《基于PLC的抢答器设计(共41页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于PLC的抢答器设计(共41页).doc（41页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上编号研究类型应用研究分类号TP29学士学位论文（设计）Bachelors Thesis论文题目基于PLC的八人抢答器设计作者姓名学号所在院系学科专业名称导师及职称论文答辩时间学士学位论文（设计）诚信承诺书中文题目：基于PLC的八人抢答器设计外文题目：The Design of Responder for Eight Persons Based on PLC学生姓名学生学号院系专业学生班级学生承诺我承诺在学士学位论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人学士学位论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据
2、的情况。如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。学生（签名）：年月日指导教师承诺我承诺在指导学生学士学位论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术道德规范，经过本人核查，该生学士学位论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。指导教师（签名）：年月日目录2基于PLC的八人抢答器设计杨波（指导老师 杨锦园副教授）（湖北师范大学机电与控制工程学院 中国 黄石 ）摘 要:随着国家的发展和文化的不断进步，随处可见的社会活动，校园中的各类竞赛以及电视节目中的智力节目经常会有抢答环节，如果靠人眼来进行抢答的判断，会有较大的误差，无
3、法做出公平公正的判断。这时就会需要抢答器，它可以代替人眼经行判断。最初的抢答器大多是由模拟电路，数字电路和混合电路组合构成。本课程设计是基于PLC八人八位抢答器，其结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，定时准确，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活。关键字：PLC；抢答器；系统；控制中图分类号：TP29The Design of Responder for Eight PersonsBased on PLC Yang Bo (Tutor:Yang Jinyuan )(College of Mechatronics and Control Engineering, Hubei
4、Normal University, Huangshi, China, )Abstract：With the development of country and the progressing of social,there are many social activities,the competitions of school and intelligence program on TV which often need the answer link.If we only use our eyes to judge the result of answer link ,there wi
5、ll be many errors,and this will make the host hard to take a judge which is fair and open.For this time,the responder is needed,it can judge the result replacing of the eyes.The traditional responder is composed of analog circuit,digital circuit and hybrid circuit. Operation is relatively slow, and
6、the line is complex. The curriculum is designed based on PLC eight responder, the structure is simple, strong anti-interference ability, stable and reliable operation, accurate timing, timing can be set conveniently, easy programming, function is easy to extend, modify flexible. Keywords：PLC;Respond
7、er;System;Control专心-专注-专业基于PLC的八人抢答器系统设计杨波（指导老师 杨锦园副教授）（湖北师范大学机电与控制工程学院 中国 黄石 ）1绪论1.1 选题背景随着微处理器、计算机的飞速发展。计算机控制已经占领了市场的各个领域。人们生活节奏的快速化推动着市场的发展。产品的反映速度与准确性决定了产品的销量，也使得计算机市场朝着这个方向发展。随着我国经济和文化事业的发展，大到国家活动，社会活动，小到学校组织竞赛都需求一个公平公正的裁判，因此出现了抢答器。而原始抢答器由很多电路组成，线路复杂，且大部分工作由人为判断，在抢答间隔时间较小时，肉眼或耳朵无法识别先后，这时候很容易造成误
8、判，从而影响比赛的公正性。且当人数过多时，所要求的线路更加复杂，并且更加难以判断。1.2 选题意义应变市场的需求，以单片机、CPLD、FPGA、PLC等技术投入了抢答器的市场1，但是以单片机技术支持的抢答器通过5V电源供电，远程传输信号时信号会被大大削弱，从而导致系统可靠性不高，而PLC技术设计的抢答器通过24V电源供电，可就克服了信号衰减的问题。因此我们设计了以PLC技术为核心的新型抢答器，在原始抢答器的基础上，添加了许多使用功能，如计时功能功能，报警功能，限时功能等，并且简化了电路。1.3 抢答器在国内外发展现状国外发展现状：抢答器是一种广泛应用于企事业单位和商业部门 ,为各种知识竟赛、文
9、娱活动提供公正客观快速裁决的一种常用电子设备 ,也是一种逐渐成型的电子产品2。目前市场上已有各种各样的智力竞赛抢答器,但绝大多数是早期设计的,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,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。因此，提高抢答器的性能 ,使其具有更强的功能，使用可靠方便已为抢答器发展的一个方向。 随着集成技术和计算机技术的发展 ,单片机作为其一个分支亦于 20世纪 80年代以来获得了飞速发展 ,各种新品不断涌现 ,使单片机的应用更加深入 ,灵
10、活性也大大增强。介绍一种以 PLC为核心的八路抢答器系统 ,它充分利用了PLC系统的优点 ,具有结构简单、功能强大、可靠性好、实用性强的特点3。2 设计方案2.1 PLC简介2.1.1 PLC控制器PLC控制器，及Programmable Logic Controller的简称，中文为可编程逻辑控制器，是一种具有微处理器的电子设备，多用于自动化控制，可以将控制指令的程序转换为电平信号，通过外部继电器进行控制电路的开关，可编程逻辑控制器由内部CPU，内存，电源模组，输入输出单元，数字模拟单元等组成4。在PLC控制器出现之前，自动化系统一般由许多继电器与计数器的模拟电路进行连接从而实现功能，电路复
11、杂，原件多成本高，且可靠性不高。而PLC控制器，通过简单的编程再由可编程逻辑模块进行处理转换从而代替大型设备，且系统可靠性较高5。2.1.2 基本结构中央处理单元：中央处理单元一般运算器、控制器和寄存器组成这些电路都集中在一个芯片内；与计算机相同，CPU为PLC的核心，它通过执行储存在存储器中的程序并通过扫描的方式执行程序；CPU的主要任务是控制用户程序和数据的接收与储存，并扫描外部I/O口输入输出状态并根据程序做出响应的反应，从而达到所需控制。PLC进入运行状态后，从存储器读取程序，通过扫描I/O口输入端口的电平信号结合所写程序通过CPU的处理，在对应I/O口的输出端口输出对应电平信号6。存
12、储器：PLC存储器包括系统储存器和用户存储器两部分。系统存储器中写死了一些程序，这些程序使PLC具有基本的功能，使得PLC能够完成设计者规定的各项工作。用户存储器分为用户程序存储器和用户数据存储器，用户程序存储器用来存放PLC设计者针对某一具体任务所编写的程序。用户数据存储器用来存放I/O口的开关状态或数值7。输入/输出端口：PLC的输入输出信号可以是开关量或者是模拟量。输入单元用来接收来自用户设备的各种控制信号。输出端口则通过输入端口的控制信号，通过CPU与控制程序的运算输出到对应端口的控制信号8。电源：PLC一般使用220V的交流电或者24V直流电，较高电压也使得PLC具有其他微机如单片机
13、之类使用5V供电的所没有抗干扰能力，并且在远距离传输时，信号衰减不明显。2.1.3 PLC特点抗干扰能力强，系统可靠性高：传统的继电触控控制系统虽然也具有良好的抗干扰性，但是传统继电器触控电路外部接线复杂，机械触头较多，且随着时间推移，由于器件的老化、触头的抖动、脱焊及触头在开闭时受电弧的损害降低了系统的可靠性，线材老化导致的系统故障较为难以修复9。传统继电触控控制系统线路中间需要中间继电器进行信号的传输，系统外部电路更加复杂，由于触电的老化，故障更容易发生，且外部线材等成本较高，更换频繁。PLC用软件代替大量的时间继电器与中间继电器，仅留下输入输出相关的少量外部硬件，这样大大减少了因触电或线
14、材老化而产生的故障。而PLC运用微电子技术，大多数的开关动作由无触点的电子存储器件来完成，大部分复杂的连线和继电器被软件程序所替代，因而系统可靠性高，简化了外部电路，使用寿命较长。微机，类似单片机也具有较强的功能，但是抗干扰能力较差，在许多工业现场电磁波干扰、机械振动、温度和湿度的变化、电源波动等都会成为系统的外部干扰因素，从而系统的抗干扰能力就要求较高，也使得一般微机无法在这种条件下正常工作。而PLC在电子线路、软件结构，以及机械结构上都汲取了生产控制经验，主要模块都采用了大规模集成电路，I/O系统设计有着较为完善的通道保护和信号调理电路10；在结构上对防潮、耐热、抗震等都有精确的考虑；在硬
15、件上采用隔离、滤波、屏蔽、接地等抗干扰能力。在本次毕业设计中，可以从硬件方面和软件方面进行分析，提高系统可靠性。主要措施有：硬件措施：屏蔽：PLC采用的材料对电源变压器、CPU编程器等重要模块具有良好的导电和导磁，从而对外界的一些干扰（电磁干扰，温度等）进行了屏蔽作用11。滤波：采用多种滤波方式对供电系统的输入输出进行滤波。以削弱各个模块之间的相互干扰并消除高频干扰12。 电源的调整与保护:为适应交流电的波动、欠电压、过电压的影响，PLC采用多级滤波，同时采用集成电压调整器进行电压的调整，从而形成微处理器所需的+5V电源。 隔离:微处理器的输入和输出传输数字信号，为了防止两者之间的相互干扰，P
16、LC采用光电隔离，有效的防止了不正常的输出13。采用模块式结构:这种结构有助于故障情况下短时修复。设置环境检测和诊断电路:这种分电路与软件配合，可以实现灵活保护与故障指示等功能。软件措施：故障检测:软件周期性的检测外界变量，对如掉电、强干扰信号等情况能进行反馈并处理。信息保护和恢复:对偶发性故障只要故障条件出现时，不破坏PLC内部的信息，一旦故障条件消失，就可恢复正常，继续原来的工作。 设置了警戒时钟WDT:如果程序每循环执行时间超过了WDT规定时间，预示了程序进入死循环，立即报警14。 加强对程序的检查和检验:一旦程序有错，立即报警并停止执行。控制系统结构简单、灵活、通用性强：可编程控制器系
17、列产品现已生产，外部扩展的多个模块，采用可编程控制器和外围模块类型，可以完成许多复杂的控制系统。在可编程控制器的控制系统中，只需在可编程控制器中输入相应的输入和输出信号线即可，不需要物理的电子设备，如继电器和大量复杂的硬件电路。当控制要求改变时，需要改变控制系统的功能，可以随时进行程序的修改与外部电路的简单调整，布线量小。同一PLC控制器可以控制不同对象，只是程序与外部电路不同而已15。编程方便：PLC是直接面向用户的设备，设计之初充分考虑了工程技术人员或学习人员的特性，PLC编程，采用通俗简单的梯形图或者简单指令形式，这使得初学者能够很快融入其中，梯形图简单易懂，且能非常形象的描述出继电器工
18、作原理，标注明确，在后期程序调试阶段也能够容易的找出错误处。而且不需要专门的计算机知识和语言，深受现场电气技术人员的欢迎16。PLC系统设计、安装、调试方便：PLC集继电器系统中的中间继电器、时间继电器、计数器等原件，数量巨大，硬件齐全。采用模块化结构，可以按照所需系统的性能、输入输出店、内存进行组装，根据不同情况组装出最适合的硬件，大大降低了成本。又用采用软件编程的方式取代了时间继电器，中间继电器等外部设备17。设计人员只需要一台PLC就可在实验室进行所需控制系统的的模拟，并可随时调试，而传统的继电触控系统则需要现场接线进行模拟查看效果，需要更改的话更加麻烦，工作量大且所需人员较多。2.1.
19、4 PLC与编程方式选择PLC选择：本次课程设计我采用了西门子PLC，西门子PLC最为主流PLC之一，相比较于其他PLC有着无可替代的优势。首先，西门子PLC编程入手简单易懂，梯形图层次明显，能够非常直观的看出程序的功能。其次，西门子PLC在中国市场占有率非常大，本次毕业设计用到的功能模块较少，S7-200属于低端的西门子PLC系列产品，但足以满足本次毕业设计的要求。且S7-200型号PLC较为便宜，不仅满足了毕业设计要求，也节约了资源。综上所述，本次毕业设计选择西门子S7-200的PLC。编程方式选择：西门子PLC主流编程方式有梯形图和功能指令两种，本次毕业课程设计采用梯形图进行编程，功能指
20、令较为抽象，而梯形图具有简单易懂的优点。梯形图还具有以下几个重要特点： （1）PLC梯形图中的某些编程元件沿用了继电器这一名称，如输入继电器、输出继电器、内部辅助继电器等，但是它们不是真实的物理继电器(即硬件继电器)，而是在软件中使用的编程元件18。 （2）根据梯形图中各触点的状态和逻辑关系，求出与图中各线圈对应的编程元件的ON/OFF状态，称为梯形图的逻辑解算。逻辑解算是按梯形图中从上到下、从左至右的顺序进行的。解算的结果，马上可以被后面的逻辑解算所利用。逻辑解算是根据输入映像寄存器中的值，而不是根据解算瞬时外部输入触点的状态来进行的19。 （3）梯形图中各编程元件的常开触点和常闭触点均可以
21、无限多次地使用20。 （4）输入继电器的状态唯一地取决于对应的外部输入电路的通断状态，因此在梯形图中不能出现输入继电器的线圈21。2.2 组态王简介定义：组态王开发软件，是新型的工业，它以标准的软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。组态王Kingview6.55：组态王kingview6.55是亚控科技根据当前的自动化技术的发展趋势，面向低端自动化市场及应用，以实现企业一体化为目标开发的一套产品。该产品以搭建战略性工业应用服务平台为目标，集成了对亚控科技自主研发的工业实时数据库的支持，可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及
22、时地做出反应，以获得最优化的结果。组态王保持了其早期版本功能强大、运行稳定且使用方便的特点，并根据国内众多用户的反馈及意见，对一些功能进行了完善和扩充。组态王kingview6.55提供了丰富的、简捷易用的配置界面，提供了大量的图形元素和图库精灵，同时也为用户创建图库精灵提供了简单易用的接口；该款产品的历史曲线、报表及web发布功能进行了大幅提升与改进，软件的功能性和可用性有了很大的提高。本次毕业课程设计中，采用组态王进行实验结果的仿真。2.3 PLC八人抢答器本毕业设计介绍了一种数字式抢答器，能够容纳8名选手或者8组人员和一名主持人。总体设计采用西门子PLC进行控制，抢答操作简单方便，在很多
23、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22。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：本次毕业设计所设计的 PLC智能抢答器是适合八组选手或个人抢答的抢答器。主持人控制台有两个按键。一
24、个用于控制抢答开始的开始按键，一个用于复位电路的复位按键，每当主持人发出开始抢答指令并按下开始按钮后，指示绿灯亮，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），10秒倒计时完毕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
25、，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4个数码管以及3个扬声器和两个指示灯来实现。3 系统设计3.1 硬件设计3.1.1 元件介绍七段数码管：如图3.1中七段数码管a,b,c,d,e,f,g分别为七个单独显示灯，通过控制各个显示灯的亮灭从而可以控制显示的数字。本次毕业设计采用共阴极七段数码管进行相关数据的显示。硬件中用到4个数码管，分别用来显示抢答选手编号、抢答计时和答题计时。图3.1 七段数码管按键开关：如图3.2为按键开关，一端连接电源正极，另一端连
26、接PLC端口。通过按下和松开可控制PLC端口得电或者失电，并将此作为输入信号，PLC的CPU检测这些信号处理后在输出端口输出对应值，从而完成控制。图3.2 按键开关指示灯：如图3.3为指示灯，指示灯正极一端接PLC输出端口，另一端接地，当对应输出端口输出高电平时，灯亮，反正灯保持不亮状态。本毕业设计有两个指示灯，主持人按下开始抢答按键后，绿灯亮，用于提示抢答开始；红灯则用于提示是否有选手违规抢答。图3.3 指示灯蜂鸣器：如图3.4为蜂鸣器。蜂鸣器接在输出端口，输出端口高电平，蜂鸣器响；低电平，蜂鸣器不响。本毕业设计有三个蜂鸣器，分别用于提示抢答成功，无人抢答与答题超时。图3.4 蜂鸣器3.1.
27、2 I/O口分配输入端口：如表3.1所示表3.1 输出端口与功能输入端口功能I0.0主持人开始按键I1.1主持人复位按键I0.1选手1 抢答按键I0.2选手2 抢答按键I0.3选手3 抢答按键I0.4选手4 抢答按键I0.5选手5 抢答按键I0.6选手6 抢答按键I0.7选手7 抢答按键I1.0选手8 抢答按键输出端口： （1）选手编号：选手做出抢答后，数码管1显示选手编号，数码管1与PLC连接端口如表3.1所示。表3.1 抢答选手编号显示抢答器选手编号显示输出端口功能Q0.0数码管1 aQ0.1数码管1 bQ0.2数码管1 cQ0.3数码管1 dQ0.4数码管1 eQ0.5数码管1 fQ0.
28、6数码管1 g （2）抢答倒计时：主持人按下开始抢答按键后，开始10秒的倒计时，由数码管4显示，数码管4与PLC连接端口如表3.2所示。表3.2 抢答倒计时抢答倒计时输出端口功能Q3.4数码管4 aQ3.5数码管4 bQ3.6数码管4 cQ3.7数码管4 dQ4.0数码管4 eQ4.1数码管4 fQ4.2数码管4 g （3）答题倒计时：选手正常抢答成功后，触发答题倒计时电路，开始30秒倒计时，数码管3显示时间个位，数码管2显示时间十位，两个数码管共同作用完成30秒的倒计时。数码管2和数码管3与PLC连接端口如表3.3所示。表3.3 答题倒计时答题倒计时个位显示输入端口功能Q1.4数码管3 aQ
29、1.5数码管3 bQ1.6数码管3 cQ1.7数码管3 dQ2.0数码管3 eQ2.1数码管3 fQ2.2数码管3 g答题倒计时十位显示Q2.4数码管2 aQ2.5数码管2 bQ2.6数码管2 cQ2.7数码管2 dQ3.0数码管2 eQ3.1数码管2 fQ3.2数码管2 g （4）其他控制项：如表3.4所示，显示灯和蜂鸣器与PLC输出端口的连接。表3.4 其他控制项其他控制项输出端口功能Q0.7开始绿灯Q1.2违规抢答红灯Q1.0抢答成功蜂鸣器Q1.1无人抢答蜂鸣器Q1.3答题超时蜂鸣器3.1.3 硬件电路图设计图3.5通过proteus画出元件图，结构清晰，本毕业设计采用的元器件有按键开关
30、，指示灯（红色和绿色），蜂鸣器和共阴极七段数码管。图3.5 抢答器接线图3.2 软件设计3.2.1 流程设计正常答题：主持人按下开始按键后，数码管显示抢答倒计时，选手开始抢答，哪一组最先按下强大按钮由该组回答问题，数码管显示该组编号，同时蜂鸣器响2S，代表抢答成功。并且进行互锁，及其他选手在此之后按下抢答键抢答器不会进行响应，当选手回答完毕，主持人按下复位按钮开始下一轮抢答。违规抢答：违规答题及选手在主持人未按下开始键前（绿灯未亮之前）按下抢答按钮，视为违规抢答。违规抢答操作将出发报警电路，代表违规抢答的红灯亮2S并在数码管上显示出违规抢答的选手编号。无人抢答：无人抢答及主持人按下开始按钮后，
31、定时器计时（10S），数码管4显示剩余时间，计时时间内无人做出抢答动作则视为无人抢答，电路触发报警，蜂鸣器响2S。抢答成功计时：主持人按下开始键并有人做出抢答动作，定时器开始计时（30S），数码管限时倒计时，选手必须在此时间内答题。若未在此时间内答题，则出发答题超时报警，蜂鸣器响2S。图3.6为总流程图。开始结束Y报警红灯亮2S答题超时蜂鸣器响2S复位N无人抢答蜂鸣器响2SN YNY答题是否超时数码管显示选手位，并开始30S倒计时是否有人抢答按下开始，倒计时10S是否违规抢答开始下一轮 图3.6 流程图3.2.2 程序设计抢答开始部分程序：图3.7中，主持人按下开始答题按钮I0.0，触发开始答
32、题提示绿灯Q0.7和抢答计时器T37，开始10S（根据实际情况可以进行修改）的计时，此时选手可以进行抢答，M0.1-M1.0为选手抢答键按下后提供的电平。任意一人抢答成功则中断T37的计时。在T37时间内若无人按下抢答键，则视为无人抢答，触发时长为T40（2S）的报警，蜂鸣器响2S。表示此题作废，主持人按下复位，开始下一轮答题。图3.7 抢答开始程序选手抢答程序：图3.8中I0.1、I0.2、I0.3、I0.4、I0.5、I0.6、I0.7、I1.0分别为一号选手到八号选手的抢答按键，M0.1、M0.2、M0.3、M0.4、M0.5、M0.6、M0.7、M1.0为选手抢答后的电平反应，按下为高
33、电平，程序通过各个抢答键中加入其他抢答的电平反应从而实现互锁，当一个人抢答成功后可以使其他人的抢答键失效从而防止了多人抢答无法识别与混乱。程序也通过自锁，可以在抢答后保持该键位输出高电平直到主持人按下复位。（图3.8仅为部分程序，详情请查阅附录）图3.8 选手抢答违规抢答：图中I0.1-I0.7代表一号选手到七号选手的抢答按钮，I1.0代表八号选手的强大按钮，在主持人没有按下开始按钮之前，及响应开始按钮的绿灯Q0.7未亮之前，选手按下了抢答键，触发违规报警，违规红灯Q1.2亮，Q1.2进行自锁，主持人按下复位键后恢复。图3.9 违规抢答计时程序：（1）抢答计时：图3.10中中M3.0-M4.1
34、分别为数码管显示9-0的电平信号，主持人按下开始按钮I0.0后，计时器T55开始1秒的计时，同时M3.0通电1秒，及数码管显示9；T55计时完成后，触发T56开始1秒的计时，控制M3.0通电1秒，及数码管显示8；以此类推。M0.1-M1.0为选手抢答的电平信号，若计时时间内有人按下抢答按钮，则计时电路断电。图3.10 抢答计时答题计时： （1）个位显示：如图3.11所示T41为数码管显示“0”的时间；T42=1s为数码管显示“9”的时间，M12为数码管显示“9”的状态；T43=1s为数码管显示“8”的时间，M1.3为数码管显示“8”的状态；以此类推，T44 - T50为数码管显示7 - 1的时
35、间，为1秒，M1.4-M2.2为数码管显示 7 - 1的状态。（图中仅为部分程序，详情请查阅附录） （2）十位显示：图3.12中M2.3为控制数码管显示“3”的电平输出；M2.4为控制数码管显示“2”的电平输出；M2.5为控制数码管显示“1”的电平输出；M2.6为控制数码管显示“0”的电平输出。通过T51、T52、T153、T54计时器分别控制3、2、1、0的显示时间来实现30S的倒计时，任何一个选手抢答成功后，触发T51的1秒计时，从而使M2.3通电1秒，及十位上的“3”显示1秒 ；T51计时完毕后，触发T52开始10秒的计时，从而使M2.4通电10秒，及十位“2”显示10秒，以此类推，即可
36、完成数码管2显示3、2、1、0的显示。图3.11 答题倒计时个位显示图3.12 答题倒计时十位显示3.3 实验结果与分析抢答开始：如图3.13所示，按下开始按钮后，抢答倒计时程序启动，开始10秒的倒计时，这时选手一至选手八可以通过按下抢答按钮进行抢答。无论哪一号选手抢答成功，抢答倒计时程序复位。图3.13 抢答开始违规抢答：如图3.14所示，主持人按下开始按键之前，选手作出了抢答动作，触发违规抢答电路，违规红灯亮。图3.14 违规抢答抢答成功：如图3.15所示，主持人按下开始按钮后，选手做出抢答动作，成功抢答，触发抢答成功电路，抢答成功灯亮，于此同时显示选手位数码管工作，显示出抢答成功的选手号
37、码。答题倒计时也工作，开始30秒的倒计时。图3.15 抢答成功无人抢答：在按下开始按键后，开始10秒的倒计时，若在10秒内无人做出抢答动作，则视为所有人放弃此轮答题，蜂鸣器工作，提示主持人无人抢答。如图3.16所示。图3.16 无人抢答答题超时：在图3.12 抢答成功图中可以看出，抢答成功后会有30秒的答题计时时间，当30秒倒计时结束，且主持人为按下复位，则触发答题超时报警，蜂鸣器工作，如图3.17。图3.17 答题超时4 总结与展望4.1 总结经过几个月的努力，在同学与老师的帮助下完成了基于PLC的八人抢答器的设计。本次毕业设计中，程序部分采用西门子PLC对抢答器的主体功能和附加功能进行设计
38、，虽然设计为八人抢答器，但也适用于八人以下，若需要适用于更多人，则需要扩展端口并修改程序。我通过查阅资料，并参照设计要求进行扩展，实现了抢答器的抢答功能、报警功能、指示灯、选手位显示、抢答计时、答题计时。并运用组态王6.55进行设计的仿真。在课程设计的过程中，我通过设计硬件电路、设计软件流程、根据流程设计程序、修改程序、设计仿真完成了本次课程设计。实践出真知，在毕业设计过程中，我遇到了各种各样的问题：软件安装问题，程序逻辑问题，软件使用问题等。这些问题我通过查阅网络上的资料或请教同学老师，不仅使问题得以解决，还收获了许多新奇的思路。通过自己解决问题，提高了自己独立思考能力，设计能力和动手能力。
39、4.2 展望基于PLC的八人抢答器的设计囊括了很多方面的理论、方法和技术，本设计还有许多可以进行提升的地方，需要在实际应用中不断积累和完善。本次毕业课程设计采用的PLC为西门子S7-200系列。S7-200 PLC是超小型化的PLC，它适用于各行各业，各种场合中的自动检测、监测及控制等。S7-200 PLC的强大功能使其无论单机运行，或连成网络都能实现复杂的控制功能。但在面对更加复杂的要求时，就需要添加更多的一些扩展功能，与S7-200 PLC比较，S7-1200 PLC比S7-200 PLC更紧凑，支持的点数更多、功能更全面、可扩展性强、灵活度高的设计，可实现最高标准工业通信的通信接口以及一
40、整套强大的集成技术功能，使该控制器成为完整、全面的自动化解决方案的重要组成部分。在电子微机技术方面，国内外领域发展迅速，对与各个业务系统的对接也提出了新的要求，这就需要我们不停地去探索新的需求，发展新的技术，使得系统对接更加完善，集成度更加深入。没有最好，只有更好，随着技术的发展，还会有崭新的天地让我们去开拓。5 参考文献1阎有运.电子技术实践M.徐州：中国矿业大学出版社，2007：68-822艾永乐，付子义.数字电子技术基础M.北京：中国电力出版社，2008：33-463王永华.现代电气控制及PLC应用技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2013.8：142-145，167-1684王阿根
41、.PLC控制程序精编108例M.北京：电子工业出版社，2009.12：191-1935杨志忠.数字电子技术基础M.北京：高等教育出版社，2010：105-1176刘金华.数字电子技术M.北京大学出版社，2010,2：265-2717胡育林. 用PLC 程序设计的八路抢答器J.大众科技,2008,1：53-548夏江涛.八路抢答器的PLC 程序设计J.安阳工学院学报,2007,1：33-349史国生.电气控制与可编程控制器技术M.北京:化学工业出版社，2003：50-5510漆汉宏.PLC 电气控制技术M.北京:机械工业出版社,2006：150-15511巩建平，张学.现代可编程序控制器原理与应
42、用M.北京：科学出版社，1999：22-25 12朱少祥.可编程控制器（PC）原理及应用M.上海交通大学出版社，1998：53-62 13余雷声.电气原理与PLC应用M.北京：机械工业出版社，1996:13-5014张万忠.可编程控制器入门与应用实例M.北京：中国电力出版社.2004:1-2415台方.可编程序控制器应用教程M.北京：中国水利水电出版社.2001:15-41 16廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆:重庆大学出版社，2001:11-23 17廖常初.PLC梯形图程序的设计方法与技巧M.重庆:重庆大学出版社,2001:1-1318郭纯生.可编程控制器编程实践与提高M
43、.北京:电子工业出版社，2006:4-1519龚仲华.S7-200/300/400PLC应用技术通用篇M.北京：人民邮电出版社， 2007：58-5920张进秋.可编程控制器原理及应用实例M.北京：机械工业出版社，2004：19-2521杨长能，张兴颜.可编程序控制器(PC)基础及应用M.重庆大学出版社，1992：10-5022王卫星.可编程控制器原理及应用M.中国水利水电出版社，2002：53-82附录学士学位论文（设计）评审表所在院系学生姓名导师姓名所学专业学生学号导师职称论文题目基于PLC的八人抢答器设计论文主要内容简介本此毕业课程设计采用以PLC为核心，设计出八人抢答器。在基础抢答功能上加上了许多实用性非常强的功能，如违规抢答功能、抢答计时功能，答题倒计时功能，还有一些辅助主持人判断的指示灯与音响效果。本次毕业课程设计论文主要分为简介、流程介绍、硬件电路、软件设计四个方面。简介中简单介绍了PLC特点与优点；流程介绍描述了八人抢答器的工作方式与设计思路；硬件电路主要介绍了抢答器的外部电路与硬件设备；软件编程上分为不同模块、不同功能进行编写，条理清晰。论文评语（对论文撰写的整体评价，并建议评定成绩）论文总评成绩院系学术委员会主席(签名或盖章)：_ 院系盖章：