PLC课程设计竞赛抢答器的设计.docx
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PLC课程设计竞赛抢答器的设计
课程设计任务书及成绩评定
设计题目竞赛抢答器的设计
设计任务书
一、设计的主要内容（技术指标）与要求
（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（SB1—SB6）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。
二、进度安排
序号
内容
所用时间
1
下达设计任务书，熟悉设计系统任务和要求
1天
2
查阅资料，熟悉硬件、软件
2天
3
系统方案设计
2天
4
详细设计
3天
5
撰写论文
1天
6
课程设计检查
1天
合计
10天
成绩评定
设计成绩：
指导老师：
（签字）年月日
摘要1
关键字1
Abstract1
Keywords1
1.绪论2
课程设计研究内容2
竞赛抢答器操纵要求2
2.系统总方案设计3
设计要求3
方案分析3
3
系统结构框图设计3
流程图设计4
I/O分派表6
硬件电路图7
数码管显示部份8
依照设计要求梯形图设计9
13
调试进程总结14
展望后续15
参考文献16
竞赛抢答器的设计
摘要：
随着我国经济和文化实业的进展，在很多公布竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各类智力竞赛等，因此显现了抢答器。
最初的抢答器是由优先权编码器组成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，靠得住性不高，功能也比较简单，专门是当抢答路数很多时，实现起来就加倍困难。
因此，一种能够表现竞赛的公布、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、梯形图和输入输出端子的分派方案，在保留了原始抢答器的大体功能的同时又增加一系列的有效功能并简化其电路结构，其将以其操纵方便，灵活，只要改变输入PLC的操纵程序，即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。
关键字：
PLC；竞赛抢答器；七段译码器
DesignOfContestResponter
StudentmajoringinAtomationNameYangchongtao
TutorShenyong
Abstact:
WiththedevelopmentofChina'seconomyandcultureindustry,inmanypublicoccasionsrequireafaircompetitioncompetitionaward,suchassecurities,stocktradingandvariousintelligencecontest,hencetheresponder.Responderfirstlogiccircuitiscomposedofapriorityencoder,theoperationspeedslow,circuitcomplexity,reliabilityisnothigh,thefunctionissimple,especiallywhentheanswerwayalot,itismoredifficulttoachieve.Therefore,onecanreflecttheraceopen,fair,justiceknowledgecontestResponderbecomeademand.
ThisdesigntakesPLCasacoredesignofthesystemstructurediagram,programinstructions,ladderdiagramaswellasinputandoutputterminalassignment,whileretainingthebasicfunctionsoftheoriginalresponderandaseriesofpracticalfunctionsandsimplifythecircuitstructure,thecontrolisconvenient,flexible,aslongasthechangecontrolprocedureinputPLC,responderschemecanchangethecontestResponder,whichmakesthecompetitionandconstantlyimproveitsfairness,impartiality.
Keywords:
PLCRaceresponderThesevensegmentdecoder
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，其大致采纳模拟电路、数字电路、单片机或PLC芯片、运算机操纵系统等四类产品。
关于采纳模拟电路或数字电路的产品，其技术相当做熟。
可是随着功能的增多，电路也越复杂，而且本钱偏高，故障率高，显示方式简单或没有，无法准确判定抢按按钮的行为，也不便于参数调剂及其功能的升级换代。
关于运算机操纵系统来讲，其程序简单，反映灵敏，便于参数调剂及其功能的升级换代，但鉴于其必需配合运算机有效，可操作性差，没有取得普遍的应用。
而关于科技飞速进展的今天，PLC、单片机应用的不断深切，带动了传统操纵检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优势，以PLC、单片机为核心的部件成为主流。
它对采样取得的各类抢答信号进行分析。
但仅有抢答功能的抢答器已经不能知足现今社会的需要。
该设计不但有抢答功能，而且还有一个计分系统，能别离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样的智能抢答器，更好的效劳于社会。
课程设计研究内容
系统设计要紧包括硬件和软件两大部份，依据操纵系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。
硬件设计部份包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。
软件设计部份，第一在整体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作打算；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择适合的编程语言和工具，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。
竞赛抢答器操纵要求
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按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）。
（1）、系统上电后，持人在总台单击开始按钮后许诺各队抢答即抢答有效。
启动指示灯
亮蜂鸣器响2秒。
（2）、在抢答进程中1-6对任何一队先按下各自的抢答按钮（SB1—SB6）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）在有队抢答的情形下，抢答器发出抢答信号按时器开始计时，抢答各队必需在120秒内完成抢答及答题;若是在120秒内未完成那么作超时处置。
（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许诺各队开始抢答；直至又一个抢答先按下各自的抢答按钮。
（５）、灯光亮与音响信号的意义：
１．音响响２秒＋启动指示灯亮 开始抢答
２．音响响２秒＋某队指示灯亮 由某参赛队正常答题 注：
各输出端口统一采纳直流２４Ｖ电源
2系统整体方案设计
设计要求
1.由五组竟猜抢答，当主持人按下开始抢答按钮后，五组选手开始抢答，数码管开始显示九秒倒计时。
2.若是在九秒内无人抢答该题作废，再按抢答键无效；在抢答时刻内若是有人抢答，抢答成功的选手的台前闪烁对应组号码，并报警鸣音，闪烁3秒后组号常亮，抢答成功后，开始进行答题倒计时30秒，在有效答题时刻内能够对对应组进行计分，有显示分数和总场积存分数的功能。
当这次答题终止后，主持人次按复位键后，开始进行新一轮抢答。
3.五组中，第一组两个按纽任一个抢先按下有效，第二组两个按纽同时抢先按下有效，其他组一个按纽抢先按下有效。
方案分析
抢答器设计是一个经典问题，有很多方式能够实现，能够采纳数字电路，单片机系统，PLC系统来实现，相较之下PLC实现具有靠得住性高，设计简单等特点。
由于系统有起动和停止选项，为了简单明了，将系统工作状态信号用辅助继电器M6来表示。
关于抢答部份，当X1-X7七个输入按钮中的某一个或两个按下以后，系统应该记录其状态，若是采纳指示灯形式表示，能够直接将其输出给输出继电器Y，可是由于咱们采纳数码管输出显示，输出继电器部份已经被占用，因此此处咱们采纳辅助继电器M1-M5来记录抢答结果。
由于抢答是按钮为了信号长期有效，还需要将其自锁，又由于任何时刻，只有一组抢答有效，因此各辅助继电器又要进行互锁。
3操纵原理及具体设计方案
系统结构框图设计
知识竞赛抢答器通过PLC进行按操纵要求编程，其要紧的输入确实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将依照信号作出相应的响应。
知识竞赛抢答器有十个输入信号（即十个按钮），十六个输出信号（即一个音响信号，其余为数码管输出信号）。
本次设计可大致分为3大部份：
抢答部份、倒计时及其显示部份、计分及其显示部份。
在抢答设计中，确信要有自锁和互锁操纵，自锁是为了维持信号长期有效，互锁是为了对组间互不阻碍；在倒计时显示部份中，要紧采历时刻继电器和mov指令来实现；计分环节是本次设计的难点，采纳计数器累计计数，然后转换为BCD码再送入辅助继电器，再将段码送入数码管实现显示数字功能。
系统操纵结构框图如以下图3-1所示：
PLC
控
制
器
主持人控制按钮
选手抢答按钮
指
示
灯
报警
选手抢答号显示
计分显示倒计时显示
图系统结构框图
.流程图设计
当裁判按下开始按钮时，五个参赛对处于抢答状态，假设是一号参赛队先抢到题目，PLC先判定抢答是不是成功，假设成功，那么进行下一部看是不是在规定的抢答时刻内答题，假设在规按时刻内，那么由工作人员进行对应的计分操作，答题终止；假设超时，那么该次抢答失败。
流程图如以下图所示：
开始
9秒抢答并显示倒计时
选手答题，进行倒计
未按时答题
是
工作人员进行工作积分，并显示
计时结束
复位
图操作流程图
I/O分派表
依照任务要求及所选FXoN-40MRPLC和其他硬件（蜂鸣器、灯、数码显示管）的实际情形，I/O地址分派如表1所示。
表3-1I/O分派表
输入信号
输出信号
名称
代号
输入点标号
名称
代号
输出点标号
开始/复位按钮
SB1
X0
蜂鸣器
HA
Y0
1号赛台抢答器按钮
SB2
SB3
X1/X2
数码管1
a1
Y1
2号赛台抢答器按钮
SB4
SB5
X3与X4
b1
Y2
3号赛台抢答器按钮
SB6
X5
c1
Y3
4号赛台抢答器按钮
SB7
X6
d1
Y4
5号赛台抢答器按钮
SB8
X7
e1
Y5
计分按钮
SB9
X10
f1
Y6
停止按钮
SB10
X11
g1
Y7
数码管2
a2~g2
Y10~Y17
为了硬件电路接线方便，SB1抢答的开始按钮，对应输入点为X0；SB二、SB3为一号参赛抢答按钮，对应输入点为X1/X2；SB4、SB5为二号参赛抢答按钮，对应输入点为X3与X4；SB6，SB7，SB8别离对应后面三个参赛对号，输入点别离X五、X六、X7；SB9为计分按钮，对应输入点为X10；数码管1显示输出点为Y0-Y7。
数码管2显示输出点为Y10-Y17。
硬件电路图
依照题目要求和I/O地址分派，结合FXoN-40MR的PLC外部硬件接线图如下图：
图硬件外部接线图
数码管显示部份
为了使LED数码管显示不同的数字，要把某些段的发光二极管点亮，如此就要为LED数码管提供代码，因为这些代码可使LED相应的段发光，从而显示不同字符，这些代码也称为段码。
本设计采纳的是共阴极接地，该数码管外形及引脚如以下图所示；
图数码管外形及引
其具体显示字符及共阴极段码如下表2所示
表3-28段LED段码
抢答器的传送数据
显示数字
共阴极段码
g
f
e
d
c
b
a
0
H3F
0
1
1
1
1
1
1
1
H06
0
0
0
0
1
1
0
2
H5B
1
0
1
1
0
1
1
3
H4F
1
0
0
1
1
1
1
4
H66
1
1
0
0
1
1
0
5
H6D
1
1
0
1
1
0
1
6
H7D
1
1
1
1
1
0
1
7
H7
0
0
0
0
1
1
1
8
H7F
1
1
1
1
1
1
1
9
H6F
1
1
0
1
1
1
1
依照操纵要求梯形图设计
依照操纵要求梯形图设计
依照操纵要求梯形图设计
4调试进程总结及展望
调试进程总结
依照这次设计的要求及自己额外扩展的功能，通过这几天的尽力和在教师同窗的帮忙下，大体达到了自己期待的目标，在这进程中碰到了很多的麻烦，下面来大致总结一下。
本次设计大致分为三块：
抢答、倒计时显示、各组分数显示。
在抢答这一块我采纳了大体指令，依照设计要求，各组为按钮抢答，因此我先用按钮驱动辅助继电器M1~M5并将其自锁，组与组之间采纳互锁，使其不能同时得电。
再依照七段数码管的特性，a~g别离对应于程序中的输出Y1~Y7，再看每一个组号别离亮的时候要点亮那几段，再将五组整理在一路可知，Y1~Y7与M1~M5之间的关系，从而实现这一功能。
在这进程中我加了一点花腔，在抢答成功后，由时刻继电器T2和辅助继电器M8013完成闪烁功能，开始的3秒会闪烁对应的组号，后接着常亮。
例：
假设一号组抢到该次机遇，那么由图可知，b、c两段亮那么在数码管上显示数字“1”。
抢答成功后，有30秒的答题时刻，在这进程中依照答题情形能够对其进行加分操作，假设答题超过了规按时刻，那么由时刻继电器T0切断系统，主持人按复位按钮后，下轮抢答有效。
在倒计时这一块，我要紧采历时刻继电器实现这一功能，当主持人按了开始按钮后开始计时（由于plc输出点数有限，抢答倒计时只设置了9秒），由mov指令将数字9对应的段码送入到Y10~Y17中，当1秒钟到后，由时刻继电器切断这条mov指令，同时接通下条mov指令将数字8对应的段码送入到Y10~Y17中，如此循环抵达倒计时目的。
当有组在规定的时刻内抢答，那么切断倒计时这一功能，当倒计时终止后，那么由这一块中的最后一个时刻继电器切断整个系统，只有主持人按复位按钮后才能够进行下一轮。
在计分显示这一块，是整个设计中最复杂的，开始采纳的是三菱FX-2N中SEGD这一指令，它能将数字直接送到数码管中达到显示的目的，很方便，简练。
但在FX-ON中，不支持这条指令，因此只能采纳别的方式。
在单片机原理书中讲到过“LED数码管的显示原理”，里面说到了数码管段码与字节中列位对应关系，依照数字对应的共阴极代码段间的联系就能够实现显示不同数字这一功能。
因此就采纳了这一原理。
第一，各组计分的实现。
利用计数器来对计分按钮进行计数，由于数码管个计分的功能；每组对应一个计数器，C0~C4,计数中，由前面的辅助继电器M1~M5接通与之对应的计数器（M1~M5彼此互锁，从而计分不可能同时进行），从而抵达计数器之间互不阻碍，计分公平的目的。
第二，计分显示的实现。
由于要利用一个8段数码管显示五组不同的分数，开始是想到了，采纳OUTY10之类的，可是每组都要用到，若是用大体指令，确信专门复杂，或有双线圈输出的可能，查阅了大量的资料发此刻类似的情形下能够用BCD指令实现这一功能。
将各组计数器中的数值通过BCD指令转换为BCD码送给辅助继电器，如此每次计数将取得4个不同的数值，从而4个辅助继电器得电的情形也不一样，通过这4个辅助继电器得电的情形驱动mov指令，让相对应的段码送到数码管中，从而显示每组对应的分数。
例：
计数器记的数为1，那么通过BCD转码后M23~M20的得电情形为：
0001，那么由该指将数字“1”显示在数码管上。
再确实是数码管2，也确实是Y10~Y17重复利用了6次，第一次是起到倒计时的功能，后面5次是别离显示五组不同分数的功能，由于利用的次数较多，因此采纳了mov指令，能够重复利用，很直观，大大简化了指令的繁琐。
由于倒计时和积分是不可能同时显现的，有倒计时说明没人抢答，可不能显示分数，若是显示了分数，那么说明了必然有一组抢到该次机遇。
由那个逻辑关系，在抢答倒计时和积分显示这两大块上采纳互锁，即梯形图中的辅助继电器M8。
M8没得电接通倒计时功能，M8得电后断开倒计时功能，接通计分显示功能。
由以上分析实践能够实现一个数码管显示重视复利用的功能。
展望后续
通过这次的课程设计，让我学到了很多东西。
第一是对PLC这门课程的一个整体把握与运用的锻炼机遇，在方案的计划，硬件的选择确信，程序中各个大体指令的用法，功能指令的应用处合、特定的功能等等这些方面，有了专门大的提高；在确实是学会了碰到不懂的问题及时查阅资料，其实很多东西书上写的专门好很详细，只是平常在一些小的问题上没有注意，从而致使在用法上有困难；再确实是通过这次设计让我对PLC产生了加倍浓厚的爱好，从开始到调试再到最后，碰到了很多问题，可是通过找方法，让一个个问题解决，我感觉这确实是一种收成，一种知足。
在这次设计中，由于时刻和硬件的关系，没有完全实现全智能的抢答器，希望有机遇再增加一系列的利用功能：
1.能切换场景，相同的抢答台，能实现不同的场景；2.能进行犯规处惩，当主持人没按开始或是复位按钮，有人抢答那么算犯规；3.同时能进行减分操作，由于这次硬件缘故，该PLC不支持双向计数器，从而不能进行减分操作，希望在下次的设计中加入减分功能,从而将竞赛抢答器设计的加倍完美。
参考文献
[1]王永华.现代电气操纵及PLC应用技术[M].北京:
航空航天大学出版社，2003.
[2]高勤.可编程操纵器原理及应用（三菱机型）[M].北京:
电子工业出版社，2006.
[3]廖常初.PLC的编程方式与工程应用[M].重庆:
重庆大学出版社，2001.
[4]王 红.可编程操纵器利用教程[M].北京:
电子工业出版社，2002.
[5]钟肇新等.可编程操纵器原理及应用[M].广州:
华南理工大学出版社，2020.
[6]《三菱FX2n系列微型可编程操纵器利用手册》
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