三路抢答器 课程设计

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

绪论 ............................................................................................................. 4 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 2.1.3 数码显示电路 ......................................................................... 4 2.1.4 八字数码管. ........................................................................... 4 2.1.5 CD4511简介 .............................................................................. 4 2.1.6 数码管显示电路 ..................................................................... 5

第三章 软件设计 ................................................................................................. 6

3.1编程辅助器说明 .................................................................................... 6 3.2梯形图说明 ............................................................................................ 7

3.2.1初始化 ........................................................................................ 7 3.2.2抢答前计时 ................................................................................ 8 3.2.3答题时间 .................................................................................... 9 3.2.4抢答标志 .................................................................................. 10 3.2.5抢答灯控制 .............................................................................. 11 3.2.6蜂鸣器 ...................................................................................... 12 3.2.7数据处理 .................................................................................. 13 3.2.8分数加减 .................................................................................. 14 3.2.9显示控制 .................................................................................. 16 3.2.10防过显示 ................................................................................ 18 3.2.11复位 ........................................................................................ 18 3.2.12违规标志位 ............................................................................ 19

参考文献 ............................................................................................................. 20 总结..................................................................................................................... 21 致谢..................................................................................................................... 22 附录..................................................................................................................... 23

绪论

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。

关键词：抢答器

第一章 系统设计内容及要求

1.1抢答器功能：

三路智力抢答器有三个抢答按钮SB1~SB3，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1-1所示。

图1-1

~ 1 ~

1.2抢答器设计要求

1.2.1抢答规则

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. 答题完毕按下复位按钮，恢复抢答器原来状态，为下一轮抢答做好准备。

6. 在抢答时间（10s）内，除抢答者按下按钮外，其它按钮按下无效。只有在答题者回答问题且按下加分或减分按钮后，再按复位按钮才能进入下一轮抢答。

7. 若出现违规，只有在按下违规减分按钮后，再复位才能进入下一轮抢答。

8. 若无人抢答，控制台绿灯点亮2s后，无需按下复位按钮自动进入下一轮抢答。

1.2.2 控制台，抢答者灯光，声响说明

1. 抢答有效:抢答者灯亮、控制台绿灯及声响。 2. 10s无人应答:声响、控制台绿灯（HL4）点亮2s。 3. 违规:违规者灯亮、控制台红灯（HL5）亮及声响。

4. 答题过程:抢答者灯、控制台绿灯亮，50s后控制台绿灯闪烁。 5. 答题时间到:抢答者灯亮，控制台绿灯灭及声响 6. 声响时间为1s。

1.2.3 加减分，违规扣分说明

抢答器由数码显示器显示每个答题者的分数，由主持人控制。 1. 答对者加10分，答错者减10分，违规者扣5分。 2. 减分计算中若出现负分作0分处理。

3. 按加分按钮(SB5)加10分，按减分按钮(SB6)减10分，按违规减分按钮(SB8)减5分，最高分为90分（违规情况下最高分为95分），最低分0分。

第二章 硬件设计

2.1硬件选取

2.1.1 三菱PLC可编程控制器

在本系统中，采用的是FX2N系列的可编程控制器，它由基本单元、扩展单元、扩展模块及特殊功能单元构成。便小型的编程设计所用。

2.1.2 按钮板块

为了方便我们把程序录入PLC后能顺利完成各种按钮功能的测试，同时在另一方面降低直接短接PLC输入点的风险，我们有一块专门的按钮板块，它主要由9个按钮，一些导线组成。导线连接到PLC的输出点和COM端。使得我们可以方便地在按钮板块上实现SB0（复位X0)、SB1(1号抢答X1)、SB2(2号抢答X2)、SB3(3号抢答X3)、SB4(开始X4)、SB5(加分X5)、SB6(减分X6)、SB7(计时X7)、SB8(违规X10)等按钮的功能。

2.1.3 数码显示电路

本显示电路主要由CD4511译码器、LED数码管、电阻和直流电源四部分组成。显示时候只要将CD4511的A、B、C、D端输入的BCD码，芯片会通过译码、锁存和驱动，以十进制数在七段显示数码管中显示。

2.1.4 八字数码管.

本显示电路采用七段共阴极数码管。

2.1.5 CD4511简介

CD4511为一锁存/译码/驱动三合一译码器。管脚图如下图2-1所示：

图2-1

2.1.6 数码管显示电路

数码管显示电路如下图2-2所示：

COMX0X1X2X3X4X5X6X7X10SB0SB1SB2SB3SB4SB5SB6SB74123SB85D LED1dpdpgfdceedgbfcDPYbaR1R2R3R4R5R6R7300 a87654321 LED2dpdpgfdceedgbfcDPYbas1s2s3s4s5s6s7s8300 a87654321D1 LED3bdpdpgfdceedgfcDPYbay1y2y3y4y5y6y7y8300 a87654321D214g15fedcba910111213 LED4dpdpgfdceedgbfcDPYbav1v2v3v4v5v6v7300 a87654321 LED5bdpdpgfdceedgfcDPYbap1p2p3p4p5p6p7300 a87654321 LED6dpdpgfdceedgbfcDPYbaa1a2a3a4a5a6a7a8300 a87654321R11 R12 R13 R14 R15 R16D3D1 D2 D3 D4 D5 D6 C蜂 鸣器IC114g15fedcbaCD4511DCBA6217BILT4LE35VCCRE14.7KRDRC RB RE 910111213IC214g15fedcbaCD4511BILT4LE35VCCRE24.7KIC3DCBA6217910111213CD4511DCBABILT4LE35VCCRE34.7KIC414g15fedcbaCD4511BILT4LE35DCBA910111213IC514g15fedcbaCD4511DCBABILT4LE35910111213IC614g15fedcbaCD4511BILT4LE35DCBA9101112136217621762176217VCCVCCVCCRE44.7KRE54.7KRE64.7KBY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7Y10Y11GNDVCCY12Y13Y14Y15Y16Y17??????(?????)图2-2 ATitleSizeBDate:File:1234514-Apr-2007F:\\??\\PLC??????\\LCD?Number

第三章 软件设计

3.1编程辅助器说明

如图3-1各辅助继电器作用说明

M1 M2 M3 M11 M12 M13 M55 M59 K2M100 K2M200 K2M300 K2M150 作用 1号正常抢答标志 2号正常抢答标志 3号正常抢答标志 1号非正常抢答标志 2号非正常抢答标志 3号非正常抢答标志 控制台绿灯 蜂鸣器 1号分数 2号分数 3号分数 输出中转 图3-1

3.2梯形图说明

3.2.1初始化

图3-2

如图3-2是初始化程序，每个选手的初始分数是50，M81的功能是附初始值送到数码管。6秒后置位Y4-Y11。

3.2.2抢答前计时

图3-3

如图3-3，没有选手抢答，10s后复位重新开始。

~ 8 ~

3.2.3答题时间

图3-4

若1号开始答题，则50秒后启动M53（一秒脉冲控制）,用于控制绿灯的闪烁。60秒后启动蜂鸣器M59并且关闭控制绿灯。

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3.2.4抢答标志

图3-5

如图3-5是选手抢答标志，M1.M2.M3是正常抢答标志，M11.M12.M13是违规抢答标志。若1号正常抢答则M1置1；1号违规抢答则M11置1。

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3.2.5抢答灯控制

图3-6

如图3-6，工作中的选手灯，控制灯控制。若1号正常抢答则M55置

1，Y12置1；1号违规抢答Y16置1,Y12置1.

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3.2.6蜂鸣器

图3-7

如图3-7是蜂鸣器的控制图。蜂鸣器响1秒。

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3.2.7数据处理

图3-8

如图3-8，用于最高分的区间选定，以及用于最大最小值的设定。1号抢答时，若分数个位为5则最高分是95，若分数个位是0则最高分是90。最低分为0。

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3.2.8分数加减

图3-9

如图3-9用于选手违规扣分，及调节分数。1号违规抢答，则X10扣分，X5和X6用于调节分数。M70为是否扣分的标志。

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图3-10

如图3-10，用于选手正常抢答加减分数。1号正常抢答，X5和X6加减分数，X4和X10用于调节分数。M70为是否加减分的标志。

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3.2.9显示控制

图3-11

如图3-11，用于外部锁存的时间分配。1号抢答，则输出1号分数K2M100到中转K2M150。M57，M58,M80分别相隔100毫秒。

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图3-12

如图3-12，将选手分数送到数码管显示。1号抢答Y5,Y4交替置0并且相应输出数据，K1M150表示个位，K1M154表示十位。

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3.2.10防过显示

图3-13

如图3-13，用于只有需要显示时才送数据到数码管。只有分数变动时才触发。

3.2.11复位

图3-14

如图3-14，是主持人复位程序。用M70来防止没有加减分就复位。

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3.2.12违规标志位

图3-15

如图3-15，扣分标志程序，用于先扣分才能复位。

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参考文献

[1] 方清城.可编程序控制器课程设计指导书[M].佛山：佛山科学技术学院 机电与信息工程学院，

[2] 史国生.电气控制与可编程控制器技术（第二版）[M].北京：化学工业出版社。

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总结

在这几天的实习过程中，感觉到理论上可行的不一定经得起实际的考验，在编程时应该注重实际的硬件可能会发生的种种情况。特别的在数码管显示上调试了很长时间，最终在锁存时间上合理的给予间隔才解决。

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致谢

虽然编程经历的时间不长，但是在这个过程中有华老师和方老师的辛勤指导，让我茅塞顿开，编程速度大大提升，在此谨向华老师和方老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

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附录

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