(kāi)始計(jì)時(shí)后 M15 接通，綠燈亮。4）有選手搶答，M13 接通，綠燈亮。134.2.7 觸發(fā)蜂鳴器條件：1）選手有效答題后M12接通。2）搶答超時(shí)后M13接通。3）有選手違規(guī)時(shí)M10接通。4）計(jì)時(shí)結(jié)束后T13接通。T24計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)1s，1s后T24斷開(kāi)，蜂鳴器斷開(kāi)。4.2.8當(dāng)選手違規(guī)時(shí)，M10接通，使紅燈亮。4.2.9以1號(hào)選手加分為例，Y012在正常搶答時(shí)已經(jīng)接通。這時(shí)支持人按下X005加分按鈕，利用ADDP進(jìn)行加10分。分?jǐn)?shù)寄存于D10中。減分與違規(guī)減分

14、同理。不過(guò)在違規(guī)減分加入M10接通，中斷答題計(jì)時(shí)。違規(guī)減分只在違規(guī)時(shí)進(jìn)行，操作后復(fù)位144.2.10加減分操作信號(hào)當(dāng)主持人按下加分按鈕 X005,減分按鈕 X006,違規(guī)減分按鈕 X010 時(shí),接通M38,觸發(fā)計(jì)時(shí)器 T14 和后續(xù)分?jǐn)?shù)比較步驟。比較步驟在 0.5s 內(nèi)完成。4.2.11 當(dāng)主持人加減分時(shí)，M38 接通。以 Y012-Y014 接通為條件。把 3 位選手對(duì)應(yīng)的分?jǐn)?shù) D10-D12 存入 D13，用 D13 進(jìn)行比較。當(dāng)分?jǐn)?shù)等于 100 時(shí)返回 90，當(dāng)分?jǐn)?shù)等于 105 時(shí)返回 0 時(shí)返回 154.2.12分?jǐn)?shù)輸出以第 1 名選手答題為例子，當(dāng)選手搶答接通 Y012，主持人加減分操作接通M38。對(duì)寄存在D10 的分?jǐn)?shù)進(jìn)行譯碼。復(fù)位高位鎖存，輸出BCD 碼高位。觸發(fā)計(jì)時(shí)器 T15,0.1s 后置位高位鎖存，再觸發(fā)計(jì)時(shí)器 T16,0.1s 后復(fù)位低位鎖存，輸出 BCD 低位并觸發(fā)計(jì)時(shí)器 T17,0.1s 后置位低位鎖存。165 搶答器總程序171819206.調(diào)試情況1. 按下?lián)尨鸢粹o后，開(kāi)始計(jì)時(shí)，10s后無(wú)人搶答，則聲音提