PLC六路抢答器课程设计.docx

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PLC六路抢答器课程设计

摘要

随着我国经济和文化实业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。

最初的抢答器是由优先权编码器构成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更加困难。

因此，一种能够体现竞赛的公开、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、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，灵活，只要改变输入PLC的控制程序，便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。

经过计算，制造的成本较低，但是改造效果却很明显，值得推广。

本设计利用FX2N-48MRPLC结合按钮、发光二极管、蜂鸣器、七段译码管以及防水塑料盒制作而成，外观简洁美观。

关键词：

PLC；抢答器；七段译码器；按钮；发光二极管；蜂鸣器；七段译码管；防水塑料盒

绪论

1.1研究背景：

目前国内外市场上已有很多类型的

知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。

对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。

但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及其功能的升级换代。

对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。

而对于科技飞速发展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心的部件成为主流。

它对采样获得的各种抢答信号进行分析。

但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要。

该设计不但有抢答功能，而且还有一个计分系统，能分别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般的智能抢答器，更好的服务于社会。

1.2课程设计研究内容：

系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。

硬件设计部分包括电路原理图、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。

软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，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。

整体方案的选择

2.1整体功能的介绍：

本设计是基于三菱PLC控制的六路抢答器，主要由一个复位按钮、六个抢答按钮、一个蜂鸣器、一个七段数码管、六个发光二极管、和一个三菱FN2X-40MR控制器组成。

本抢答器设计的实现的功能：

在主持人复位按钮X0未按下时不执行指令，抢答者抢答按钮X1-X6无效。

当主持人按下按钮X0时，抢答开始。

当X0-X6中任一按钮按下，数码管就会显示相应的抢答者号码并且伴有蜂鸣声，以及相应的灯显示。

当抢答结束后，主持人按下复位按钮，下一轮抢答开始。

从而实现顺序抢答的功能。

2.2竞赛抢答器控制要求：

设计一个七段数码管（简称LED）显示6人的抢答器。

抢答器的外形结构如图1-1所示；在控制盒横表面两侧设有六个抢答按钮依次是SB1-SB2，以及设有六个相应的指示灯依次是HL1-HL2。

控制盒的中间部位分别设有数码管显示器、蜂鸣器（简称喇叭）、和一个复位按钮。

图1-1抢答器的外形结构图

控制要求：

（1）、系统上电后，主持人单击开始（复位）按钮后允许各队抢答即抢答有效。

启动指示灯

（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，及蜂鸣器响起并连锁其他选手，继续抢答无效。

（3）抢答者回答完后主持人对抢答状态进行确认后单击开始（复位）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。

（4）、灯光亮与音响信号的意义：

１．蜂鸣器响+显示器显示数字零　　开始抢答

２．蜂鸣器响＋某队指示灯亮　　由某参赛队正常答题　

注：

数码管以及指示灯输出端口统一采用直流9Ｖ电源，蜂鸣器输出端口采用PLC自身输出的直流24V电源。

硬件电路设计

3．1抢答器的控制特点分析：

智能竞赛抢答器通过PLC进行控制，按要求进行编程；其主要输入就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将根据信号作出相应的回应。

竞赛抢答器有10个输入信号（即7个输入按钮SB1-SB6）15个输出信号（即Y0-Y6七段显示码，Y11-Y16六队抢答指示灯，Y10蜂鸣器）。

由上述可知，PLC共需有7个输入点，15个输出点。

系统控制结构框图如下图1-2所示

3.2外部接线图

图3-2PLC六路智能抢答器外部接线图

分析：

SB0代表“抢答开始”按钮对应输入寄存器X0，SB1-SB6代表6组抢答者的常开按钮，分别对应X1-X6,输出寄存器Y0-Y6分别对应显示器a-g,Y11-Y16分别对应1-6队抢答指示灯；Y10为蜂鸣器，数码管显示器和指示灯输出端口采用9V电源、蜂鸣器采用PLC自身输出的24V直流电源。

4软件设计

4.1I/O地址分配

输入分配开始抢答按钮SB0X0

SB1X1

SB2X2

SB3X3

SB4X4

SB5X5

SB6X6

复位（开始）按钮X0

输出分配数码管显示aY0

数码管显示bY1

数码管显示cY2

数码管显示dY3

数码管显示eY4

数码管显示fY5

数码管显示gY6

蜂鸣器Y10

抢答1显示Y11

抢答2显示Y12

抢答3显示Y13

抢答4显示Y14

抢答5显示Y15

抢答6显示Y16

七段译码管显示器如图所示

图4-1七段译码管显示器

其中显示器a、b、c、d、e、f亮显示数字0；b、c亮显示数字1；a、b、d、e、g亮显示数字2；a、b、c、d、g亮显示数字3；b、c、f、g亮显示数字4；a、c、d、f、g亮显示数字5；a、c、d、e、f、g亮显示数字6。

辅助继电器：

M0、M10、M11

4.2程序设计

方案一、功能指令设计

在主持人按下开始按钮x0时就进入了各队抢答的程序，主持人按下X0按钮时对LED显示各队指示灯复位。

在按下X0调用程序时，采用M10自锁,在程序设计中，主要考虑用LED显示各队的队号，这里采用由PLC编制程序进行译码，来控制a-g段。

主持人按下开始（复位）按钮后LED的abcdef段点亮显示数字0，表示开始抢答。

假如参赛选手“1”号先抢答，需要将LED的bc段点亮，其对应的数字编码见表1-4显示数字“1”对应的编码应该是十六进制数H06或十进制的K3,这里采用十六进制数更为方便。

采用MOV指令将H06送到K2Y0中显示驱动相应段发光二极管点亮显示对应的数字，其余参赛选手的对号显示于此类似，由于抢答要求一旦一人先抢答其余各队参赛选手再抢答无效，这里采用边沿触发指令通过控制辅助继电器M11来控制辅助继电器M10的接通与断开。

从而实现一个抢答成功，其余的抢答无效的功能。

抢答器的传送数据

显示数字

十六进制

g

f

e

d

c

b

a

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

HDD

1

1

1

1

1

0

1

0

H3F

0

1

1

1

1

1

1

方案二、基本指令设计

在主持人按下开始按钮X0后，通过复位辅助继电器M0实现复位功能，同时也表示着抢答开始。

本抢答器实现的功能是抢答功能，所以就会有先抢先答的原则。

用本抢答器用基本指令设计时，用边沿触发指令来控制不用的继电器和辅助继电器来实现先抢先答的功能。

它的基本原理就是，一个抢答者按下按钮的同时边沿触发指令开始动作，上升沿触发指令控制数码管号码的显示，下降沿触发指令控制辅助继电器M11，M11的动断触点开始动作控制辅助继电器M10的通断，其它按钮按下再按下就无效了，从而实现先抢先答的功能。

抢答

按钮X1-X10，分别对应的指示灯是Y11-Y16，每当一个按钮先按下时，相应的指示灯就会亮，数码管显示相应的号码，实现抢答的功能。

4.3梯形图设计与分

图4-3梯形图

指令表

总结

经过这半个学期的努力，在老师和同学的帮助下做完了这次PLC的课程设计工作.由于自己知识的缺乏及能力的有限，仍没有能够实现像课题设计中那样倒计时而且带有声光提示等功能的补充与完善。

但是通过这次的课程设计，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使自己的动手能力和思考问题的能力得到了很大的提高。

在做设计的过程中我查阅了很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。

整个设计通过了软件和硬件上的调试、仿真。

我想这对于自己以后的学习和工作都会有很大的帮助的。

在这次设计中遇到了很多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。

但是，通过这次设计我也发现自己的很多不足之处。

在设计过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的计算机应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。

而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出了最好的榜样！

同时，该设计也有不足之处，缺少了答题计分等功能。

我将会在以后的学习中继续学习。

致谢

大学三年不知不觉中就要结束了，在这段难忘的生活中，有我许多美好的回忆。

首先感谢感谢学校给我们提供这个能自我展示的平台.感谢我的指导教师朱群峰老师，你从一开始的论文方向的选定，到最后的整篇设计论文的完成，都非常耐心的对我进行指导。

给我提供了大量数据资料和建议，告诉我应该注意的细节问题，细心的给我指出错误，修改论文。

谢谢我们的任课老师罗庆跃，从一开课就是是你的悉心教导、孜孜不倦我们才能顺利的完成这次课程设计。

在此，我还要感谢寝室的兄弟们在我完成课程设计的过程中给予我的帮助和鼓励，

谢谢！

参考文献

[1]张凤珊电气控制及可编程序控制器2版[M]北京:

中国轻工业出版社，2003

[2]史国生电气控制与可编程控制器技术[M]北京:

化学工业出版社，2003

[3]郁汉琪电气控制与可编程序控制器应用技术[M]南京:

东南大学出版社，2003

[4]张万忠可编程控制器应用技术[M]北京:

化学工业出版社，2001