基于PLC的8路抢答器设计

毕业设计（论文）题目： 院 (系)： 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 二一三年十二月五日 毕业设计（论文）任务书学生姓名学号专 业院（系）毕业设计（论文）题目基于PLC的8路抢答器设计任务与要求要求：1.抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛，分别用8个按钮S0 S7表示。2.设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。3.抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。4. 根据控制要求，进行电气控制系统硬件电路设计，包括PLC硬件配置电路。5. 根据控制要求，编制PLC控制程序完成时间段指导教师单位职称院（系）审核意见毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字2013.6.15-2013.6.28查找资料，选题2013.6.29-2013.8.30完成论文的初稿2013.8.31-2013.9.30完成论文二稿的写作2013.10.1-2013.10.20完成论文的终稿及格式修改2013.10.21-2013.11.20进一步修改论文、定稿，打印论文，做好答辩准备20113.11.21-2013.12.5做好论文答辩准备教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一毕业设计(论文)中期检查记录表学生填写毕业设计(论文)题目: 基于PLC的8路抢答器设计学生姓名: 学号：专业： 指导教师姓名: 职称: 检查教师填写毕业设计(论文)题目工作量饱满一般不够毕业设计(论文)题目难度大适中不够毕业设计(论文)题目涉及知识点丰富比较丰富较少毕业设计(论文)题目价值很有价值一般价值不大学生是否按计划进度独立完成工作任务学生毕业设计(论文)工作进度填写情况指导次数学生工作态度认真一般较差其他检查内容：存在问题及采取措施:检查教师签字: 年 月 日院（系）意见(加盖公章): 年 月 日摘 要近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构简单、编程方便、可靠性高等优点，已广泛用于工业过程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。专家认为，可编程控制器将成为今后工业控制的主要手段和重要的基础设备之一，PLC、机器人、CAD/CAM将成为工业生产的三大支柱。PLC型抢答器是将PLC用于对抢答器的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前使用的抢答器进行精确控制，特别是对多人抢答的控制可方便的实现。通过设计一个抢答器，使我们系统掌握可编程控制器的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，是我们掌握一些基本机型，掌握PLC控制技术的基本原理和应用，并学习PLC编程的多样性、灵活性，是我们掌握PLC在实际应用中的控制作用、动作顺序与原理，为今后从事自动化控制领域的工作打下坚实的基础。同时，在设计过程中还能培养我们独立工作能力与创造力，综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力，查阅图书资料、绘图、书写报告的能力。关键词： PLC 抢答器 七段数码器AbstractIn recent years, with the rapid development of science and technology, application of PLC are increasingly headed for a deep, driving traditional control testing day Crescent benefit updates. It has a simple structure, convenient programming, high reliability, has been widely used in industrial processes and position control. According to statistics, the PLC is one of the most widely used in industrial automation device equipment. Experts believe that the PLC will become the main instrument and an important basis for future industrial control equipment, PLC, robotics, CAD/CAM will be the three pillars of industrial production. PLC-type buzzer is using PLC for control of the buzzer, mainly on account of its characteristic of the use of environmental adaptability, while its internal timer is very rich in resources, currently use the buzzer can be precisely controlled, especially for people who vie to control can be easily achieved. Through design a VIES players, makes we system master can programming controller of fundamentals, and features, and application, and program design method and programming skills, is we master some basic models, master PLC control technology of fundamentals and application, and learning PLC programming of diversity, and flexibility, is we master PLC in actual application in the of control role, and action order and principle, for future engaged in Automation control area of work lay solid of based. At the same time, during the design process can develop our independent working ability and creativity, combined the ability to use professional and the basics, the ability to solve practical engineering problems, the ability to read books and materials, drawing, writing reports. Key words: PLC buzzer Seven-segment digital目 录第一章 抢答器的简述1第二章 抢答器的工作原理2第三章 抢答器的硬件设计与连接3第一节 PLC控制器3第二节 显示数码管3第三节 系统其它硬件3第四节 I/O口分配4第四章 抢答器的软件设计6第一节 抢答开始部分程序6第二节 选手按钮部分程序6第三节 选手违规提前抢答程序7第四节 选手抢答成功后音响及计时程序8第五节 数码管1显示选手编号部分程序8结 论10致 谢11参考文献12附录13第一章 抢答器的简述八个队同时参加抢答,赛场中设有1个主持人台和8个参赛选手台。总体设计选用三菱FX2N系列PLC控制,抢答操作简单方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉听觉效果非常好。抢答器，顾名思义就是用于比赛时，与对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科学技术的不断发展，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。八人抢答器工作原理如下，我所设计的 PLC智能抢答器是适合八组选手或个人抢答的抢答器。给竞赛主持人设置2个控制按钮，用来控制何时开始抢答以及系统的复位，每当主持人发出开始抢答指令并按下开始按钮后（此时用绿灯指示已可以抢答），选手方可抢答，哪组选手最先按下抢答器按钮，则数码管就显示该组的编号，音响电路发出声响提示信号以指示抢答成功，并对其后的抢答信号封锁而不在响应，选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统开始下一轮抢答。若选手在主持人未按下开始抢答按钮时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管显示其编号，音响电路也发出声响，同时违规指示灯红灯亮。当主持人按下抢答开始按钮时定时器 T1 开始计时（设定 10 秒）若 10秒限制到时仍无人抢答则音响电路发出声响，以表示选手放弃该题。在抢答成功后，系统自动倒计时，同时数码管显示答题倒计时时间，该时间可根据需要调节，此设定为 30 秒，选手必须在设定时间内完成答题，否则，音响电路发出超时报警信号。 其中以上功能都通过编制的 PLC 程序来控制3个数码管以及3个扬声器来实现，第二章 抢答器的工作原理此设计分为正常答题、无人抢答、违规操作以及选手答题超时四方面的设计要求，由主持人控制台控制八路抢答选手的各项操作。具体说明如下：1、正常答题：当主持人按下开始按钮SB0时，抢答指示灯绿灯亮，同时定时器T1开始计时，选手在10s内抢答。若10s内抢答成功，1号数码管显示抢答成功选手编号，并有0号扬声器发出声音（声长为2秒）显示抢答成功，同时系统自动计时，2号、3号数码管倒计时显示剩余答题时间，若选手在规定时间内回答完毕。则答题成功，主持人按复位按钮SB9，进入下一题。按SB0 继续开始抢答，如此循环。2、无人抢答：当主持人宣布开始并按下开始按钮SB0后，绿灯发出绿光，但10秒内无人抢答，10秒时间到2号扬声器响，表示无人抢答，可理解为选手放弃该题，主持人按复位按钮SB9，进入下一题。（还有后面“注”的情况）。3、违规操作：若主持人未按下开关时，有选手抢答，抢答选手则犯规，红灯亮。此时，主持人宣布违规选手编号，予以相应处罚，主持人按复位按钮SB9，进入下一题。4、选手答题超时：选手抢答成功后，需要在规定时间内完成作答，本次限定时间为30秒（此时间可根据需要改动）。若选手在规定时间内完成，则属于正常答题。限定时间到后，1号扬声器报警声响，倒计时显示为00，而选手仍未答完题目，则选手失去继续答题机会。此时，由主持人按复位按钮SB9，进入下一题作答。注：本系统为避免多次违规，对系统进行了封锁设置，如在主持人宣布开始并按下开始按钮SB0后，绿灯发出绿光，但10秒内无人抢答，10秒时间到2号扬声器响，而正在此时或之后即主持人复位之前，选手按下抢答按钮，按钮将不起作用，从而避免了在此时选手违规操作，以使节目或活动可以尽量顺利的进行。第三章 抢答器的硬件设计与连接第一节 PLC控制器本设计的控制器采用日本三菱公司生产的PLC，选用FX2N-64MR。FX2N系列是三菱PLCFX家族中先进的系列。有高速处理及可扩展大量满足单个需要的特殊功能模块，灵活性和控制能力强，可扩展到256点。三菱PLC编程采用编程软件GX-Developer，简单易懂，好用好学，十分方便。第二节 显示数码管图3.1 数码管图为此数码管采用7段发光二极管组成，由plc控制其A,B,C,D,E,F,G的组合亮灭，来达到数字的倒计时输出。第三节 系统其它硬件 本系统还用到了电阻器（根据PLC输出电压以及数码管驱动电流选择阻值，使电流不超出数码管允许电流即可）、手动按钮（瞬时型）、指示灯以及音响设备，这些设备均可采用日常生活常见常用的电器，无特殊可言。示意图如下所示。图3.2 常见几种电器第四节 I/O口分配表3.1 PLC的I/O分配表（一）PLC输入端子功能说明PLC输出端子功能说明X001选手一按钮SB1Y00,Y10绿灯，红灯X002选手二按钮SB2Y01,Y11绿灯，红灯X003选手三按钮SB3Y02,Y12绿灯，红灯X004选手四按钮SB4Y03,Y13绿灯，红灯X005选手五按钮SB5Y04,Y14绿灯，红灯X006选手六按钮SB6Y05,Y15绿灯，红灯X007选手七按钮SB7Y06,Y16绿灯，红灯X011选手八按钮SB8Y07,Y17绿灯X000主持人开始按钮SB0Y40红灯X010主持人复位按钮SB9Y41蜂鸣器0Y42蜂鸣器1表3.2 PLC的I/O分配表（二）PLC输出端子功能说明PLC输出端子功能说明Y20数码管1控制端子AY30数码管2控制端子AY21数码管1控制端子BY31数码管2控制端子BY22数码管1控制端子CY32数码管2控制端子CY23数码管1控制端子DY33数码管2控制端子DY24数码管1控制端子EY34数码管2控制端子EY25数码管1控制端子FY35数码管2控制端子FY26数码管1控制端子GY36数码管2控制端子GCOM1、2接电源正极COM3、4接电源正极图3.3 八人抢答器PLC控制系统输入输出及主线路硬件连线6第四章 抢答器的软件设计第一节 抢答开始部分程序 主持人按下X000（即SB0按钮），输出Y007，绿灯亮，抢答开始。Y007自锁，绿灯可以一直亮着，定时器T1开始计时，选手规定时间内抢答，否则T1计时到，触点动作，蜂鸣器响（响两秒便停），同时T1将选手按钮封锁，禁止抢答。图4.1 抢答开始部分第二节 选手按钮部分程序选手按钮为X001 X007和X011(即SB1-SB8),每个按钮对应一个中间继电器，选手中间继电器之间使用互锁，实现优先选择，同时各中间继电器自锁，以确保按钮弹起后仍然得电。4.2 选手按钮部分程序第三节 选手违规提前抢答程序在主持人未按下开始钮时，Y007的常闭触点闭合，此时，选手按下按钮，现象如同抢答成功，但违规提示红灯亮，以示违规抢答。而当主持人按下开始后，Y007常闭触点断开，此红灯便不再因选手抢答而亮。图4.3选手违规提前抢答程序第四节 选手抢答成功后音响及计时程序某选手抢答成功后，例如1号成功，则M1得电，Y010输出声响（设定为响2秒），同时开始倒计时，选手须在规定时间内答完，该系统计时设定为30秒，之后T0触点动作。蜂鸣器1发出声响，同时2、3数码管显示时间为00。图4.4 强大成功后音响及计时程序第五节 数码管1显示选手编号部分程序由于数码管1采用分段控制方式，没有用译码指令，显得略繁琐，但调试时可以一目了然的看出显示是否正确。但选手抢答成功后，其编号对应的数码管段便导通光。图4.5 数码管1显示选手编号程序结 论本抢答器系统虽是针对八位参赛选手设计的，但通过原理分析可知，它也完全适用于多于八位选手的抢答场合。当然，如果对外围电路及程序稍加修改，就很容易使之扩展成更多路的抢答器。若去掉程序中的互锁功能，可以将本抢答器改成呼叫器，用在医院病房等多种地方。由此可见，只要我们运用恰当，PLC技术能实现许多复杂的功能，能极方便的控制我们所需要控制的对象，给我们生产和生活带来极大的方便。 知识竞赛的一个最重要的硬件设备就是抢答器。以往的电子抢答器，许多功能也达不到的，比如播放视频题，抢答视频暂停再继续功能等。 但是，随着科学技术飞速的发展，抢答器由硬件化逐步向软件化发展。抢答器竞赛软件利用计算机搞知识竞赛，经过调查，利用抢答器竞赛软件办一次类似电视台效果的知识竞赛，其费用仅仅是到电视台演播厅举办一次竞赛费用的十分之一还少。更关键的是，抢答器竞赛软件不是一次性产品，可以多次重复使用，这是一次拥有长期受益的软件。 采用抢答器竞赛软件是大势所趋 对于一个每年都有赛事的单位企业，只要单位有计算机和投影仪，搞知识竞赛不利用抢答器竞赛软件，如同是有好马没有配好鞍。 以往企业自己搞知识竞赛，都是主持人读题，观众选手得安静仔细听题目，有条件的花上万元买个电子抢答器，算是给知识竞赛赛场添彩了。大多依靠主持人发挥水平，选手和观众渴望的类似电视台的节目效果难以实现。与电视播放的那些竞赛场面对照选手坐在显示器前答题，观众看着大屏幕显示题目和答案，大屏幕有抢答显示计分排行等，绚丽的画面有节奏的音乐差距很大，但这些都不是电视台的专利，利用抢答器竞赛软件，用户自己就可以实现这样的视觉效果。运用互动式多媒体技术，将竞赛题目制作成演示程序。通过投影仪大屏幕或电视墙在现场播放，给观众强烈的视听感受，凝聚竞赛现场气氛。通过选手面前的显示器，为参赛队员提供最直接的看题效果，保证队员对