湖州師范學(xué)院求真學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）2010屆題目基于PLC的多路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)生姓名楊昕燕學(xué)號(hào)06083416指導(dǎo)教師蔣永峰論文字?jǐn)?shù)14599完成日期2010年5月5日湖州師范學(xué)院求真學(xué)院教務(wù)部印制基于PLC的多路搶答器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本次設(shè)計(jì)利用三菱FX2N系列PLC作為核心部件，完成一個(gè)八路搶答器控制系統(tǒng)的制作。該系統(tǒng)可供八個(gè)或八組分臺(tái)選手同時(shí)搶答，總臺(tái)掌握著啟動(dòng)/停止開關(guān)、搶答開始按鈕、搶答復(fù)位按鈕、主持人安靜提示按鈕和手動(dòng)設(shè)置個(gè)分臺(tái)計(jì)分按鈕等，分臺(tái)則具有一個(gè)搶答按鈕。該系統(tǒng)由七段數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)、分臺(tái)號(hào)、選手計(jì)分和當(dāng)前時(shí)間、溫度情況，并作為被控設(shè)備由PLC驅(qū)動(dòng)。因?yàn)橄到y(tǒng)中有很多七段數(shù)碼管，所以我運(yùn)用了動(dòng)態(tài)掃描的方法來減少端口數(shù)。有一個(gè)蜂鳴器提示搶答開始、搶答復(fù)位、回答超時(shí)、搶答違規(guī)、無人搶答和安靜提示。有17個(gè)發(fā)光二極管，總臺(tái)一個(gè)用來顯示無人搶答和回答超時(shí)，每分臺(tái)兩個(gè)用來顯示搶答成功和搶答違規(guī)。本次設(shè)計(jì)中，硬件電路設(shè)計(jì)使用AUTOCAD軟件；使用GXDeveloper軟件編寫程序；利用GXSimulator仿真軟件對(duì)八路搶答器進(jìn)行各部分模塊仿真，觀察結(jié)果。關(guān)鍵詞：八路搶答器，系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)掃描PLC-basedmulti-ResponderControlSystemDesignAbstract：ThedesignoftheuseofMitsubishiFX2NSeriesPLCasacorecomponentofthisdesigntocompleteaneight-waycontrolsystemfortheproduction.ThesystemcomponentsforeightoreightplayersineachgrouptoansweratthesametimeTotalstationholdsthestart/stopswitch,toanswerinthestartbutton,resetbuttontoanswerinthehostpromptsquietbuttonsandmanuallysetthescoringbuttonsub-stationandsoon.Sub-stationwillhaveananswerinthebutton.Thesystemconsistsofseven-segmentLEDdisplaycountdown,sub-stationnumber,playerpointsandthecurrenttime,temperatureconditions,andaschargedbythePLC-drivendevice.Becausethesystemhasalotofseven-segmentdigitaltube,soIusedthedynamicscanningmethodtoreducethenumberofports.Thereisabuzzerprompttoanswerinthebeginning,toanswerinreset,theanswerovertime,toanswerinnon-compliance,nooneanswerinhisplaceandquietTips.Thereare17light-emittingdiodes.withatotalstation1isusedtodisplayandanswernoonetoanswerinovertime,eachsub-unitsusedtodisplaytheanswerinhistwosuccessfulandtoanswerinnon-compliance.Thedesign,thehardwarecircuitdesignusingAUTOCADsoftware；useGXDevelopersoftwareprogramming；theuseofsimulationsoftwareGXSimulatoroctalrespondersimulationofvariouspartsofthemodule,observetheresults.Keywords：octalresponder,system,dynamicscan目錄前言.1第一章緒論.21.1課題研究的目的和意義.21.2PLC及搶答器的發(fā)展概況.21.3課題的主要內(nèi)容.2第二章多路搶答器的實(shí)現(xiàn)工具.42.1PLC的功能特點(diǎn).42.2PLC系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu).42.3PLC的編程語(yǔ)言.42.4本章小結(jié).5第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì).63.1PLC硬件的選擇.63.2硬件總體結(jié)構(gòu)框圖及分析.73.3基于PLC的搶答器I/O總接線圖及分析.93.3.1基于PLC的搶答器編程元件地址分配表.93.3.2PLC輸入/輸出總接線圖.93.4搶答硬件部分的設(shè)計(jì)及分析.113.5搶答計(jì)分硬件部分的設(shè)計(jì)及分析.113.6搶答倒計(jì)時(shí)硬件部分的設(shè)計(jì)及分析.123.7蜂鳴器功能硬件部分的設(shè)計(jì)及分析.133.8時(shí)間顯示硬件部分的設(shè)計(jì)及分析.143.9溫度顯示硬件部分的設(shè)計(jì)及分析.143.10本章小結(jié).15第四章軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì).164.1.搶答主程序設(shè)計(jì)流程圖及其程序.164.2搶答計(jì)分程序設(shè)計(jì)流程圖及其程序.184.3搶答倒計(jì)時(shí)程序設(shè)計(jì)的流程圖及其程序.224.4蜂鳴器程序設(shè)計(jì)的流程圖及其程序.254.5時(shí)間顯示程序設(shè)計(jì)的流程圖及其程序分析.264.6溫度顯示程序設(shè)計(jì)及分析.284.6.1FX2N-4AD-PT溫度傳感器輸入模塊概述.284.6.2溫度顯示程序設(shè)計(jì)的流程圖及其程序.294.7本章小結(jié).31第五章軟件調(diào)試.325.1系統(tǒng)軟件仿真.325.1.1PLC仿真軟件GXSimulator.325.1.2仿真結(jié)果.33參考文獻(xiàn).35致謝.36附錄.37湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文1前言搶答器作為一種電子產(chǎn)品，早已廣泛應(yīng)用于各種智力和知識(shí)競(jìng)賽等場(chǎng)合，但目前所使用的搶答器有的電路比較復(fù)雜不便于制作，可靠性低，實(shí)現(xiàn)起來很困難。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用系統(tǒng)向小型化、快速化、大容量，重量輕的方向發(fā)展。而PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，且以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等現(xiàn)代科技而發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置，是將計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的新產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上已有很多類型的競(jìng)賽搶答器，但其中絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的，采用模擬電路、數(shù)字電路或者模數(shù)混合電路的產(chǎn)品。這些搶答器已相當(dāng)成熟，但是隨著功能增多，電路也越復(fù)雜，并且成本偏高，故障率高，顯示方式簡(jiǎn)單或者沒有，無法準(zhǔn)確判斷搶按按鈕的行為，也不便于參數(shù)調(diào)節(jié)及功能的升級(jí)換代。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和文化事業(yè)的發(fā)展，在很多公開競(jìng)爭(zhēng)場(chǎng)合要求有快速公正的競(jìng)爭(zhēng)裁決，例如證券、股票交易及各種智力競(jìng)賽等。由于PLC具有的優(yōu)點(diǎn)及特點(diǎn)，使得我們編程靈活，系統(tǒng)安裝和維修簡(jiǎn)單,且在搶答器的制作時(shí)能夠更加方便和精準(zhǔn)，使競(jìng)賽真正達(dá)到公平、公正、公開。同時(shí)，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展進(jìn)步，搶答器不斷的在知識(shí)性、娛樂性和趣味性的比賽中出現(xiàn)，豐富了人們的生活文化和娛樂活動(dòng)。本次設(shè)計(jì)我選用了最具特色和極有代表性的三菱FX2N系列PLC對(duì)八路搶答器進(jìn)行編程設(shè)計(jì)和實(shí)物控制。在設(shè)計(jì)中使用AUTOCAD軟件完成整體框架和各部分硬件設(shè)計(jì)；然后，使用GXDeveloper軟件進(jìn)行各部分程序編程，理清楚設(shè)計(jì)思路，利用GXSimulator仿真軟件對(duì)八路搶答器進(jìn)行各部分模塊仿真。湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文2第一章緒論1.1課題研究的目的和意義搶答器已經(jīng)越來越多的出現(xiàn)在我們的學(xué)習(xí)生活和電視節(jié)目當(dāng)中，例如在學(xué)校里經(jīng)常會(huì)舉辦各種各樣的智力競(jìng)賽，就會(huì)用到搶答器。搶答器是能夠在任何比賽及競(jìng)爭(zhēng)性的游戲中體現(xiàn)公平、公正的電子裝備。在各項(xiàng)比賽中不僅可以準(zhǔn)確、公正和直接地判斷出第一個(gè)搶答者是誰(shuí)，還有助于鍛煉參賽者的掌握知識(shí)能力、思維反應(yīng)能力、語(yǔ)言表述能力、心理承受能力。但如果在比賽過程中，做不到嚴(yán)格意義上的公正，會(huì)挫傷選手的積極性，達(dá)不到比賽的真正目的。隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，通過人為判斷搶答順序這種古老的方法早已被現(xiàn)先進(jìn)的電子產(chǎn)品所取代?，F(xiàn)在的電子搶答器雖然制作方法不同，但基本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能都大同小異，無外乎需要設(shè)計(jì)一個(gè)競(jìng)賽搶答器，要求具有任意路搶答輸入，能夠識(shí)別最先搶答的信號(hào)，顯示該分臺(tái)號(hào)；對(duì)回答問題所用的時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)、顯示、超時(shí)報(bào)警；可以預(yù)置回答問題的時(shí)間；同時(shí)具有復(fù)位功能，倒計(jì)時(shí)啟動(dòng)功能等等的主要實(shí)現(xiàn)功能。1.2PLC及搶答器的發(fā)展概況經(jīng)過幾十年的迅速發(fā)展，PLC的功能越來越強(qiáng)大，應(yīng)用范圍也越來越廣泛,其足跡已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,形成了能夠滿足各種將需要的PLC應(yīng)用系統(tǒng)。隨著市場(chǎng)需求的不斷提高，PLC的發(fā)展體現(xiàn)出以下趨勢(shì)。11.向小型化、微型化和大型化、多功能兩個(gè)方向發(fā)展；2.過程控制功能不斷增強(qiáng)；3.大力開發(fā)智能型I/O模塊；4.與個(gè)人計(jì)算機(jī)日益緊密結(jié)合；5.編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化；6.通信與聯(lián)網(wǎng)能力不斷增強(qiáng)。1近年來隨著科技的飛速發(fā)展，PLC的應(yīng)用正在不斷地走向深入，同時(shí)帶動(dòng)傳統(tǒng)的控制檢測(cè)技術(shù)不斷更新。PLC是采用大規(guī)模集成電路、微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展成果，逐步形成具有多種優(yōu)點(diǎn)和微型、小型、中型、大型、超大型等各種規(guī)格的PLC系列產(chǎn)品，應(yīng)用于從繼電器控制系統(tǒng)到監(jiān)控計(jì)算機(jī)之間的許多控制領(lǐng)域，它最適用于以開關(guān)為主的控制功能。通過模擬/數(shù)字（A/D）轉(zhuǎn)換器和數(shù)字/模擬（D/A）轉(zhuǎn)換器，也可以控制模擬量，例如控制溫度、壓力、流量、成分等參數(shù)。16基于PLC的多路搶答器控制系統(tǒng)，可以根據(jù)PLC修改程序方便這一特點(diǎn)，隨意調(diào)整設(shè)置的時(shí)間或者控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)。如果對(duì)外部電路稍加修改，或者在系統(tǒng)程序中加入分支，可以把八路搶答器變?yōu)楦嗦返膿尨鹌?，比如十位、十六位或者二十位等。如果將手?dòng)按鈕變?yōu)橛|摸屏，可以使搶答器更為簡(jiǎn)單方便。如果去除系統(tǒng)中的限時(shí)功能，還可以把搶答器改為呼叫器，能夠在醫(yī)院病房、賓館客房、寫字樓辦公室、工廠生產(chǎn)車間等多種地方使用。1.3課題的主要內(nèi)容1.搶答器同時(shí)提供8名選手進(jìn)行比賽，每組設(shè)置一個(gè)搶答按鈕供搶答者使用。2.總臺(tái)設(shè)置啟動(dòng)/停止開關(guān)、開啟時(shí)間開關(guān)、開啟溫度開關(guān)、開始搶答按鈕、搶答復(fù)位按鈕、安靜提示鈕、手動(dòng)設(shè)置各分臺(tái)計(jì)分鈕，這些都由主持人控制。3.當(dāng)主持人撥開時(shí)間開關(guān)或者溫度開關(guān)時(shí)，總臺(tái)上就會(huì)顯示當(dāng)前的時(shí)間或溫度。4.具有定時(shí)搶答功能，且搶答的時(shí)間設(shè)定為5秒。當(dāng)主持人啟動(dòng)開始搶答按鈕后，定時(shí)器進(jìn)行減計(jì)，同時(shí)蜂鳴器發(fā)出短暫的聲響，聲響持續(xù)的時(shí)間2秒左右。湖州師范學(xué)院求真學(xué)院本科畢業(yè)論文35.參賽選手在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行搶答，搶答成功，該組的搶答成功燈亮，同時(shí)定時(shí)器立即重新開始計(jì)數(shù)（設(shè)定時(shí)間為10秒）。6.主持人按下開始搶答按鈕前，各分臺(tái)搶答按鈕應(yīng)處于搶答違規(guī)狀態(tài)，此時(shí)如按搶答按鈕，會(huì)出現(xiàn)蜂鳴器報(bào)警（2秒），該組的搶答違規(guī)燈亮的情況。7如果定時(shí)時(shí)間已到，無人搶答，本次搶答無效，蜂鳴器響（2秒）同時(shí)無人搶答/回答超時(shí)燈亮，并禁止搶答，定時(shí)顯示器上顯示00。8.如果選手搶答成功，卻沒有在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)回答出問題，則蜂鳴器響（2秒）同時(shí)無人搶答/回答超時(shí)燈亮，定時(shí)顯示器上顯示00。9.選手在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)回答出了問題，主持人則根據(jù)選手回答是否正確和題目的難易度給出加/減分（1分或5分）。10.當(dāng)主持人按下復(fù)位鍵時(shí)，各分臺(tái)搶答燈（搶答成功和違規(guī)燈）均滅，總臺(tái)上的無人搶答/回答超時(shí)燈滅,同時(shí)蜂鳴器響（2秒）。11.當(dāng)比賽中周圍的聲音過大，影響選手回答時(shí)，主持人可按下安靜提示鈕，蜂鳴器響（2秒），以此來提醒全場(chǎng)。