三路搶答器的plc控制課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　專業(yè) 年級 班 </p><p><b>　　設(shè)計(jì)題目</b></p><p>　　三路搶答器的PLC控制</p><p><b>　　主要內(nèi)容</b><

2、/p><p>　　該搶答器作為智力競賽的品判裝置，根據(jù)應(yīng)答者搶答情況自動設(shè)定答題時(shí)間，并根據(jù)答題情況用燈光、聲音顯示其答題正確、錯(cuò)誤及違規(guī)，在主持人的操作下，對答題者所顯示的分?jǐn)?shù)值進(jìn)行加分、減分或違規(guī)扣分。</p><p><b>　　具體要求</b></p><p>　　1. 主持人提出問題按下啟動按鈕（開始搶答）后，若10s內(nèi)無人搶答，則有聲音

3、提示，說明該題無人搶答，自動作廢。</p><p>　　2. 主持人提出問題在未按下啟動按鈕（開始搶答）之前搶答，則違規(guī)，搶答器報(bào)出違規(guī)信號，并作減分處理。</p><p>　　3. 主持人提出問題按下啟動按鈕（開始搶答）后，第一個(gè)按下按鈕的信號有效，后按下的按鈕信號無效。</p><p>　　4. 主持人按下計(jì)時(shí)按鈕，開始計(jì)時(shí)。答題時(shí)間為1min，答題過程中有燈光

4、提示時(shí)間，時(shí)間到并有聲音指示。</p><p>　　5. 搶答器有數(shù)碼顯示器顯示各答題者的分?jǐn)?shù)，由主持人控制，答對者加10分，答錯(cuò)者減10分，違規(guī)者扣5分，減分計(jì)算中若出現(xiàn)負(fù)分作0分處理。</p><p>　　6. 答題完畢按下復(fù)位按鈕，恢復(fù)搶答器原始狀態(tài)，為下一輪搶答做好準(zhǔn)備。</p><p>　　答題過程中燈光、音響的安排及注意事項(xiàng)見課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書。 &

5、lt;/p><p>　　在上述具體的要求下，完成硬件電路的制作和接線，PLC控制程序的設(shè)計(jì)及聯(lián)機(jī)調(diào)試，直至滿足要求。</p><p><b>　　進(jìn)度安排</b></p><p>　　1. 理解課程設(shè)計(jì)內(nèi)容及設(shè)計(jì)要求，查閱資料（第一周的星期一）。</p><p>　　2. PLC外圍硬件電路的制作和接線，構(gòu)思設(shè)計(jì)方案（第一周

6、的星期二至星期三）。</p><p>　　3. PLC控制程序設(shè)計(jì)、程序調(diào)試及系統(tǒng)的總體調(diào)試，撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告（第一周的星期四至第二周星期四）。</p><p>　　4. 課程設(shè)計(jì)答辯、批改設(shè)計(jì)報(bào)告，登載成績（第二周星期五）。</p><p><b>　　完成后應(yīng)上交的材料</b></p><p>　　PLC外圍硬件連接

7、電路、程序清單及課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。</p><p><b>　　總評成績</b></p><p>　　指導(dǎo)教師 簽名日期 年 月 日</p><p>　　系 主 任 審核日期 年 月 日</p><p><b>　　目錄<

8、/b></p><p><b>　　緒論4</b></p><p>　　第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1</p><p>　　第二章 硬件設(shè)計(jì)3</p><p><b>　　2.1硬件選取3</b></p><p>　　2.1.1 三菱PLC可編程控制器3<

9、;/p><p>　　2.1.2 按鈕板塊3</p><p>　　2.1.3 數(shù)碼顯示電路4</p><p>　　2.1.4 八字?jǐn)?shù)碼管.4</p><p>　　2.1.5 CD4511簡介4</p><p>　　2.1.6 數(shù)碼管顯示電路5</p><p>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)6

10、</p><p>　　3.1編程輔助器說明6</p><p>　　3.2梯形圖說明7</p><p>　　3.2.1初始化7</p><p>　　3.2.2搶答前計(jì)時(shí)8</p><p>　　3.2.3答題時(shí)間9</p><p>　　3.2.4搶答標(biāo)志10</p><

11、;p>　　3.2.5搶答燈控制11</p><p>　　3.2.6蜂鳴器12</p><p>　　3.2.7數(shù)據(jù)處理13</p><p>　　3.2.8分?jǐn)?shù)加減14</p><p>　　3.2.9顯示控制16</p><p>　　3.2.10防過顯示18</p><p>　　3

12、.2.11復(fù)位18</p><p>　　3.2.12違規(guī)標(biāo)志位19</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　總結(jié)21</b></p><p><b>　　致謝22</b></p><p><b>

13、　　附錄23</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　該搶答器可作為智力競賽的評判裝置。根據(jù)應(yīng)答者搶答情況自動設(shè)定答題時(shí)間，并根據(jù)答題情況用燈光、聲音顯示其回答正確或錯(cuò)誤，在工作人員操作下對答題者所顯示的分?jǐn)?shù)加分或減分。</p><p><b>　　關(guān)鍵詞：搶答器</b><

14、/p><p>　　第一章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p><b>　　1.1搶答器功能：</b></p><p>　　三路智力搶答器有三個(gè)搶答按鈕SB1~SB3，最先按下按鈕有效，在此以后按下的按鈕無效，伴有燈光、聲音指示，并開始計(jì)時(shí)（答題時(shí)間），計(jì)時(shí)時(shí)間到（答題給定的時(shí)間），聲音提示停止答題。如果搶答者答題正確或錯(cuò)誤，主持人或操作員按下加分鍵

15、或減分鍵，將對顯示分?jǐn)?shù)值加分或減分。該控制器組成框圖如圖1-1所示。</p><p><b>　　圖1-1</b></p><p>　　1.2搶答器設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　1.2.1搶答規(guī)則</b></p><p>　　1. 主持人提出問題按下啟動按鈕（開始搶答）后，若10s內(nèi)無人搶

16、答，則有聲音提示，說明該題無人搶答，自動作廢。</p><p>　　2. 主持人提出問題在未按下啟動按鈕（開始搶答）之前搶答，則違規(guī)，搶答器報(bào)出違規(guī)信號，并作減分處理。</p><p>　　3. 主持人提出問題按下啟動按鈕（開始搶答）后，第一個(gè)按下按鈕的信號有效，后按下的按鈕信號無效。</p><p>　　4. 主持人按下計(jì)時(shí)按鈕，開始計(jì)時(shí)。答題時(shí)間為1min

17、，答題過程中有燈光提示時(shí)間，時(shí)間到并有聲音指示。</p><p>　　5. 答題完畢按下復(fù)位按鈕，恢復(fù)搶答器原來狀態(tài)，為下一輪搶答做好準(zhǔn)備。</p><p>　　6. 在搶答時(shí)間（10s）內(nèi)，除搶答者按下按鈕外，其它按鈕按下無效。只有在答題者回答問題且按下加分或減分按鈕后，再按復(fù)位按鈕才能進(jìn)入下一輪搶答。</p><p>　　7. 若出現(xiàn)違規(guī)，只有在按下違規(guī)減

18、分按鈕后，再復(fù)位才能進(jìn)入下一輪搶答。</p><p>　　8. 若無人搶答，控制臺綠燈點(diǎn)亮2s后，無需按下復(fù)位按鈕自動進(jìn)入下一輪搶答。</p><p>　　1.2.2 控制臺，搶答者燈光，聲響說明</p><p>　　1. 搶答有效:搶答者燈亮、控制臺綠燈及聲響。</p><p>　　2. 10s無人應(yīng)答:聲響、控制臺綠燈（HL4）點(diǎn)

19、亮2s。</p><p>　　3. 違規(guī):違規(guī)者燈亮、控制臺紅燈（HL5）亮及聲響。</p><p>　　4. 答題過程:搶答者燈、控制臺綠燈亮，50s后控制臺綠燈閃爍。</p><p>　　5. 答題時(shí)間到:搶答者燈亮，控制臺綠燈滅及聲響</p><p>　　6. 聲響時(shí)間為1s。</p><p>　　1.2

20、.3 加減分，違規(guī)扣分說明</p><p>　　搶答器由數(shù)碼顯示器顯示每個(gè)答題者的分?jǐn)?shù)，由主持人控制。</p><p>　　1. 答對者加10分，答錯(cuò)者減10分，違規(guī)者扣5分。</p><p>　　2. 減分計(jì)算中若出現(xiàn)負(fù)分作0分處理。</p><p>　　3. 按加分按鈕(SB5)加10分，按減分按鈕(SB6)減10分，按違規(guī)減分按

21、鈕(SB8)減5分，最高分為90分（違規(guī)情況下最高分為95分），最低分0分。</p><p><b>　　第二章 硬件設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　2.1硬件選取</b></p><p>　　2.1.1 三菱PLC可編程控制器</p><p>　　在本系統(tǒng)中，采用的是FX2N系列的可編

22、程控制器，它由基本單元、擴(kuò)展單元、擴(kuò)展模塊及特殊功能單元構(gòu)成。便小型的編程設(shè)計(jì)所用。</p><p>　　2.1.2 按鈕板塊</p><p>　　為了方便我們把程序錄入PLC后能順利完成各種按鈕功能的測試，同時(shí)在另一方面降低直接短接PLC輸入點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)，我們有一塊專門的按鈕板塊，它主要由9個(gè)按鈕，一些導(dǎo)線組成。導(dǎo)線連接到PLC的輸出點(diǎn)和COM端。使得我們可以方便地在按鈕板塊上實(shí)現(xiàn)SB0（

23、復(fù)位X0)、SB1(1號搶答X1)、SB2(2號搶答X2)、SB3(3號搶答X3)、SB4(開始X4)、SB5(加分X5)、SB6(減分X6)、SB7(計(jì)時(shí)X7)、SB8(違規(guī)X10)等按鈕的功能。</p><p>　　2.1.3 數(shù)碼顯示電路</p><p>　　本顯示電路主要由CD4511譯碼器、LED數(shù)碼管、電阻和直流電源四部分組成。顯示時(shí)候只要將CD4511的A、B、C、D端輸入

24、的BCD碼，芯片會通過譯碼、鎖存和驅(qū)動，以十進(jìn)制數(shù)在七段顯示數(shù)碼管中顯示。</p><p>　　2.1.4 八字?jǐn)?shù)碼管.</p><p>　　本顯示電路采用七段共陰極數(shù)碼管。</p><p>　　2.1.5 CD4511簡介</p><p>　　CD4511為一鎖存/譯碼/驅(qū)動三合一譯碼器。管腳圖如下圖2-1所示：</p>&

25、lt;p><b>　　圖2-1</b></p><p>　　2.1.6 數(shù)碼管顯示電路</p><p>　　數(shù)碼管顯示電路如下圖2-2所示：</p><p><b>　　圖2-2</b></p><p><b>　　第三章 軟件設(shè)計(jì)</b></p><

26、;p>　　3.1編程輔助器說明</p><p>　　如圖3-1各輔助繼電器作用說明</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p><b>　　3.2梯形圖說明</b></p><p><b>　　3.2.1初始化</b></p><p&

27、gt;<b>　　圖3-2</b></p><p>　　如圖3-2是初始化程序，每個(gè)選手的初始分?jǐn)?shù)是50，M81的功能是附初始值送到數(shù)碼管。6秒后置位Y4-Y11。</p><p>　　3.2.2搶答前計(jì)時(shí)</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　　如圖3-3，沒有選手搶答，

28、10s后復(fù)位重新開始。</p><p><b>　　3.2.3答題時(shí)間</b></p><p><b>　　圖3-4</b></p><p>　　若1號開始答題，則50秒后啟動M53（一秒脈沖控制）,用于控制綠燈的閃爍。60秒后啟動蜂鳴器M59并且關(guān)閉控制綠燈。</p><p><b>　

29、　3.2.4搶答標(biāo)志</b></p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　如圖3-5是選手搶答標(biāo)志，M1.M2.M3是正常搶答標(biāo)志，M11.M12.M13是違規(guī)搶答標(biāo)志。若1號正常搶答則M1置1；1號違規(guī)搶答則M11置1。</p><p>　　3.2.5搶答燈控制</p><p><

30、;b>　　圖3-6</b></p><p>　　如圖3-6，工作中的選手燈，控制燈控制。若1號正常搶答則M55置1，Y12置1；1號違規(guī)搶答Y16置1,Y12置1.</p><p><b>　　3.2.6蜂鳴器</b></p><p><b>　　圖3-7</b></p><p>

31、　　如圖3-7是蜂鳴器的控制圖。蜂鳴器響1秒。</p><p><b>　　3.2.7數(shù)據(jù)處理</b></p><p><b>　　圖3-8</b></p><p>　　如圖3-8，用于最高分的區(qū)間選定，以及用于最大最小值的設(shè)定。1號搶答時(shí)，若分?jǐn)?shù)個(gè)位為5則最高分是95，若分?jǐn)?shù)個(gè)位是0則最高分是90。最低分為0。</

32、p><p><b>　　3.2.8分?jǐn)?shù)加減</b></p><p><b>　　圖3-9</b></p><p>　　如圖3-9用于選手違規(guī)扣分，及調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)。1號違規(guī)搶答，則X10扣分，X5和X6用于調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)。M70為是否扣分的標(biāo)志。</p><p><b>　　圖3-10</b>

33、</p><p>　　如圖3-10，用于選手正常搶答加減分?jǐn)?shù)。1號正常搶答，X5和X6加減分?jǐn)?shù)，X4和X10用于調(diào)節(jié)分?jǐn)?shù)。M70為是否加減分的標(biāo)志。</p><p><b>　　3.2.9顯示控制</b></p><p><b>　　圖3-11</b></p><p>　　如圖3-11，用于外部鎖存

34、的時(shí)間分配。1號搶答，則輸出1號分?jǐn)?shù)K2M100到中轉(zhuǎn)K2M150。M57，M58,M80分別相隔100毫秒。</p><p><b>　　圖3-12</b></p><p>　　如圖3-12，將選手分?jǐn)?shù)送到數(shù)碼管顯示。1號搶答Y5,Y4交替置0并且相應(yīng)輸出數(shù)據(jù)，K1M150表示個(gè)位，K1M154表示十位。</p><p>　　3.2.10防過

35、顯示</p><p><b>　　圖3-13</b></p><p>　　如圖3-13，用于只有需要顯示時(shí)才送數(shù)據(jù)到數(shù)碼管。只有分?jǐn)?shù)變動時(shí)才觸發(fā)。</p><p><b>　　3.2.11復(fù)位</b></p><p><b>　　圖3-14</b></p><

36、;p>　　如圖3-14，是主持人復(fù)位程序。用M70來防止沒有加減分就復(fù)位。</p><p>　　3.2.12違規(guī)標(biāo)志位</p><p><b>　　圖3-15</b></p><p>　　如圖3-15，扣分標(biāo)志程序，用于先扣分才能復(fù)位。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p

37、><p>　　[1] 方清城.可編程序控制器課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M].佛山：佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院　機(jī)電與信息工程學(xué)院，</p><p>　　[2] 史國生.電氣控制與可編程控制器技術(shù)（第二版）[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社。</p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　在這幾天的實(shí)習(xí)過程中，感覺到理論上可行的不一定經(jīng)

38、得起實(shí)際的考驗(yàn)，在編程時(shí)應(yīng)該注重實(shí)際的硬件可能會發(fā)生的種種情況。特別的在數(shù)碼管顯示上調(diào)試了很長時(shí)間，最終在鎖存時(shí)間上合理的給予間隔才解決。</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　雖然編程經(jīng)歷的時(shí)間不長，但是在這個(gè)過程中有華老師和方老師的辛勤指導(dǎo)，讓我茅塞頓開，編程速度大大提升，在此謹(jǐn)向華老師和方老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。</p>