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1、课程设计(论文) 题 目 名 称 基于 PLC 的六路抢答器设计 课 程 名 称 专业方向课程设计 学 生 姓 名 卢彦 学 号 1241301041 系 、专 业 信息工程系、电子信息工程 指 导 教 师 余建坤 2015 年 6 月 27 日 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。
2、 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。 关键词：PLC；竞赛抢答器；七段译码器 目 录 摘 要.I 1 绪论.1 1.1 课题研究背景.1 1.2 课程设计研究内容.2 2 整体方案选择.3 2.1 整体功能介绍.3 2.2 竞赛抢答器控制要求.3 3 硬件电路设计.4 3.1 控制特点分析.4 3.2 外部接线图.5 4 软件设计.6 4.
3、1 I/O 地址分配.6 4.2 结构流程图.7 4.3 梯形图设计与分析.8 4.4 系统源程序.11 5 程序调试及分析.12 5.1 程序运行过程分析说明.12 5.2 调试结果.12 总 结.13 致 谢.14 参考文献.15 1 绪论 可编程控制器是以计算机为核心的通用自动控制装置，它的功能强、可靠性极强、 编程简单、使用方便、体积小。现已广泛应用于工业控制的各个领域，它以微处理器 为核心，用编写的程序进行逻辑控制、定时、记数和算术运算等，并通过数字量和模 拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。 PLC 的学习比一般编程学习困难在于，要完成一个控制系统不仅需要掌握一定的 编程技术
4、，更为重要的是要知道如何针对实际应用的需要选择合适的 PLC 型号，然后 进行资源配置，设计控制系统。 该设计为六路抢答器的 PLC 控制，主要介绍了六路抢答器的工作原理，控制系统 的 PLC 的选型和资源的配置，控制系统程序设计与调试，控制系统 PLC 程序。 最后，在该设计过程中给予极大鼓励和帮助的老师、同学，在此表示衷心的感谢。 由于在设计过程中存在许多不足，希望老师同学指正。 1.1 课题研究背景 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
5、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。 传统的普通抢答器主要存在一下缺点： 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对 没有违规的有效信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变
6、为无效。 当有多个违规抢答时，优先编码电路只能选择其中一个，或利用抢答电路电 子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定， 各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公 平性。 当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。因而出现了 “漏洞”。 现在大多抢答器都是以 PLC、单片机为控制核心的智能抢答器，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
7、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。 在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构 化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化
8、。硬件电路的设计最重要的 选择可编程的 PLC，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。 硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参 数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。 软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用三菱 FX 可控 制编程。此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。 2 整体方案选择 2.1 整体功能介绍 知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢 的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，它的应用场合也随之增加；技术含量大 大提升；更加方便可靠。目
9、前，形式多样、功能完备的抢答器已广泛应用于电视台、 商业机构、学校及企事业单位，它为各种竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上 丰富了人们的业余生活。用 PLC 进行知识竞赛抢答器设计，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。 2.2 竞赛抢答器控制要求 知识竞赛抢答器能使 6 个队同时参加抢答。 设裁判队为裁判台，参赛对为参赛台。裁判台设有音响和裁判灯，并且设有 裁判台开始按钮 SB0 和裁判台复位按钮 SB7；参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛指 示灯。1-6 号参赛台分别对应按钮 SB1-SB6 及参赛指示灯 L1-L6。 知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出“开 始”并按下裁判台的开始按钮 SB0 后 15S 内抢答，并由数码管显示时间。如提前抢答， 抢答器发出“违规”信号。15S 时间到，如无队抢答，则抢答器给出时间已到信号，该 题作废。在有队抢答的情况下，则抢答器发出“抢答”信号，数码管开始计时，并由数 码管显示出抢到题的参考队号，抢到题的队必须在 60S 内答完题，如 60S
