四路智力抢答器~飘~~~

学号： 2009 - 2010 学年 第 2 学期 单片机应用技术单片机应用技术 课课 程程 设设 计计 报报 告告 题题 目：目：基于单片机的四路智力竞赛抢答器基于单片机的四路智力竞赛抢答器 专专 业：业： 班班 级：级： 飘飘 姓姓 名：名： 指导教师：指导教师： 宋老师宋老师 成成 绩：绩： 电气工程系 2010 年 5 月 27 日 - 1 - 课课 程程 设设 计计 任任 务务 书书 学生班级： 学生姓名： 学号： 设计名称： 基于单片机的四路智力竞赛抢答器 起止日期： 2010.5.25-2010.5.28 指导教师： 宋老师 设计要求：要求设计一台带触摸屏并可供 4 名选手参加比赛的智力竞赛抢答 器： 1) 主持人开始、复位、抢答指示和得分统计牌在 GOT 画面上设置。抢答器 的抢答按钮、开始指示灯、报警器、LED 数码管仍用 PLC 的输入输出设备。 2）抢答器同时供 4 名选手或 4 个代表队比赛，分别用 4 个按钮 SB1 SB4 表示。每桌上设有一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号对应，也分别 为 SB1，SB2，SB3，SB4。 3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮， 选手编号立即锁存，并在 LED 数码管上显示该编号，同时封锁输入编码电路， 禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统复位为止。 4)抢答器具有定时抢答的功能。当主持人按下开始按钮后，电源指示灯亮， 定时器开始计时，参赛选手在设定时间（10S）内抢答，抢答有效，编号显示器 上显示选手的编号，并保持到主持人将系统复位为止。 5)如果定时抢答时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效。并封锁输入 信号，禁止选手超时后抢答。 6)如果主持人未按下开始抢答按钮，就开始抢答，属违例，这时显示其组号， 同时扬声器发出报警声响提示。 7）具有得分累计的功能。主持人按下加分键，给正确的答题选手加 10 分。 - 2 - 引引 言言 PLC 在我国的应用已有二十几年的历史，随着目前生产自动化水平的提高， 以及各种监控系统的需要，PLC 其外部电路简单、模块化结构、可靠性高，尤 其可以通过方便的编制和修改软件来实现顺序控制的功能等特点，在工业的应 用中越来越广泛。它将传统的继电器控制技术与计算机和通信技术融为一体。 在实际现场，设备操作方便，管理维护简单，能根据各种突发事情，做出实时 - 3 - 的正确反应，在各类竞赛中，都离不开抢答器，虽然市场上有许许多多种抢答 器，但功能却各不相同，而所编程序也各不相同，据此，现以 F940GOT 触摸屏 和三菱 FX2N 系列结合，进行程序设计并仿真验证,设计了一款用触摸屏 GOT 作 为 PLC 输入和输出设备的抢答器。该抢答器集抢答、声音警示、灯光指示和计 时于一身，而且其编程简单，容易理解掌握，工作稳定可靠，扩展性能强。 目录 一.方案论证与比较.4 - 4 - 二.总体设计思路.8 三.小结.9 四. 参考文献 9 五自我评价.10 六附录 11 一、方案论证与比较： 与普通抢答器相比，本作品有以下几方面优势： 1、具有触摸屏控制的功能。 - 5 - 2。具有得分统计的功能。 3、具有定时功能. 4.具有数据锁存和显示的功能。 二、总体设思路 （一）程序设计 1.智力竞赛抢答器控制用 PLC 和触摸屏的 I/0、内部继电器与外部元件的 对应关系见下页表： I/O、内部继电器与外部元件对应关系 输 入输 出 名称输入点名称输出点 1 组抢答按钮 SB1X1aY0 2 组抢答按钮 SB2X2bY1 3 组抢答按钮 SB3X3cY2 4 组抢答按钮 SB4X4dY3 - 6 - 开始抢答触摸键M10eY4 重新抢答触摸键M11fY5 主持人加分触摸键M12gY6 清零触摸彩键M13电源指示灯Y10 蜂鸣器Y11 得分累计寄存器D11D14 触摸屏字串指示M1M4 2.七段码译码表 抢答器显示电路的作用是发出抢答位置信号，显示抢答所在位置。译码显 示就是以各抢答位置信号为输入信号，按表所示的七段码显示译码表译码输出， 驱动七段数码管指示抢答所在位置。 七段码译码表 输入Y7Y6Y5Y4Y3Y2Y1Y0数码显示 X1000001101 X2010110112 X3010011113 X4011001104 由表可知，要使数码管显示 1，必须使 Y1、Y2 有输出信号，只要使 K2Y0 字元件中 Y1、Y2 二位为 1，而其他六位为 0 即可。十进制数 K6=121+122， 即 K6 转换为二进制数正好满足要求。数码管显示 2、显示 3、显示 4 原理同。 3.参考程序 该程序使用加法运算指令，巧妙地方实现对分数的累计，采用“传送指令” 实现抢答控制，实现输入开关对输出数码段显示多少的控制，减少程序步数， 使程序容易理解掌握。 - 7 - 图 1 带有触摸屏显示功能的四组抢答器梯形图 4.触摸屏画面设计 使用 FX-PCS-DU/WIN 软件编绘的画面如图，各画面的编号及画面中的图形 部件的设置及其对应于 PLC 存储单元地址都已标在图中。0 号画面是上电时即 进入的画面，按 0 号画面右下角的“进入”键进入 1 号画面。1 号画面是抢答 工作的主画面，主持人按下开始键后开始一轮抢答，有人在 10S 内抢得时，显 - 8 - 示其红底组号，直到答题完毕主持人按下复位按钮键，组号为黄底方可重新抢 答。10S 内无人抢答，抢答无效。2 号画面是得分统计牌，当主持人按下“下页” 键，进入 2 号画面，主持人按下加分键，给正确的答题选手加 10 分。 0 号画面 1 号画面 2 号画面 欢迎使用 抢答指示场上得分 一组二组三组四组 一组 二组 三组 四组 M1 M2 M3 M4 井井 井 井井 井 井井 井 井井 井 智力竞赛抢答器 D11 D12D13 D14 进入 上页开始复位下页 加分清零 退出 进入：触摸键 切至 1 号画面 ON 红底 OFF 黄底 退出：触摸键 切 至 1 号画面 图 2 四组抢答器触摸屏画面 5.接线图 用三菱 FX2-24MR 型可编程序控制器实现抢答控制系统的输入/输出接线， 图中方框表示 PLC，PLC 输入接口有上有抢答按钮，输出端口上有抢答器模拟板。 - 9 - （二）联机调试 1、图 2 画面程序的下载：连接 PC 及 GOT 的 RS232 口，接通 GOT 电源，并通 过 GOT 主菜单将 GOT 设定为电脑传送状态，点击 FX-PCS-DU/WIN 软件菜单栏中 “传送”菜单并进入“项目传送”对话框，选“发送”按钮即可完成由 PC 机向 GOT 的画面传送过程。 2、图 1 程序的下载：采用型号为 FX2-24MR 的 PLC，把 PLC 方式开关置于运 行“SHOP”档，通过数据线把程序写到 PLC 中；连接 GOT 的 RS422 口，并接通 PLC 及 GOT 的电源，可进入联机调试状态。 3、把 PLC 方式开关置于运行“RUN”档，检查 GOT 各画面部件的功能及切换 动作： 1） 主持人未按下开始抢答触摸键 M10，有人违规抢答，报警器 Y11 报 警并在各桌上及 GOT 画面显示其组号。 主持人按下开始抢答触摸键 M10，电源抢答指示灯 Y10 亮，无人抢答，10S 后抢 答无效。 2） 主持人按下开始按钮 M10，电源抢答指示灯 Y10 亮，开始抢答。并 在各桌上及 GOT 画面显示抢得组号。直到主持人按下复位触摸键。 3) 主持人按下加分触摸键 M12，给正确的答题参赛队加 10 分。比赛结 束， 主持人按下清零触摸键 M13，将系统清零。 - 10 - 三三.小结小结 该抢答器在 GOT 画面设置主持人开始抢答按钮 、复位按钮和各组得分统 计牌；抢答器的抢答按钮、 各组抢得的数码显示、开始指示灯显示、 组号显 示 、警示蜂鸣仍用 PLC 的输入输出口。 此抢答器由主持人操纵，具有定时功 能，在 10 秒内无人抢答表示所有参赛选手对本题弃权，如果定时时间已到，无 人抢答，本次抢答无效。抢答器能准确、公正、直观地判断出第 1 抢答者，通 过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第 1 抢答者。 该程 序使用加法运算指令，巧妙地实现了分数累加，充分体现了 PLC 的优点，这样 的控制用传统继电器控制是无法实现的。 四四.参考文献参考文献 数字电子技术基础 陈明义 主编 中南大学 出版 单片机原理与实践指导 邓兴成 主编 机械工业出 版社出版 电子线路设计指导 李银华 主编 北京航空 航天大学出版 电子技术基础数字部分 康华光 主编 华中科技 大学 出版 电子实验与实践 付家才 主编 高等教 育出版社出版 - 11 - 五自我评价五自我评价 经过长达一个星期的设计与思考，最终完成了抢答器的设计。其间遇 到了许多问题，但最后都一一得到解决。现将心得体会总结如下： 1. 设计初期要考虑周到，否则后期改进很困难。应该在初期就多思考几个 方案，进行比较论证，选择最合适的方案动手设计。总体设计在整个设 计过程中非常重要，应该花较多的时间在上面。 2. 方案确定后，才开始设计。设计时，多使用已学的方法，如列真值表， 化简逻辑表达式，要整体考虑，不可看一步，做一步。在整体设计都正 确后，再寻求简化的方法。 3. 在设计某些模块的时候无法把握住整体，这时可以先进行小部分功能的 实现，在此基础上进行改进，虽然可能会多花一些时间，但这比空想要 有效的多。 4. 尽可能是电路连线有序，模块之间关系清楚，既利于自己修改，也利于 与别人交流。如果电路乱的连自己都看不懂，那还