三路智力搶答器的PLC控制

1、佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書專業(yè)年級班1 設(shè)計(jì)題目三路搶答器的PLC控制2 主要內(nèi)容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)定答題時間，并根據(jù)答題情況用燈光、聲音顯示其答題正確、錯誤及違規(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。3 具體要求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，則有聲音提示，說明該題無人搶答，自動作廢。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。3. 主持人提出問題按下啟動按鈕（開始搶答）后，第一個按下按鈕的信號有效，后按下的按鈕信號無效。4. 主

2、持人按下計(jì)時按鈕，開始計(jì)時。答題時間為1min，答題過程中有燈光提示時間，時間到并有聲音指示。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。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。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。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。4 進(jìn)度安排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）。2. PLC外圍硬件電路的制作和接線，構(gòu)思設(shè)計(jì)方案（第一周的星期二至 星期三）。

3、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）。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）。5 完成后應(yīng)上交的材料PLC外圍硬件連接電路、程序清單及課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。6 總評成績指導(dǎo)教師簽名日期年 月 日系主任審核日期年 月日目錄摘要0一、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及要求 1二、 硬件設(shè)計(jì) 32.1硬件組成框圖 .32.2硬件選取 .42.2.1 三菱PLC可編程控制器 .42.2.2 控制及顯示模 .42.2.3 八字?jǐn)?shù)碼管 .42.2.4 CD4511簡介 .52.2.5 數(shù)碼管顯示 .6三、 設(shè)計(jì) .73.1 I/O 端口 .73.

4、2主流程圖 8梯形圖說明 .93.2.1 元件說明 10初始化程序 11違規(guī)搶答程序及警報(bào)燈程序 11啟動按鈕及無人應(yīng)答程序 12有效搶答與違規(guī)時搶答者燈亮程序 12控制臺綠燈點(diǎn)亮程序 13計(jì)時程序13有效加減法程序 14違規(guī)減法程序 15防過違規(guī)程序及違規(guī)時單次減分、輸出控制程序.163.2.11 輸出顯示程序 . 163.2.12 復(fù)位 .183.4調(diào)試時的出錯及解決方案 .18四、個人總結(jié) .19參考文獻(xiàn) .20附錄 .21摘要近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用不斷地走向深入，同時帶動傳統(tǒng)的控制檢測技術(shù)的不斷更新，可編程控制器由于其優(yōu)良的控制性 能，極高的可靠性，在各行各業(yè)中的應(yīng)用日

5、益廣泛普及。本次設(shè)計(jì)是利用 PLC( Programmable Logic Controller)對 PLC控制智力搶答器進(jìn)行控制。首先，拿到這個題目之后，我對本次設(shè)計(jì)進(jìn)行了 初步的思考。使自己對本次設(shè)計(jì)有一個大致的總體思路，然后仔細(xì)分析 PLC控制的三路智力搶答器的工作原理，以及它的一些工作過程，分析后 得出它主要需要完成主持人的控制、選手的搶答、計(jì)時及計(jì)分輸出顯示功 能等。該搶答器可作為智力競賽的評判裝置?？筛鶕?jù)應(yīng)答者搶答情況自動 設(shè)定答題時間，并根據(jù)答題情況用燈光、聲音顯示其回答正確或錯誤，在 工作人員操作下對答題者所顯示的分?jǐn)?shù)加分或減分。關(guān)鍵詞：智能控制；三路搶答器；PLC;計(jì)分、系統(tǒng)

6、設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求1.1搶答器功能：三路智力搶答器有三個搶答按鈕SB1SB3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（答題時 間），計(jì)時時間到（答題給定的時間），聲音提示停止答題。如果搶答者 答題正確或錯誤，主持人或操作員按下加分鍵或減分鍵，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。1.2搶答器設(shè)計(jì)要求搶答規(guī)則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，則有聲音提示，說明該題無人搶答，自動作廢。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。3. 主持人提出問題按下啟動按

7、鈕（開始搶答）后，第一個按下按鈕的信 號有效，后按下的按鈕信號無效。4. 主持人按下計(jì)時按鈕，開始計(jì)時。答題時間為1min，答題過程中有燈光提示時間，時間到并有聲音指示。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。6. 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。7. 在搶答時間（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。8. 若出現(xiàn)違規(guī)，只有在按下違規(guī)減分按鈕后，再復(fù)位才能進(jìn)入下一輪搶 答。9

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。1.2.2 控制臺，搶答者燈光，聲響說明1. 搶答有效：搶答者燈亮、控制臺綠燈及聲響。2. 10s 無人應(yīng)答：聲響、控制臺綠燈（HL4）點(diǎn)亮2s。3. 違規(guī):違規(guī)者燈亮、控制臺紅燈（HL5）亮及聲響。4. 答題過程：搶答者燈、控制臺綠燈亮，50s后控制臺綠燈閃爍。5. 答題時間到：搶答者燈亮，控制臺綠燈滅及聲響6. 聲響時間為1s。1.2.3 加減分，違規(guī)扣分說明 搶答器由數(shù)碼顯示器顯示每個答題者的分?jǐn)?shù)，由主持人控制。1. 答對者加10分，答錯者減10分，違規(guī)者扣5分。2. 減分計(jì)算中若出現(xiàn)負(fù)分作 0分處理。3. 按加分

9、按鈕加10分，按減分按鈕減10分，按違規(guī)減分按鈕減 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。、硬件設(shè)計(jì)2.1硬件組成框圖圖.2-12.2硬件選取2.2.1 三菱PLC可編程控制器在本系統(tǒng)中，采用的是FX2N系列的可編程控制器，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。2.2.2 控制及顯示模塊該模塊主要由9個按鈕、I/O輸入輸出口、 6個數(shù)碼顯示管及 6個CD4511芯片焊接在電路板上。該模塊主要由導(dǎo)線與 PLC的輸入輸出觸點(diǎn)、COM端相連接。使得我們可以方便地在按鈕板塊上實(shí)現(xiàn) SB0 （復(fù)位X0）、SB1（1號搶答X1）、SB2（2 號搶

10、答X2）、SB3（3號搶答X3）、SB4（開始X4）、SB5（加分X5）、SB6（減分 X6）、SB7（計(jì)時X7）、SB8（違規(guī)X10）等按鈕的功能。2.2.3 八字?jǐn)?shù)碼管本顯示電路主要由 CD4511譯碼器、LED數(shù)碼管、電阻和直流電源四部分組成。顯示時候只要將CD4511的A、B、C、D端輸入的BCD碼，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。224 CD4511 簡介CD4511主要端子介紹如下： 鎖存部分有四位存儲鎖電路，由鎖存允許端LE控制鎖存，當(dāng)LE=“ 0”時，鎖存器直通，輸出端隨 AD端變化；當(dāng)LE=“1”時，鎖 存器鎖定，輸出端保持不變。 熄滅控制端BI，當(dāng)B

11、I =“ 0”時，譯碼器輸出全為“ 0”，即數(shù) 碼管熄滅。 輸出驅(qū)動部分是具有較大電流輸出的NPN雙極型晶體管，當(dāng)推動LED數(shù)字顯示器件時，一定要加限流電阻，限流電阻約200 Q ,由等測試輸入端LT,可測試數(shù)碼管的七段。當(dāng)LE=“0”時，顯示數(shù) 8,即各段均亮，則正常。當(dāng)輸入的BCD碼大于1001時，七段顯示輸出全為“ 0”，數(shù)碼管熄 滅。CD4511管腳邏輯圖如下圖 3-3-1所示。a>jzhJLJP98圖2-2225 數(shù)碼管顯示電路COMXDXIX2X3X4X3X7圖2-3外圍硬件連接圖輕鳴盤r1¥E It 1 Tt m11ira"I «tm-ate-

12、IT fti a-F圖2-4三、設(shè)計(jì)方案3.1 I/O 端口硬件與PLC對應(yīng)端口地址硬件輸入模塊PLC對應(yīng)觸點(diǎn)復(fù)位按鈕SBOX01號搶答按鈕SB1X12號搶答按鈕SB2X23號搶答按鈕SB3X3開始按鈕SB4X4加分按鈕SB5X5減分按鈕SB6X6計(jì)時按鈕SB7X7違規(guī)減分按鈕SB8X101號指示燈HL1Y122號指示燈HL2Y133號指示燈HL3Y14控制臺綠燈HL4Y15違規(guī)指示燈HL5Y16蜂鳴器Y17顯示電路板Y0Y11表3-13.1.2 I/O端子接線圖ABCD為譯碼器公共輸入端LE依次為6塊譯碼器的鎖存端子HL1HL2HL3HL4HL5蜂鳴器圖3-13.2主流程圖3.3梯形圖說明兀

13、件說明符號作用M0按下啟動按鈕標(biāo)志M1搶答有效標(biāo)志M2正在進(jìn)行答題標(biāo)志M10, M160中間寄存器，臨時存儲數(shù)據(jù)D0,D2每組分?jǐn)?shù)的十位數(shù)的數(shù)據(jù)寄存器D3,D5每組分?jǐn)?shù)的個位數(shù)的數(shù)據(jù)寄存器CO控制初始化賦值的次數(shù)為1次C1控制答題時間最后10s的控制臺綠燈閃爍次數(shù)C2控制提前答完時自動斷開計(jì)時C3控制違規(guī)減分及其輸出的次數(shù)為1次C4,C6鎖定違規(guī)者C7違規(guī)減分的輸出控制C8,C10防止過違規(guī)表3-2.兀件說明322初始化程序當(dāng)賦初值一次后，初始化程序自動斷開，采用計(jì)數(shù)器CO 控制COKDK0D1CO河HI圖 3-3違規(guī)搶答程序及警報(bào)燈程序KI0 )HO X001 C9推II外K1HO X002

14、 C9 即1IIHno XD03 C1D 淚11KK1<C6YE16我們認(rèn)為違規(guī)行為處在主流程圖的開始與判斷是否按下開始按鈕之間的按下?lián)尨鹌餍袨?；C8、C9、C10是防止過違規(guī)行為。324啟動按鈕及無人應(yīng)答程序按下開始按鈕 X004,進(jìn)入搶答環(huán)節(jié)，10s無人應(yīng)答，進(jìn)入聲響（T1）及控制臺綠燈（T2）點(diǎn)亮2s，并且自動復(fù)位。K1O0E10E2C有效搶答與違規(guī)時搶答者燈亮程序開關(guān)T0是避免10s無人應(yīng)答后，在計(jì)時器 T2時間內(nèi)，有人進(jìn)行搶答。Y13、Y14為互鎖開關(guān)；C4為違規(guī)時，違規(guī)者燈亮開關(guān)，C4常開開關(guān)允許多人在一輪搶答中違規(guī)XODl JOTO T0I3 T0I4鬼一I IpT I4

15、F+FT012 T卜圖3-6控制臺綠燈點(diǎn)亮程序只有在有效搶答標(biāo)志位 M1得電，才能進(jìn)入計(jì)時環(huán)節(jié);T6、T7為計(jì)時環(huán)節(jié)中的10s燈閃爍的控制開關(guān)；TO無人搶答時的燈亮控制開關(guān)；蜂鳴器程序TO、T1無應(yīng)答時的蜂鳴控制開關(guān)；C1、T9為計(jì)時60s時間到的時候的蜂鳴控制開關(guān);"0T1井13T4圖3-8計(jì)時程序只有在有效搶答標(biāo)志位M1得電，才能按下 X7進(jìn)行計(jì)時;T6計(jì)時50s進(jìn)入綠燈閃爍的計(jì)時程序，同時使綠燈滅；T7控制10s閃爍燈亮1s，T8控制燈滅1s ；C1控制閃爍5次；Hi1233.124ML 1007TIll-qC2IIC：70ISII 2.8有效加減分程序irTSIIC：II圖3

16、-9有效加減法程序首先對搶答者分?jǐn)?shù)的十位數(shù)進(jìn)行判斷，是否被加數(shù)小于9或者被減數(shù)大于0,如果是，則進(jìn)行加減法計(jì)算，如果否，則直接進(jìn)入輸出程序；C2控制提前答完時，結(jié)束 60s計(jì)時環(huán)節(jié)；M2Y012Y014DOF11C10pi?VDIKITIQD2F1I1CJHI2昭XD05K1NIQK9H2OCMPTADPFDOKIDOTaDDPDlKIDIJKLlrtOKOMEOjrwpqT>STRPDOKIDn-j-DSUBFDLKIDlJnwimpD2KID2J圖 3-11違規(guī)減法程序首先對違規(guī)者分?jǐn)?shù)的個位數(shù)進(jìn)行判斷是否等于5,如果是，則直接進(jìn)行個位數(shù)減5計(jì)算.如果否，再次對違規(guī)者分?jǐn)?shù)的十位數(shù)進(jìn)行判

17、斷是否大于0,如果是，則進(jìn)行十位數(shù)減 1，個位數(shù)加5運(yùn)算，如果否，直接進(jìn)行輸 出顯示；圖 3-12riH30tiwjbK1H4DK1M45tinso圖 3-13MCC3 X010 TO12 .專業(yè)整理325I II I_rciFKIM35KBMLOO>1>1H LH Lr *M101I I皿KED3I IIMl 0S I IKCM103I IM：03T 1D3KBD3lSUBDO'KIDI13210防過違規(guī)程序及違規(guī)時單次減分、輸出控制程序當(dāng)按下違規(guī)減分按鈕之后，未復(fù)位之前，再次按下?lián)尨鹌餍袨橐暈闊o效輸入行為；計(jì)數(shù)器C3控制違規(guī)減分程序及輸出控制程序在復(fù)位前只能單次執(zhí)行；

18、計(jì)數(shù)器C8 C9 C10是避免當(dāng)有違規(guī)行為時，并且已經(jīng)進(jìn)行了違規(guī)減分按 鈕，但未復(fù)位之前，沒有違規(guī)者按下?lián)尨鹌鳛闊o效輸入；RST C7指令為違規(guī)減分輸出顯示開始指令。圖 3-14輸出顯示程序當(dāng)賦初始值或者一輪輸出分?jǐn)?shù)后，C7計(jì)1，不清零，只有在有違規(guī)情況下，按下違規(guī)減分按鈕C7清零復(fù)位，從而實(shí)現(xiàn)控制違規(guī)減分的輸出顯示及輸出顯示次數(shù)；T20為Y04置0、輸出顯示延時1ms；T21為Y04置1延時1ms,從而避免第二個輸出的數(shù)字影響前面一個數(shù)碼 管的顯示；圖 3-15h'：0匚3IIZRSTY017圖 3-16輸出顯示最后一個計(jì)時器T30計(jì)時后，計(jì)時器自動復(fù)位 -ZRST T20 T30C

19、7控制違規(guī)減分的輸出顯示及輸出顯示次數(shù)；復(fù)位coxooczxsrZKST 匚 ECLl圖 3-173.4調(diào)試時的出錯及解決方案1.燈、蜂鳴器沒有動作，是由于PLC輸出端的COM沒有接VCC端口；2按下加減按鈕時，被加數(shù)或者被減數(shù)，直接被加到9或者被減到0，是由于按下加減按鈕，加法指令或者減法指令被多次執(zhí)行，解決方法 才用加法上升沿有效或者減法上升沿有效指令；3. 當(dāng)主持人按錯加減法時，無法復(fù)原回原來分?jǐn)?shù)，采用計(jì)時后，可以 多次按下加減法按鈕，并使之有效，可以多次輸出；4. 當(dāng)按下違規(guī)減分按鈕后，未復(fù)位前，再次按下違規(guī)減分按鈕時，違 規(guī)減分指令不再執(zhí)行，但可以輸出顯示指令再次執(zhí)行，解決方法：當(dāng)違

20、規(guī)減分輸出已經(jīng)執(zhí)行一次，采用計(jì)時器C3計(jì)1,用來斷開 X10的通電狀 態(tài)；5. 顯示輸出時，出現(xiàn)無法鎖存，所有數(shù)碼管顯示的數(shù)字為最后一個輸出的數(shù)字，是由于 Y4 Y5、Y6、Y7、Y10在執(zhí)行置零后沒有恢復(fù)置1；6. 顯示輸出時，經(jīng)常無端出現(xiàn)置零現(xiàn)象，在電腦上已經(jīng)鎖存了，無法 改變數(shù)字，是由于輸出顯示程序太過于復(fù)雜，程序不穩(wěn)定導(dǎo)致，繼續(xù)進(jìn)行 程序優(yōu)化、簡化可以解決。四、個人總結(jié)通過這次設(shè)計(jì)實(shí)踐。我學(xué)會了 pic的基本編程方法，對pic的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的運(yùn)用中，提高了我們的工 程素質(zhì)，在沒有做實(shí)踐設(shè)計(jì)以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一 些細(xì)節(jié)不加重視，當(dāng)我們把自己想出來的程序與到pic中的時候，問題出現(xiàn)了，不是不能運(yùn)行，就是運(yùn)行的結(jié)果和要求的結(jié)果不相符合。能過解決 一個個在調(diào)試中出現(xiàn)的問題，我們對pic的理解得到加強(qiáng)，看到了實(shí)踐與理論的差距。此次設(shè)計(jì)以分組的方式進(jìn)行，我們做的是三路智力搶答器的pic控制系統(tǒng)。由于平時大家都是學(xué)理論，沒有過實(shí)際開發(fā)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，拿到的時候 都不知道怎么做。但通過各方面的查資料并學(xué)習(xí)。我們基本學(xué)會了pic設(shè)計(jì)的步聚和基本方法。分組工作的方式給了我與同學(xué)合作的機(jī)會，