金肯职业技术学院毕业设计（论文）
题目基于数字电路4路智力抢答器
的设计与实现
计算机通信工程系电气自动化技术专业 09 级
姓名焦双银学号0703040404
指导教师顾亚文
二 0一 0年一月十三日
目录
第一章概述 (5)
1.1数字电路简介 (5)
1.2抢答器简介 (6)
第二章方案的选择 (7)
2.1系统的任务需求 (7)
2.2系统设计方案分析 (7)
2.2.1基于单片机的方案 (8)
2.2.2基于PLC的方案 (9)
2.3方案的确定 (10)
2.4本章小结 (10)
第三章抢答器硬件系统的设计 (11)
3.1硬件总体方案 (11)
3.2 器件的选择 (12)
3.2.1 主器件的选择 (12)
3.2.2其它器件的选择 (13)
3.3 I/O分配与电气接口图 (13)
3.4硬件接线图 (16)
3.5本章小结 (16)
第四章抢答器软件系统的设计 (17)
4.1 软件的总体方案 (17)
4.2 灯控系统的软件方案 (18)
4.2.1 灯控波形图 (18)
4.2.2 灯控梯形图程序 (19)
4.3 数码管显示系统的软件方案 (20)
4.3.1真值表与逻辑表达 (20)
4.3.2数码管的梯形图 (22)
4.4本章小结 (25)
第五章抢答器硬件电路板的制作和软硬件的调试 (26)
5.1电路板的制作过程 (26)
5.2调试过程与成果展示 (26)
5.3本章小结 (27)
总结 (28)
致谢 (29)
参考文献 (30)
基于PLC的三路智力抢答器的设计与实现
专业班级：电气自动化技术四班学生姓名：项超超
指导教师：顾亚文
摘要本文利用三菱FX2N系列PLC对知识竞赛抢答器的控制,阐述了控制方
案。实现抢答器功能的方式有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行三路抢答器系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据知识竞赛抢答器的控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试。
关键词：PLC；智力抢答器；程序设计
PLC-based three-way intellectual Design and
Implementation of Responder
Abstract In this paper, the knowledge of Mitsubishi FX2N Series PLC contest Responder control, described control program. Achieve the Responder function in different ways, can be used early analog circuits, digital circuits or the number of mixed-mode circuits. In recent years, with the rapid development of science and technology, Microcontroller, PLC applications continue to move toward in-depth at the same time promote the traditional control detection technology constantly updated. In this paper, produced by Japan's Mitsubishi FX2N-48MR-PLC as the core controller, three-way Responder system design, and design of the system structure diagram, program instructions, ladder, as well as input and output terminals of the distribution program. Responder Knowledge Competition under both the control requirements and characteristics to determine the PLC input and output distribution and on-site commissioning.
Keywords: PLC; intellectual Responder; Programming
第一章概述
1.1 PLC简介
国际电工委员会（IEC）于1987年对PLC定义如下:
PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置,是带有存储器,可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令,进行逻辑运算,顺序控制,定时,计数和算术等操作,并通过数字式和模拟式的输入输出,控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备,都应按易于与工业控制系统形式一体,易于拓展其功能的原则设计。
事实上,PLC就是以嵌入式CPU为核心,配以输入,输出等模块,可以方便的用于工业控制领域的装置。PLC与机器人,计算机帮助设计与制造一起作为现代工业的三大支柱。
PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置,使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降,使PLC的成本下降,同时又由于PLC 的功能大大增强,使PLC 的应用越来越广泛,广泛应用于钢铁、水泥、石油、化工、采矿、电力、机械制造、汽车、造纸、纺织、环保等行业。PLC的应用通常可分为五种类型：
一、顺序控制这是PLC应用最广泛的领域，用以取代传统的继电器顺序控制。PLC可应用于单机控制、多机群控、生产自动线控制等。如注塑机、印刷机械、订书机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。
二、运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动步进电动机或伺服电动机的单轴或多轴位置控制模版。在多数情况下，PLC把扫描目标位置的数据送给模版块，其输出移动一轴或数轴到目标位置。每个轴移动时，位置控制模块保持适当的速度和加速度，确保运动平滑。
相对来说，位置控制模块比计算机数值控制（CNC）装置体积更小，价格更低，速度更快，操作方便。
三、闭环过程控制 PLC能控制大量的物理参数，如温度、压力、速度和流量等。PID（Proportional Intergral Derivative）模块的提供使PLC具有闭环控制功能,即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某一个变量出现偏差时,PID控制算法会计算出正确的输出,把变量保持在设定值上。
四、数据处理在机械加工中，出现了把支持顺序控制的PLC和计算机数值控制（CNC）设备紧密结合的趋向。著名的日本FANUC公司推出的Systen10、11、12系列，已将CNC控制功能作为PLC的一部分。为了实现PLC和CNC设备之间内部数据自由传递，该公司采用了窗口软件。通过窗口软件，用户可以独自编程，由PLC送至CNC设备使用。美国GE公司的CNC设备新机种也同样使用了具有数据处理的PLC。预计今后几年CNC系统将变成以PLC为主体的控制和管理系统。
五、通信和联网为了适应国外近几年来兴起的工厂自动化（FA）系统、柔性制造系统（FMS）及集散控制系统（DCS）等发展的需要，必须发展PLC之间，PLC和上级计算机之间的通信功能。作为实时控制系统，不仅PLC数据通信速率要求高，而且要考虑出现停电故障时的对策。
1.2抢答器简介
在竞赛、文体娱乐活动（抢答活动）中，能准确、公正、直观地判断出抢答者的机器。
一、电子抢答器的中心构造一般都是由抢答器由PLC以及外围电路组成，其搭配的配件不同又分为，非语音非记分抢答器和语音记分抢答器。多适用于学校和企事业单位举行的简单的抢答活动。非语音记分抢答器构造很简单，就是一个抢答器的主机和一个抢答按钮组成，在抢答过程中选手是没有记分的显示屏。语音记分抢答器是有一个抢答器的主机和主机的显示屏和选手的记分显示屏。
二、电脑抢答器又分为无线电脑抢答器和有线电脑抢答器。无线电脑抢答器的构成是由：主机和抢答器专用的软件和无线按钮。无线电脑抢答器利用电脑和投影仪，可以把抢答气氛活跃起来，一般多使用于电台等大型的活动。有线电脑抢答器也是由主机和电脑配合起来，电脑在和投影仪配合起来，利用专门研发的配套的抢答器软件，可以十分完美的表现抢答的气氛。
第二章方案的选择
2.1系统的任务需求
一、系统的外围硬件及作用
本系统中，三位或三组参赛选手分别被编制为相应的代码1、2、3、，分别通过按键X1、X2、X3、X4发布各自的抢答意愿。主持人手中有三个按键X0、X5，X6用于发布抢答开始命令和加分功能并具有手动复位的功能，X0用于发布抢答计时开始命令。另外有三个红灯和三个绿灯来表示三位选手的抢答情况，红灯分别表示各自提前违规抢答绿灯表示成功抢答到，X0启动时表示抢答命令发布后10S内无人按键抢答，题目作废；黄灯灭时表明答题时间结束。每位选手都有自己相对应的LED显示器对其分数进行显示。
二、系统的控制要求
1．三名竞赛者在主持人宣布答题开始及按下按键X0后，需按下各自桌上的按键X1、X2、或X3，表示抢答意愿，哪位选手相对应的绿灯亮，表明其获取了问题的抢答权。
2．若在主持人宣布答题开始及按下按键X0前就有选手提前按下X1、X2、或X4，则在相对应的选手的红灯就会亮，表明该选手提前抢答。
3.在主持人宣布抢答开始命令后10S内，若无参赛人员按键抢答，则主持人相对应的黄灯灭，表明竞赛者放弃该题。
4.在竞赛者抢答成功后，每位选手都有60秒的时间作答，如果60秒时间到了则选手面前相对应的绿灯就会灭，那么他也将失去答题的机会。
5.如果有选手回答正确，那么主持人那里有相对应的X6对其进行加分，那么选手面前相对应的LED显示器会对其进行相应的加一分。
6.若有选手回答错误也可手动按下X5复位。
2.2系统设计方案分析
一、系统设计方案确定
该系统可供三个或三组选手同时抢答，主持人或后台工作人员手中掌握着宣布抢答开始按键，复位按键和加分按键，因此本系统有六个输入信号。
原本系统所需要的输入信号有6个，输出有8个灯泡显示外加三个LED显示器的21的输出信号，由于条件设备的限制，我对程序做了一点改动，紧有13个输出与5个输入信号，这样致使只能一个选手来进行加分的显示和只有两位学生的参与，这样才能做实际的效果。
二、输入输出端口分配
根据系统设计方案的分析，我们需要6个按键，X1、X2、X3、分别为三组参赛选手使用，用于发布各自的抢答意愿。X0、X5、X6为一组由主持人掌握，X0用于发布抢答开始命令及X5手动复位键，X6用于主持人加分命令。
2.2.1基于单片机的方案
所谓单片机系统就是采用目前市场上的单片机CPU及其它外围芯片，根据不同系统设计电路板，最终设计成一台简易的计算机系统，并在此基础上设计程序以达到所要求的控制功能。这种形式在 80年代国内很流行，但由于受到本身可靠性及其它方面的限制，目前除了仪表上仍然采用外，在工业现场的应用已逐步被PLC所代替。
图2-1 基于单片机的方案图
单片机的可靠性：由于目前国内市场上的单片机芯片的品质良莠不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其它外围元件（如电阻、电容等）的参数离散性也很大，批量小的产品不可能经过筛选配对等技术处理，因此这样的产品很难做到很好的一致性和高可靠性，因为任一元件的参数偏离设计要求都会引起系统的不稳定。另外，单片机的所有器件均不是工业级的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力很弱，而国内的电源一般都很差，加上压片机的变频调速对电源的干扰很大，因此，更可能引起单片机系统的不稳定。
单片机的可扩展性：由于单片机的线路是根据一定的功能要求特别设计的，所以要增加一个功能就要重新设计线路，而且对应的程序都要重新设计。这样对于增加功能的开发成本和周期都会增加。
单片机的可维护性：一旦单片机系统出现故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法是更换整个系统，这样维修成本增加了。
操作：现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘，设定数据用拨码开关，显示用LED，整个面板显得繁锁，而且为了减少操作键，设计时往往一键多用，操作人员很难脱开说明书操作。特别是故障显示只能显示故障代码，一旦发生故障，操作人员必须翻阅说明书方能发现故障所在，最终按说明书指示排除故障，这样排除故障的时间相对较长。总之，这样的人机对话不够友善。
特点：可靠，价格便宜，适合微电子。
2.2.2基于PLC的方案
可编程控制器（PLC）：所谓PLC系统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可编程控制器，根据要求选用不同的模块，在此基础上设计程序以达到所设计的功能。这种形式目前在工业现场应用最为广泛。
图2-2 基于PLC的设计方案图
PLC的可靠性：进口PLC采用的CPU都是生产厂家专门设计的工业级专用处理器，其余各元件也是直接向生产厂家购买的，经过严格挑选的工业级元件，另外它的电源模块也是集各大公司工业控制的经验而特别设计的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力有很大提高，即使在电源很差和变频调速的干扰下仍能正常工
作。
PLC的可扩展性：要增加一个功能只要增加相应的模块和修正对应的程序，而PLC的编程相对比较简单，这样对于开发周期会缩短。
PLC的可维护性：PLC本身有很强的自诊断功能，一旦系统出现故障，根据自诊断很容易诊断出故障元件，即使非专业人员也能维修，如果故障由于程序设计不合理引起，由于它提供完善的调试工具，要找出故障也较为简单。
操作：PLC的操作采用触摸式操作终端，人机界面，全屏显示，上面设计了很详尽的操作指南，即使第一次使用，也能根据提示顺利操作，这就降低了对操作人员的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系统发生故障，画面自动切换到故障提示画面，提示故障原因和排除方法。甚至可以显示故障在机器上的位置，维修人员可以根据提示很快排除故障。
特点：价格与前二种控制器相比略贵，可靠性好，操作简单。
2.3方案的确定
综合了2.2.1与2.2.2的内容得出，单片机特点：可靠，价格便宜，但适合微电子。PLC特点：价格略高，可靠性好，操作简单。所以我选择了使用PLC来做本次的设计。
2.4本章小结
本章我列出了系统的任务需求并比较了单片机与PLC的优缺点，最终确定了使用PLC来做本次设计。
第三章抢答器硬件系统的设计
3.1硬件总体方案
这里我选择FX2N-24MR型PLC。
FX2n系列是FX系列PLC家族中最先进的系列。由于FX2n系列具备如下特点：最大范围的包容了标准特点、程式执行更快、全面补充了通信功能、适合世界各国不同的电源以及满足单个需要的大量特殊功能模块，它可以为你的工厂自动化应用提供最大的灵活性和控制能力。
为大量实际应用而开发的特殊功能
开发了各个范围的特殊功能模块以满足不同的需要----模拟I/O，高速计数器。定位控制达到16轴，脉冲串输出或为J和K型热电偶或Pt传感器开发了温度模块。
对每一个FX2n主单元可配置总计达8个特殊功能模块。
基于上述PLC的设计如框图3-1所示。
图3-1 基于PLC的设计框图
由PLC85001实验箱做主体，对电路板进行连接与显示。
3.2 器件的选择
3.2.1 主器件的选择
加分PLC85001型实验台的面板布置如下图所示，它由①输入模拟开关部分，②PLC输入/输出端口部分，③输出负载指示部分，④交流电源输入部分，⑤PLC 主机，⑥24V直流稳压电源，⑦编程器，⑧编程器电缆等八大部分组成。
图3-1 PLC实验台结构图
在上图中，①为模拟开关16个，分二组，每组8个。②有PLC主机，输入输出端口，共30点，其中输入为16点，从X0~X7、X10~X17；输出14点，从Y0~Y7，Y10~Y15，输出方式为继电器触点输出。③输出负载指示部分，含有指示灯2个、发光二极管指示灯14个、继电器4个。④电源部分，有交流220V输入插座、开关及保险丝座。⑤为PLC主机三菱FX0S—30MR、FX2N—48MR。⑥直流稳压电源部分，输出为24V，最大负载电流为3A，另外此部分还包含PLC输出指示（LED 数码管显示、蜂鸣器）等。⑦、⑧为手持式编程器和电缆，它和PLC主机相连，进行PLC程序输入、插入、删除、测试、监控等。
图3-2 实验台实物图
3.2.2其它器件的选择
首先是七段LED显示器三个，这其中主要是二极管，二极管的概述。二极管又称晶体二极管，简称二极管(diode)，它只往一个方向传送电流的电子零件。它是一种具有1个零件号接合的2个端子的器件，具有按照外加电压的方向，使电流流动或不流动的性质。晶体二极管为一个由p型半导体和n型半导体形成的p-n结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。当不存在外加电压时，由于p-n 结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。
由于24V的电源关系所以LED显示器需要电阻，然后是对电阻的选择，在老师的帮助下经过对各种电阻的测试得出来3K欧的电阻值。
另外各色灯泡根据他们的额定电压由此推出他们的电阻需要150欧的电阻。
最后根据选手的数量与主持人的按钮，得出需要6个按钮与若干的接线端子。
3.3 I/O分配与电气接口图
输入信号
选手1 X1 选手2 X2 主持人启动键 X0 主持人复位键 X5 主持人加分键 X6 输出信号允许抢答灯 Y0 选手1抢到灯 Y1 选手2抢到灯 Y2 选手1违规抢答 Y3 选手2违规抢答 Y4 主持人加分键 Y5
由于实验室的条件所限，所以下面我做的各种设计与调试基本是简化后的版本，我选择保留两个选手的抢答功能和一个LED得显示加分功能，其他均简化掉。
下面我所做的功能表和电气接口图都是简化后的样子。
这个表3.1是对图3-3的功能说明。
表3.1 I/O分配表
一、判别环节
由于按键自身不具有位置自锁功能，所以借用PLC的内部继电器帮助完成抢答意愿的记忆。主持人发布抢答开始命令及按下X0后，最先按下抢答按键选手所借用的内部继电器最先带电并自锁，同时此内部继电器的常闭触点串接在其他选手所借用的内部继电器线圈所在路径中断开，准确的判别出了最先按下按键选手。
二、题目的放弃判别
假如在主持人按下按键X0 10秒后仍无选手按下抢答按键，则相应的定时器触点状态发生翻转，则黄灯会熄灭，警示选手放弃此题，可直接进入下一轮抢答。
三、提前抢答选手的判别
假如在主持人按下X0发布抢答开始命令之前，就有选手提前按下对应的抢答按键，则选手相对应的红灯就会亮一下，警示有人提前抢答，直至主持人按下SB5，从而进入下一轮抢答。
相反，如果没有选手在发布抢答开始命令之前按下相应的按键，则随着X0按键的按下，主持人的黄灯会一直亮抢答继续。
四、选手加分显示环节当有选手成功获取问题抢答权后，相应的内部继电器将接通选手相对应的LED的程序，这时主持人对LED的加分也只会显示在相对应的选手的LED显示器，其他选手的显示器就不会有反应。如果答错怎么只须按X5即可，也就是只复位而不加分。
另外附上电气接口图
图3-3 电气接口图
3.4硬件接线图
图3-4 硬件接线图
这个就是实际的电路板的接线情况与LED的加分显示情况。
3.5本章小结
本章我对设计的总体硬件方案与所需要的硬件物品做了一番表述，并且加上了I/O分配表还有电气接口图与功能的说明。最后给出了我的硬件连线图。
第四章抢答器软件系统的设计
4.1 软件的总体方案
在完成了抢答器硬件设计的基础，我进行了软件的设计，主要包括灯控和数码管显示两个部分，具体可以参见图4-1所示。
图4-1 软件总体方案图
上图是对软件部分的总体框架。上图的各个框架分别表示本章节的下述小节。软件设计方面主要就是两个方面，一个是灯控系统的方案，一个是数码管软件设计的方案。其中灯控方案较为简单，主要包括波形图和梯形图，而数码管方案其中所涉及到的内容就稍多点，主要包括数码管真值表、逻辑表达式、梯形图程序，其中的难点就是真值表推逻辑表达式，通过左移命令来实现分数的加减情况。
图4-2 开发软件图
上图是我的软件编写工具。
4.2 灯控系统的软件方案
4.2.1 灯控波形图
X0对应Y0；X1对应Y1和Y3；X2对应Y2和Y4；X6对应Y5。
其中X0是主持人的启动按键，当X0启动时相对应的黄灯Y0就会亮起，以此表示选手可以开始抢答。X1为一号选手的按键，它对应Y1与Y3其中一个是绿灯一个是红灯分别表示选手的抢答是否有效，X2为二号选手它所对应的Y2与Y4的功能与X1选手相当；X6则是对应主持人的加分按键，当主持人要加分时，它就会亮。
图4-3 波形图
4.2.2 灯控梯形图程序
X0的启动，然后S1对Y5进行自锁，这时选手X1与X2可以进行抢答，如果X1抢答到Y0就会亮起表示抢答有效，当选手答错后主持人可以按X5对程序进行复位操作，当选手答对主持人可以按X6加分这时灯Y4就会亮起。当X0没启动时，如果哪位选手提前进行抢答，那么那位选手相对应的Y3或者Y4就会亮下，表示有人违规了。
首先是完整的灯控梯形图，从这个梯形图中可以看出如何对各色灯泡的控制。
4.3 数码管显示系统的软件方案
4.3.1真值表与逻辑表达
有书上的资料所得我列出了七段LED的真值表以此表来推逻辑表达式。
表4.1 七段LED真值表
第一章设计任务书 一、三路抢答器应用背景和概述 抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种抢答器，能使三个人同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，三个参赛台.总体设计选用三菱PLC控制,抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。 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，他的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。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。 该抢答器可作为智力竞赛的评论装置。根据应答者抢答情况自动设定答题时间，并根据情况用灯光和声音现实其回答正确和错误，在工作人员操作下对答题者所显示的分数进行加分和减分。 三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1～SB2，最先按下按钮有效，在此之后按下按钮无效，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 三路智力抢答器组成框图 二、设计任务和要求 1、三路智力抢答器应达到以下要求。 （1）按下启动按钮（开始抢答）后，若10内无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号（有声音提示），说明
该题无人抢答自动作废。 （2）按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮有效，其余信号（后按下）无效。有效信号用灯光和声音表示。 （3）若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（约 1 min）完毕时。有灯光和声音信号提示答题时间已到。 （4）三路抢答器应有灯显示和分数显示对答题正确或错误者，在操作人员控制下可对其加10分或减10分。加分最大可达到99分，减分最少分值00分。 三路智力抢答器工作流程图如图1.2所示。 图1.2 三路抢答器工作流程示意图 2、工作任务 1) 根据控制要求，进行抢答器PLC控制系统硬件电路设计，包括主电路、控制电路及PLC硬件配置电路。 2) 根据控制要求，编制抢答器PLC控制应用程序。 3) 编写设计说明书，内容包括： ①设计过程和有关说明。 ②基于PLC的抢答器电气控制系统电路图。 ③ PLC控制程序。 ④电器元器件的选择和有关计算。 ⑤电气设备明细表。 ⑥参考资料、参考书及参考手册。 ⑦其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题及解决方法、对课程设计的认识和建议等。
) 抢答器PLC控制系统设计 一、抢答器PLC电气控制系统设计任务书 1．抢答器工艺的技术要求 实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC 本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。 2．抢答器电气控制系统设计要求 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）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间秒左右。 5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 二、抢答器PLC电气控制系统总体设计过程 （二）系统设计要求及工作原理 1.设计要求 （1）抢答器同时为8组选手分别提供按钮，按钮分别为 PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7； （2）设置一个复位按钮PB10，实现系统电路的复位，由 主持人控制； （3）当主持人打开启动开关SW1后，在设定时间T0内， 如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路①发出声响， 指示灯L1亮，并且在8段数码管显示器（如图1所示）上显 示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其它组再按下抢 答按钮为无效； （4）如果在时间T0内，无人应答，则驱动音效电路② 发出声响，指示灯L2亮，表示抢答者均放弃该题；
机电工程系 课程设计报告 题目: 三路抢答器 专业：___应用电子技术______ 班级：___应电（1）班_______ 学号：___10060101**_________ 姓名：____******____________ 指导老师：____某某某__________ _ 答辩日期：___2012年06月20号__
目录 一、绪论…………………………………..…………- 3 - 二、对本课程设计的分析……………..……………..- 3 - 2.1 所需的软硬件................................................................- 3 - 2.2 设计的构成和可以实现的功能....................................- 3 - 三、设计主要构成部分和实现方案..........................- 4 - 3.1 编程用到的指令............................................................- 4 - 3.2 I / O分配.......................................................................- 5 - 3.3 程序总体方案...............................................................- 5 - 3.4 硬件接线图....................................................................- 7 - 四、梯形图程序设计...................................................- 7 - 五、课程设计过程中遇到的主要问题以及决办法…- 9 - 六、心得体会………………………………………...- 9 - 七、附件……………………………………………..- 10 -
《电气控制与PLC》课程设计报告 题目：抢答器PLC 控制系统设计 物联网工程学院自动化专业 学号 学生姓名 指导教师王志国 二〇一四年六月
抢答器PLC 控制系统设计 设备概况： 实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。 控制要求： 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）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30 秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5 秒左右。 5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 实验仪器设备： 西门子PLC S7-300，连接线，计算机，STEP7软件 I/O分配表
设计题目 三路抢答器的PLC控制 1 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。 2 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。 3 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）。 4 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 目录 绪论 (3) 第一章系统设计内容及要求 (1) 第二章硬件设计 (3) 2.1硬件选取 (3) 2.1.1 三菱PLC可编程控制器 (3) 2.1.2 按钮板块 (3)
摘要 近年来随着科技的飞速发展， PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。。 本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对PLC控制智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的三路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、计时及计分输出显示功能等。 关键词：智力控制，三路抢答器， PLC，计分。
设计任务书 (1)三路抢答器应用背景和概述 抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种抢答器，能使三个人同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，三个参赛台.总体设计选用三菱PLC控制,抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。 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，他的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。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。 此任务的抢答器可根据应答者抢答情况自动设定答题时间，并根据情况用灯光和声音现实其回答正确和错误，在工作人员操作下对答题者所显示的分数进行加分和减分。 三路智力抢答器有三个抢答按钮最先按下按钮有效，在此之后按下按钮无效，伴有灯光和声音指示，并开始计时答题时间。计时时间到声音提示停止答题。如果抢答者答题正确和错误主持人按下加分键或减分键，将对所显示的分数进行加分和减分。 (2)设计任务和要求 三路智力抢答器应达到以下要求。 （1）按下启动按钮（开始抢答）后，若10内无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号（有声音提示），说明该题无人抢答自动作废。 （2）按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮有效，其余信号（后按下）无效。有效信号用灯光和声音表示。 (3) 若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（约1 min）完毕时。有灯光和声音信号提示答题时间已到。 (4) 三路抢答器应有灯显示和分数显示对答题正确或错误者，在操作人员控制下可对其加10分或减10分。加分最大可达到99分，减分最少分值0分。 三路智力抢答器工作流程图如图1
1前言 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。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： ⑴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为无效。 ⑵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。 ⑶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”。 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，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。
2设计任务和要求 2. 1任务描述： 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。 三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1~SB3，在允许抢答的情况下最先按下按钮有效，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2-1-1所示。 图2-1-1
PLC课程设计三路 抢答器
1 引言 1.1设计任务与要求 一、控制要求 设计三路抢答器控制系统，其控制要求如下：一个三路抢答器，任意一组抢先按下后，显示器能及时显示该组的编号而且指示灯开始闪烁，同时锁住抢答器，使其它组按下无效，抢答器复位后才可重新抢答。 二、设计I/O点分配 三、画出PLC的外部接线图 四、设计完整的梯形图 五、编译、下载、运行 六、工作流程如图1所示 图1.1工作流程图
1.2实用价值与理论意义 当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。可是随着功能的增多，电路也越复杂，而且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有。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。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，并经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. 抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种抢答器，能使三个人同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，三个参赛台.总体设计选用施耐德PLC控制,抢答操作方便，在很多的场所都能够使用，而且给人的视觉效果非常好。 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，她的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。用PLC进行知识竞赛抢答器设
2017 ~2018学年第一学期 《抢答器PLC控制系统》课程设计报告 题目：抢答器PLC控制系统 专业：自动化 班级：14自动化2班 姓名：汪洋吴金朝弘梓楠 指导教师： 电气工程学院 2017年10月14日
一、任务书
抢答器PLC控制系统设计 摘要 早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大可编程控制器(Programmable Logical Controller)简称PC或PLC，是60年代末发明的工业控制器件，是美国数字公司(DEC )为美国通用公司(GM)研制开发并成功应用于汽车生产线上，可编程控制器自此诞生。随着计算机技术的飞速发展，PLC软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了先进制造技术的相应发展。 虽然PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段： 1．早期的PLC（60年代末—70年代中期） 早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。 2．中期的PLC（70年代中期—80年代中后期） 在70 年代微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元（CPU）。 这样，使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC的应用围得以扩大。 3．近期的PLC（80年代中后期至今） 进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。
课程设计说明书 题目名称：四组抢答器plc课程设计 系部：机械工程系 专业班级：机械化13-1班 学生：
学号：2013233 指导教师：全瑞琴 完成日期：2017年1月8号 工程学院 课程设计评定意见 设计题目四组抢答器plc课程设计 系部机械工程系专业班级机械化13-1班学生学生学号2013233 评定意见：
评定成绩： 指导教师（签名）：年月日 （此页背书） 评定意见参考提纲： 1、学生完成的工作量与容是否符合任务书的要求。 2、学生的勤勉态度。 3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。
工程学院 机械工程系系(部)课程设计任务书2015-2016 学年第一学期2016 年 1 月10日
教研室主任（签名）系（部）主任（签名） 摘要 随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了所有控制领域。而实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先选择这个题目之后我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理以及它的一些工作过程分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要9个,输入端口需要6个,由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点因此我决定
电气控制课程设计 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 兰州交通大学自动化与电气工程学院 2013年7月12日 自动化 动1001班
智力抢答器PLC 控制的实现方法 1问题分析及解决方案框架确定 问题描述 在各种形式的智力竞赛中，抢答器作为智力竞赛的批判装置得到了广泛的应用。设计抢答器的原则是：(1)可以根据比赛规则，设定答题时间。(2)能够用声光信号表示竞赛状态，调节赛场气氛。(3)用数码管显示参赛者的得分情况。 控制任务和功能要求 (1)竞赛开始时，主持人接通启动/停止按钮（SA ），指示灯HL1亮。 (2)当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10S 内无人抢答，赛场的音响（HA ）发出持续的声音，指示灯HL2亮，表示抢答器自动撤销此次抢答信号。 (3)当主持人按下开始抢答按钮（SB0）后，如果在10S 内有人抢答（按下抢答按钮SB3、SB4或SB5），则最先按下按钮的信号有效，相应的抢答桌上的抢答按钮灯（HL3、HL4或HL5）亮，赛场的音响发出短促音（,,）。 (4)当主持人确认抢答有效后，按下答题计时按钮（SB6），抢答桌上的抢答灯灭，计时开始，计时时间到（假设为20S ），赛场的音响发出持续3S 的长音，抢答桌上抢答灯再次亮。 (5)如果抢答者在规定的时间内正确回答问题，主持人或助手按下加分按钮，为抢答者加分（分数自定），同时抢答桌上的指示灯快速闪烁3S(闪烁频率为,。 (6)如果抢答者在规定的时间不能正确回答问题，主持人或助手按下减分按钮，为抢答者减分（分数自定）。模型如图1。 启动按钮开始抢答应答按钮加分按钮 减分按钮 图1 抢答器模型 2 PLC 选型及硬件配置 现在市场上的PLC 主要是西门子的S7-300PLC ，具有优化配合、强大的模拟技
金肯职业技术学院毕业设计（论文） 题目基于数字电路4路智力抢答器 的设计与实现 计算机通信工程系电气自动化技术专业 09 级 姓名焦双银学号0703040404 指导教师顾亚文 二 0一 0年一月十三日
目录 第一章概述 (5) 1.1数字电路简介 (5) 1.2抢答器简介 (6) 第二章方案的选择 (7) 2.1系统的任务需求 (7) 2.2系统设计方案分析 (7) 2.2.1基于单片机的方案 (8) 2.2.2基于PLC的方案 (9) 2.3方案的确定 (10) 2.4本章小结 (10) 第三章抢答器硬件系统的设计 (11) 3.1硬件总体方案 (11) 3.2 器件的选择 (12) 3.2.1 主器件的选择 (12) 3.2.2其它器件的选择 (13) 3.3 I/O分配与电气接口图 (13) 3.4硬件接线图 (16) 3.5本章小结 (16) 第四章抢答器软件系统的设计 (17) 4.1 软件的总体方案 (17) 4.2 灯控系统的软件方案 (18) 4.2.1 灯控波形图 (18) 4.2.2 灯控梯形图程序 (19) 4.3 数码管显示系统的软件方案 (20) 4.3.1真值表与逻辑表达 (20) 4.3.2数码管的梯形图 (22) 4.4本章小结 (25) 第五章抢答器硬件电路板的制作和软硬件的调试 (26) 5.1电路板的制作过程 (26) 5.2调试过程与成果展示 (26) 5.3本章小结 (27) 总结 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30)
基于PLC的三路智力抢答器的设计与实现 专业班级：电气自动化技术四班学生姓名：项超超 指导教师：顾亚文 摘要本文利用三菱FX2N系列PLC对知识竞赛抢答器的控制,阐述了控制方 案。实现抢答器功能的方式有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合电路。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。本文采用日本三菱公司生产的FX2N-48MR型PLC 作为核心控制器进行三路抢答器系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案。同时根据知识竞赛抢答器的控制要求和特点,确定PLC 的输入输出分配,并进行现场调试。 关键词：PLC；智力抢答器；程序设计
抢答器PLC控制系统设计 一、抢答器PLC电气控制系统设计任务书 1．抢答器工艺的技术要求 实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。 2．抢答器电气控制系统设计要求 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）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。 5）参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。 二、抢答器PLC电气控制系统总体设计过程 （二）系统设计要求及工作原理 1.设计要求 （1）抢答器同时为8组选手分别提供按钮，按钮分别为 PB0、PB1、PB2、PB3、PB4、PB5、PB6、PB7； （2）设置一个复位按钮PB10，实现系统电路的复位，由 主持人控制； （3）当主持人打开启动开关SW1后，在设定时间T0内， 如果某组抢先按下抢答按钮，则驱动音效电路①发出声响， 指示灯L1亮，并且在8段数码管显示器（如图1所示）上显 示出抢答成功的组号，此时电路实现互锁，其它组再按下抢 答按钮为无效； （4）如果在时间T0内，无人应答，则驱动音效电路② 发出声响，指示灯L2亮，表示抢答者均放弃该题； （5）在抢答成功后，主持人打开限时开关SW2，启动定
三路智力抢答器的 P L C控制
第一章设计任务书 一、三路抢答器应用背景和概述 抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种抢答器，能使三个人同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，三个参赛台.总体设计选用三菱PLC控制,抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。 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，他的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。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。 该抢答器可作为智力竞赛的评论装置。根据应答者抢答情况自动设定答题时间，并根据情况用灯光和声音现实其回答正确和错误，在工作人员操作下对答题者所显示的分数进行加分和减分。 三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1～SB2，最先按下按钮有效，在此之后按下按钮无效，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 三路智力抢答器组成框图 二、设计任务和要求 1、三路智力抢答器应达到以下要求。 （1）按下启动按钮（开始抢答）后，若10内无人抢答，则抢答器自动撤销抢答信号（有声音提示），说明该题无人抢答自动作废。 （2）按下启动按钮（开始抢答）后，第一个按下按钮有效，其余信号（后按下）无效。有效信号用灯光和声音表示。 （3）若有人抢答即按下任意一个抢答按钮，从按下按钮开始计时，在答题时间（约1 min）完毕时。有灯光和声音信号提示答题时间已到。 （4）三路抢答器应有灯显示和分数显示对答题正确或错误者，在操作人员控制下可对其加10分或减10分。加分最大可达到99分，减分最少分值00分。 三路智力抢答器工作流程图如图1.2所示。
《机电传动控制》课程设计说明书设计题目：智力抢答器的PLC控制 专业 班级 学号 姓名 指导教师 提交日期2015年12月
目录 第1章绪论 (3) 第2章智力抢答器的设计方案 (4) 2.1 设计任务分析 (4) 2.1.1 设计的目的 (4) 2.1.2 设计的内容 (4) 2.2 系统设计方案 (5) 第3章智力抢答器的PLC控制系统原理 (6) 3.1 智力抢答器的PLC控制系统框图 (6) 3.2 智力抢答器PLC控制的控制原理 (6) 第4章系统硬件电路设计 (7) 4.1 电源的选择 (7) 4.2 PLC选型和配置 (7) 4.2.1 PLC的机型和容量 (7) 4.2.2 I/O模块 (7) 4.3 PLC的I/O点的分配及I/O接线图 (8) 4.3.1 PLC的I/O点的分配 (8) 4.2.2 PLC的I/O端子与输入/输出设备的连接图 (10) 第5章PLC程序设计 (10) 5.1 控制程序流程分析以及顺序功能图 (10) 5.2 脉冲信号示意图 (12) 5.3 控制程序梯形图和相应的程序指令表 (13) 第六章系统调试 (16) 参考文献 (19) 设计心得
第1章绪论 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。而本设计将以PLC为核心设计了顺序功能图，程序指令表以及控制程序梯形图的分配方案，在保留原始抢答器的基本功能的同时又增加了一系列实用的功能并简化了抢答器的电路结构，使得只要改变输入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。 通过这次课程设计，要求学生掌握一定的理论基础知识，同时具备一定的实践设计技能，并且能够利用PLC控制技术结合实际情况进行系统设计以及编程。
目录 1 绪论…………………………………………………………………….…….2~3 1.1 课程题目 (2) 1.2 设计目的及要求 (2) 1.3 原始资料 (2) 1.4 课题要求 (3) 1.5 日程安排 (3) 1.6 主要参考书 (3) 2 器件选择……………………………………………………………………...4~6 2.1PLC的概述 (4) 2.2抢答器整体功能的介绍 (4) 2.3硬件电路设 计………………………………………………...……….…4~6 2.3.1控制系统选取 (4) 2.3.2 OMRON SYSMAC系列PLC的编程元件介绍 (5) 2.3.3 OMRON SYSMAC系列PLC通用定时器 (6) 2.3.4输入继电器与输出继电器……………………………..……………6~7 2.3.5蜂鸣器的说明 (7) 3 程序设计…………………………………………………………………….8~13 3.1 总体设计思路 (8) 3.2 PLC输入输出口分配 (9) 3.3抢答器的输入输出接线图 (10) 3.4抢答器的外部接线图 (11) 3.5抢答器的梯形图………………………….………………………….12~14 4 安装、接线及系统联合测试 (15) 5 总结 (16) 6参考文献 (17)
1 绪论 1.1 课程题目 抢答器PLC控制系统设计 1.2 设计目的及要求 1、熟悉电气控制系统的一般设计原则、设计容及设计程序。 2、掌握电气设计制图的基本规，熟练掌握PLC程序设计的方法和步骤。 3、学会收集、分析、运用电气设计有关资料及数据。 4、培养独立工作和工程设计能力以及综合运用专业知识解决实际工程技术问题的能力。 1.3 原始资料 1.3.1设备概况 实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，只具有抢答锁定功能的一个电路，以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂，且成本偏高，故障高，显示方式简单(有的甚至没有显示电路)，无法判断提前抢按按钮的行为，不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC 本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。 1.3.2控制要求 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）抢答器具有定时抢答功能，且一次抢答的时间由主持人设定（如30秒）。当主持人启动"开始"键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，声响持续的时间0.5秒左右。 5）参赛选手在设定的时间进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6）如果定时时间已到，无人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答，定时显示器上显示00。
三路智力抢答器三菱FX on系列PLC 课程设计说明书 学院机电工程学院 班级09电气本一 姓名赵辉 学号90513002
摘要 近年来随着科技的飞速发展， PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。 本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对PLC控制智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的三路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、计时及计分输出显示功能等。 关键词：智能控制;三路抢答器;PLC;计分
目录 1 前言 (4) 2 系统设计内容及要求 (4) 2．1 概述 (4) 2．2 设计要求 (5) 2．3 设计任务 (6) 3 抢答器硬件系统设计 (6) 3.1 控制系统选取 (6) 3.2 控制系统的硬件组成 (6) 3.3 硬件I/O地址分配 (7) 3.4 硬件系统接线图 (8) 3.5 硬件接线分析 (9) 4 抢答器软件系统设计 (9) 4.1 整体设计 (9) 4.2 PLC控制程序 (9) 5 仿真 (18) 6 结论 (21) 参考文献 (22)
1 前言 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： ⑴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为无效。 ⑵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。 ⑶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”。 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，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。 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，希望老师指正。 2 系统设计内容及要求 2．1 概述 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。
佛山科学技术学院 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
目录 第一章设计选题及目的 (1) 1.1 设计选题 (1) 1.2 设计目的 (1) 第二章功能介绍 (2) 2.1 主要功能介绍 (2) 2.2 扩展功能介绍 (2) 第三章总体方案设计模块 (3) 第四章 PLC抢答器编程 (4) 4.1 选定输入、输出设备 (4) 4.2 控制梯形图 (5) 4.3 工作过程 (6) 4.4 程序指令表 (6) 4.5 外部接线图.................................. 错误！未定义书签。第五章单元模块设计.. (8) 5.1 抢答器电路模块 (8) 5.2 定时电路模块 (12) 5.3 控制电路 (16) 第六章组装和调试 (18) 参考文献 (18) 致谢 (18)
第一章设计选题及目的 1.1 设计选题 设计选题：四路抢答器的PLC控制电路的设计。 控制要求： （1）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S1～S4表示。 （2）设置一个系统复位和抢答开始控制开关S0和S5，该开关由主持人控制，控制显示结果为S0对应红色指示灯状态，S5对应绿色指示灯状态；设置一个“回答开始”按钮s6，由主持人控制抢答时间，显示方式是黄色指示灯。 （3）抢答开始控制开关S5按下时方可抢答，竞赛者（4人）若要回答主持人所提问题时，须抢先按下桌上的抢答按钮,对应组的指示灯亮； （4）优先抢答选手对应的指示灯须等主持人按下复位按钮S0后，指示灯才熄灭； （5）如果竞赛者在主持人打开S5开关10秒内抢先按下按钮，竞赛者可得到一次幸运回答的机会；如果在主持人打开S5开关10秒内无人抢答，则必须有警示，此时红色指示灯亮，以示竞赛者放弃该题，系统复位； （6）在竞赛者抢答成功后，应限定一定的时间回答问题，根据题目难易可设定时间（如1分钟）；此时由主持人控制时间，按下”回答开始”按钮，计时1分钟，计时结束时黄色指示灯灭，回答结束。 1.2 设计目的 通过这次课程设计，灵活运用plc理论知识，在实践中实现巩固所学知识，加强综合能力，培养电路设计能力，提高实验技术，启发创新思想。