三路抢答器课程设计.pdf

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1、.设计题目三路抢答器的 PLC 控制1主要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。2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 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，

2、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。3.进度安排.1.理解课程设计容及设计要求，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

3、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）。4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日系 主 任审核日期年月日目录目录绪论.3第一章 系统设计容及要求.1第二章 硬件设计.32.1 硬件选取.32.1.1三菱 PLC 可编程控制器.32.1.2按钮板块.3.2.1.3数码显示电路.42.1.4八字数码管.42.1.5 CD4511 简介.42.1.6数码管显示电路.5第三章 软件设计.63.1 编程辅助器说明.63.2 梯形图说明.73.2.1 初始化.73

4、.2.2 抢答前计时.83.2.3 答题时间.93.2.4 抢答标志.103.2.5 抢答灯控制.113.2.6 蜂鸣器.123.2.7 数据处理.133.2.8 分数加减.143.2.9 显示控制.163.2.10 防过显示.183.2.11 复位.183.2.12 违规标志位.19参考文献.20总结.21致.22附录.23绪论绪论该抢答器可作为智力竞赛的评判装置。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：抢答器.第一章第一章 系统设计容及要求系统设计容及要求1.1 抢答器功能：三路智力抢答器

5、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。该控制器组成框图如图1-1 所示。图 1-1.1.2 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 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

6、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.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。6.在抢答时间（10s），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。7.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。8.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

7、、控制台绿灯（HL4）点亮 2s。3.违规:违规者灯亮、控制台红灯（HL5）亮及声响。4.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(SB5)加 10 分，按减分按钮(SB6)减 10 分，按违规减分按钮(SB8)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。第二章第二章 硬件设计

8、硬件设计2.1 硬件选取2.1.1三菱 PLC 可编程控制器在本系统中，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。2.1.2按钮板块为了方便我们把程序录入PLC 后能顺利完成各种按钮功能的测试，同时在另一方面降低直接短接PLC 输入点的风险，我们有一块专门的按钮板块，它主要由 9 个按钮，一些导线组成。导线连接到PLC 的输出点和 COM 端。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)

9、、SB6(减分 X6)、SB7(计时 X7)、SB8(违规 X10)等按钮的功能。.2.1.3数码显示电路本显示电路主要由 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 A、B、C、D 端输入的 BCD 码，芯片会通过译码、锁存和驱动，以十进制数在七段显示数码管中显示。2.1.4八字数码管.本显示电路采用七段共阴极数码管。2.1.5 CD4511 简介CD4511 为一锁存/译码/驱动三合一译码器。管脚图如下图 2-1 所示：图 2-1.2.1.6数码管显示电路数码管显示电路如下图 2-2 所示：COMX0X1X2X3X4X5X6X7X10S

10、B0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB74123SB85DLED1LED2LED3LED4LED5LED6R1 R2R3R4R5R6R7300dpdpgfdceedgbfcDPYbaa87654321s1s2 s3 s4 s5 s6 s7 s8300dpdpgfdceedgbfcDPYbaa87654321D1bdpdpgfdceedgbfcDPYbabdpdpgfdceedgbfcDPYbay1 y2 y3y4y5y6y7y8300dpdpgfdceedgfcDPYbaa87654321D2dpdpgfdceedgfcDPYbaD1D2D3D4D5D6v1 v2 v3v4v5v6v73

11、00aaa87654321p1 p2 p3p4p5p6p730087654321a1 a2 a3a4a5a6a7 a830087654321R11R12R13R14R15R16D3C蜂鸣器IC114g15fedcbaCD4511910111213IC214g15fedcbaCD4511910111213IC314g15fedcbaCD4511910111213IC414g15fedcbaCD45119 10111213IC514g15fedcbaCD4511910111213IC614g15fedcbaCD4511910111213DCBA6217BILT4LE35VCCDCBA6217BIL

12、T4LE35VCCDCBA6217BILT4LE35VCCDCBA6217BILT4LE35VCCDCBA6217BILT4LE35VCCDCBA6217BILT4LE35VCCBRE14.7KRDRCRBRERE24.7KRE34.7KRE44.7KRE54.7KRE64.7KY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11GNDVCCY12Y13Y14Y15Y16Y17?(?)图 2-2ATitleSizeBDate:File:1234514-Apr-2007F:?PLC?LCD?Number.第三章第三章 软件设计软件设计3.13.1 编程辅助器说明编程辅助器说明如图 3-1 各辅助继电器作

13、用说明M1M2M3M11M12M13M55M59K2M100K2M200K2M300K2M150作用1 号正常抢答标志2 号正常抢答标志3 号正常抢答标志1 号非正常抢答标志2 号非正常抢答标志3 号非正常抢答标志控制台绿灯蜂鸣器1 号分数2 号分数3 号分数输出中转图 3-1.3.23.2 梯形图说明梯形图说明3.2.13.2.1 初始化初始化图 3-2如图 3-2 是初始化程序，每个选手的初始分数是 50，M81 的功能是附初始值送到数码管。6 秒后置位 Y4-Y11。.3.2.23.2.2 抢答前计时抢答前计时图 3-3如图 3-3，没有选手抢答，10s 后复位重新开始。.3.2.33.

14、2.3 答题时间答题时间图 3-4若 1 号开始答题，则 50 秒后启动 M53（一秒脉冲控制）,用于控制绿灯的闪烁。60 秒后启动蜂鸣器 M59 并且关闭控制绿灯。.3.2.43.2.4 抢答标志抢答标志图 3-5如图 3-5 是选手 抢答标志，M1.M2.M3 是正常抢 答标志，M11.M12.M13 是违规抢答标志。若 1 号正常抢答则 M1 置 1；1号违规抢答则 M11 置 1。.3.2.53.2.5 抢答灯控制抢答灯控制图 3-6如图 3-6，工作中的选手灯，控制灯控制。若 1 号正常抢答则 M55置 1，Y12 置 1；1 号违规抢答 Y16 置 1,Y12 置 1.3.2.63

15、.2.6 蜂鸣器蜂鸣器图 3-7如图 3-7 是蜂鸣器的控制图。蜂鸣器响1 秒。.3.2.73.2.7 数据处理数据处理图 3-8如图 3-8，用于最高分的区间选定，以及用于最大最小值的设定。1 号抢答时，若分数个位为 5 则最高分是 95，若分数个位是 0 则最高分是 90。最低分为 0。.3.2.83.2.8 分数加减分数加减图 3-9如图 3-9 用于选手违规扣分，及调节分数。1 号违规抢答，则 X10 扣分，X5 和 X6 用于调节分数。M70 为是否扣分的标志。.图 3-10如图 3-10，用于选手正常抢答加减分数。1 号正常抢答，X5 和 X6 加减分数，X4 和 X10 用于调节

16、分数。M70 为是否加减分的标志。.3.2.93.2.9 显示控制显示控制图 3-11如图 3-11，用于外部锁存的时间分配。1 号抢答，则输出1 号分数K2M100 到中转 K2M150。M57，M58,M80 分别相隔 100 毫秒。.图 3-12如图 3-12，将选手分数送到数码管显示。1 号抢答 Y5,Y4 交替置 0 并且相应输出数据，K1M150 表示个位，K1M154 表示十位。.3.2.103.2.10 防过显示防过显示图 3-13如图 3-13，用于只有需要显示时才送数据到数码管。只有分数变动时才触发。3.2.113.2.11 复位复位图 3-14如图 3-14，是主持人复位

17、程序。用 M70 来防止没有加减分就复位。.3.2.123.2.12 违规标志位违规标志位图 3-15如图 3-15，扣分标志程序，用于先扣分才能复位。.参考文献参考文献1 方清城.可编程序控制器课程设计指导书M.：科学技术学院机电与信息工程学院，2 史国生.电气控制与可编程控制器技术（第二版）M.：化学工业。.总结总结在这几天的实习过程中，感觉到理论上可行的不一定经得起实际的考验，在编程时应该注重实际的硬件可能会发生的种种情况。特别的在数码管显示上调试了很长时间，最终在锁存时间上合理的给予间隔才解决。.致致虽然编程经历的时间不长，但是在这个过程中有华老师和方老师的辛勤指导，让我茅塞顿开，编程速度大大提升，在此谨向华老师和方老师致以诚挚的意和崇高的敬意。.附录附录.