三路抢答器的PLC控制.docx
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三路抢答器的PLC控制
课程设计任务书
专业年级班
1设计题目
三路抢答器的PLC控制
2主要内容
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。
3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内无人抢答，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，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。
4进度安排
1.理解课程设计内容及设计要求，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）。
5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
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
第一章系统设计内容及要求
抢答器功能：
三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1~SB3，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
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内无人抢答，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，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）内，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、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。
第二章硬件设计
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）、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。
2.1.5CD4511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
数码管显示电路
数码管显示电路如下图2-2所示：
图2-2
第三章软件设计
编程辅助器说明
如图3-1各辅助继电器作用说明
作用
M1
1号正常抢答标志
M2
2号正常抢答标志
M3
3号正常抢答标志
M11
1号非正常抢答标志
M12
2号非正常抢答标志
M13
3号非正常抢答标志
M55
控制台绿灯
M59
蜂鸣器
K2M100
1号分数
K2M200
2号分数
K2M300
3号分数
K2M150
输出中转
图3-1
梯形图说明
3.2.1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。
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。
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。
抢答标志
图3-5
如图3-5是选手抢答标志，是正常抢答标志，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。
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.
蜂鸣器
图3-7
如图3-7是蜂鸣器的控制图。
蜂鸣器响1秒。
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。
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用于调节分数。
M70为是否加减分的标志。
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。
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。
复位
图3-14
如图3-14，是主持人复位程序。
用M70来防止没有加减分就复位。
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
[1]方清城.可编程序控制器课程设计指导书[M].佛山：
佛山科学技术学院 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].北京：
化学工业出版社。
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。
致谢
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谢意和崇高的敬意。
附录
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