PLC知识抢答器毕业设计

毕业设计（论文）题目名称：知识竞赛抢答器设计院系名称：班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年3月知识竞赛抢答器设计DesignknowledgecontestResponder院系名称：班级：学号：学生姓名：指导教师：2014年3月论文编号：I摘要学校、工厂、军队、电视台等越来越多的单位里在开展活动时注重知识的竞赛，抢答器成了不可少的工具。目前市场上存在多种类型的抢答器，很多都是早期设计的，主要是采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。随着市场对功能需求的增加，以单片机、CPLD、FPGA、PLC等为核心的抢答器开始投入研究和进入市场。以往基于PLC设计的抢答器功能比较简单，对选手犯规的可能性研究不深入，也没有考虑答题时间的限制。本设计总结实际比赛的经验，对选手犯规的可能性进行了全面的考虑，并增加答题倒计时功能。本设计以PLC为控制核心，利用PLC输入信号电压为24V，克服了以往抢答器信号衰减的缺点；并通过信号比较实验证明该设计具有良好的稳定性和广泛的应用性，保证了竞赛的公正、公平、公开。关键词：PLC；八路知识竞赛抢答器；数码倒计时显示；I/O分配II目录目录.......................................................................................................................................II摘要...................................................错误!未定义书签。第1章绪论............................................错误!未定义书签。1.1课题研究背景...........................................................................................................-1-1.2课题研究内容................................................................................错误!未定义书签。第2章可编程控制器概述............................................-1-2.1PLC的简介..............................................................................................................-1-2.2用单片机和PLC分别做系统的比较.......................................................................-2-第3章抢答器功能设计要求...........................................-2-第4章硬件设计.....................................................-3-4.1控制器.......................................................................................................................-3-4.2数码管设计...............................................................................................................-3-4.3系统结构...................................................................................................................-4-4.4I/O分配....................................................................................................................-4-4.5硬件控制接线图.......................................................................................................-5-第5章软件设计....................................................-6-5.1抢答器开始程序.......................................................................................................-6-5.2选手选择抢答程序...................................................................................................-6-5.3抢答器部分控制程序...............................................................................................-8-5.4数码管显示程序.......................................................................................................-9-5.5抢答器控制梯形图...................................................................................................-9-5.6程序的下载、安装和调试.......................................................................................-9-总结...................................................错误!未定义书签。致谢...................................................错误!未定义书签。参考文献.................................................错误!未定义书签。III附录.....................................................错误!未定义书签。毕业设计-1-第一章绪论1.1课题研究背景目前市场上存在多种类型的抢答器，很多都是早期设计的，主要是采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。随着市场对功能需求的增加，以单片机、CPLD、FPGA、PLC等为核心的抢答器开始投入研究和进入市场。通过比较几种抢答器，发现由于单片机、CPLD器件工作电压为5V，信号经过长距离的传输衰减比较严重，导致不能准确判断选手号码的缺点。本设计以PLC为控制核心，利用PLC输入信号电压为24V，克服了以往抢答器信号衰减的缺点；并通过信号比较实验证明该设计具有良好的稳定性和广泛的应用性，保证了竞赛的公正、公平、公开。本设计总结实际比赛的经验，对选手犯规的可能性进行了全面的考虑，并增加答题倒计时功能。第2章可编程控制器概述2.1PLC的简介在工业生产过程中，具有大量的开关量顺序控制，要求按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集等。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司公开招标，提出研制能够取代继电器的控制装置的要求，第二年，美国数字设备公司（DEC）研制出了基于集成电路和电子技术的控制装置，首次采用程序化的手段应用于电气控制，这就是第一代可编程序控制器，称ProgrammableController（PC）。个人计算机（简称PC）发展起来后，为了方便，也为了反映可编程控制器的功能特点，可编程序控制器定名为ProgrammableLogicController（PLC），现在，仍常常将PLC简称PC。PLC的定义有许多种。国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。上世纪80年代至90年代中期，是PLC发展最快的时期，年增长率一直保持为30-40%。在这时期，PLC在处理模拟量能力、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，PLC逐渐进入过程控制领域，而且在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的DCS系统。现今，PLC已经具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。在可预见的将来，PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的主导地位，是其他控制技术无法取代的。事实上，PLC就是以嵌入式CPU为核心，配以输入，输出等模块，可以方便的毕业设计-2-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。2.2用单片机和PLC分别做系统的比较单片机系统设计电路这种形式在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。根据国内现况单片机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；单片机的可扩展性不高，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；单片机系统出现故障，很难诊断出故障元件；现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘，人机对话不够友善。对于单片机来说，PLC却有着这些方面的优势。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的可靠性高。PLC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。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。在可靠性、可扩展性、可维护性以及操作界面等各个方面都比单片机更有优势。虽然PLC较单片机来说，价格上控制器相比略贵，但PLC可靠性好，操作简单，更适合用于本设计中。第3章抢答器功能设计要求本设计总结实际比赛的经验，对选手犯规的可能性进行了全面的考虑，并增加答题倒计时功能。此设计总分正常答题、无人抢答以及犯规操