基于PLC四路抢答器的设计毕业设计

毕业设计设计任务书

设计题目:

基于PLC四路抢答器的设计

设计要求:

1. 抢答器可同时供四组选手参加比赛

2. 主持人有三个控制按钮，用来控制抢答开始、复位和答题计时的开始。

3．每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答按钮，则数码管1就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音响电路给出信箱提示信号（持续3S），以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应。选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才能开始下一轮抢答。

4．违规抢答：若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，违规时数码管1显示其编号，同时红灯亮，音响电路发出声响。

5．抢答限时：当主持人按下开始按钮后，定时器T0开始计时（设定30S）。若30S时限到仍无人抢答，则黄灯亮、音响电路3发出声响，以示选手放弃该题。

6．答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮，同时数码管2、3上显示答题倒计时时间（该时间设定为50S），选手必须在设定的时间内完成答题。否则，音响电路发出答题超时报警信号

设计进度要求:

第一、二周：确定题目,查阅资料，根据要求分析抢答器的设计、工作原理。

第三、四周：根据工作原理画流程图并编译梯形图，并进行硬件设计。

第五、六周：对软件设计，进行上机调试,找出问题,进行修改,并改进设计。

第七、八周：撰写论文,毕业答辩。

指导教师（签名）

摘要

近年来随着科技的飞速发展， PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活，并且给人的视觉效果非常好，是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。

本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要25个，输入端口需要7个，由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活，维护使用方便等特点。

关键词：智力控制，四路抢答器， PLC

目录

摘要 ................................................................ II 1 PLC四路抢答器概述 (1)

1.1PLC四路抢答器概述 (1)

1.2PLC智能抢答器的工作原理 (3)

2 PLC概述 (4)

2.1PLC的产生、定义、组成、特点及发展趋势 (4)

2.2PLC工作原理 (9)

2.3PLC的编程语言 (10)

2.4PLC的分类及性能指标 (10)

3 系统硬件设计 (12)

3.1控制系统选取 (12)

3.2控制系统的硬件组成 (12)

3.3系统控制要求 (13)

3.4控制系统I/O分配表 (14)

3.5系统硬件连接图 (15)

4 系统软件设计 (17)

4.1整体设计 (17)

4.2PLC控制程序 (18)

5 模拟运行与调试过程 (36)

5.1程序的模拟运行 (36)

5.2程序的现场调试 (37)

致谢 (43)

参考文献 (44)

1 PLC四路抢答器概述

1.1 PLC四路抢答器概述

抢答器广泛用于电视台、商业机构及学校，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。本文介绍一种数字式抢答器，能使四个队同时参加抢答,赛场中设有1个裁判台，4个参赛台，分别为1号、2号、3号、4号参赛台.总体设计选用西门子PLC控制,抢答操作方便，在很多的场所都可以使用，并且给人的视觉效果非常好。

抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展，他的应用场合也随之增加；技术含量大大提升；更加方便可靠。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。

PLC智能抢答器与单片机抢答器相比，在许多方面都显示出优越性.首先说一下单片机抢答器，所谓单片机系统就是采用目前市场上的单片机CPU及其它外围芯片，根据不同系统设计电路板，最终设计成一台简易的计算机系统，并在此基础上设计程序以达到所要求的控制功能。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。

单片机的可靠性：由于目前国内市场上的单片机芯片的品质良莠不齐，很大一部分还是国外筛选出来的次等品，加上其它外围元件（如电阻、电容等）的参数离散性也很大，批量小的产品不可能经过筛选配对等技术处理，因此这样的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。另外，单片机的所有器件均不是工业级的，抗干扰性特别是抗电源干扰能力很弱，而国内的电源一般都很差，加上压片机的变频调速对电源的干扰很大，因此，更可能引起单片机系统的不稳定。

单片机的可扩展性：由于单片机的线路是根据一定的功能要求特别设计的，所

以要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。这样对于增加功能的开发成本和周期都会增加。

单片机的可维护性：一旦单片机系统出现故障，很难诊断出故障元件，最简单的方法是更换整个系统，这样维修成本增加了。

操作：现在国内单片机系统的操作均采用自设计的键盘，设定数据用拨码开关，显示用LED，整个面板显得繁锁，而且为了减少操作键，设计时往往一键多用，操作人员很难脱开说明书操作。特别是故障显示只能显示故障代码，一旦发生故障，操作人员必须翻阅说明书方能发现故障所在，最终按说明书指示排除故障，这样排除故障的时间相对较长。总之，这样的人机对话不够友善。

特点：不可靠，价格便宜。

可编程控制器（PLC）：所谓PLC系统就是采用目前市场上各大工业控制厂家生产的可编程控制器，根据要求选用不同的模块，在此基础上设计程序以达到所设计的功能。这种形式目前在工业现场应用最为广泛。

PLC的可靠性：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的可扩展性：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的可维护性：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。

操作：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。

特点：价格与前二种控制器相比略贵，可靠性好，操作简单。

1.2 PLC智能抢答器的工作原理

我所设计的PLC智能抢答器是适合四个人抢答的四路抢答器，现在以四路抢答器为例。给竞赛主持人设置了3个控制按钮，用来控制开始、复位、答题计时，每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答器按钮，则数码管就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音响电路发出声响提示信号（持续三秒）以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不在相应，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。若选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管显示其编号同时红灯亮音响电路发出声响。当主持人按下抢答器按钮时定时器T0开始计时（设定30秒）若30秒限制到时仍无人抢答则黄灯亮音响电路发出声响，以示选手放弃该题。在抢答成功后，主持人按下答题计时按钮，同时数码管显示答题倒计时时间改时间可根据需要调节，此设定为50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3个制数码管和3个指示灯以及一个喇叭来实现，如图1.1所示:

图1.1抢答器模型图

2 PLC概述

2.1 PLC的产生、定义、组成、特点及发展趋势

2.1.1 PLC的产生

可编程序控制器(Programmable Logic Controller，简称PLC)，是随着科学技术的进步与现代社会生产力式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要而产牛、发展起来的一种新型的工业控制装置。

PLC从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有道用灵活的控制性能、可以适应各种工业环境的可靠性与简单方便的使用性能，在工业自动化各领域取得了广泛的应用。曾经有人将PLC技术与数控技术(CNC)、CAD／CAM技术、工业机器人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。

众所周知，制造业中使用的生产设备与生产过程的控制，一般都需要通过工作机构、传动机构、原动机以及控制系统等部分实现。特别是当原动机为电动机时，还需要对电动机的启／制动、正反转、调速与定位等动作进行控制。生产设备与生产过程的电器操作与控制部分，称为电气自动控制装置或电气自动控制系统。

最初的电气自动控制装置(包括日前使用的一些简单机械)，只是一些简单的手动电器(如刀开关、正反转开关等)。这些电器只适合于电机容量小、控制要求简单、动作单一的场合。

随着技术的进步，生产机械对电气自动控制提出了越来越高的要求，电气自动控制装置逐步发展成了各种形式的电气自动控制系统。

作为常用电气自动控制系统的一种，人们习惯上把以继电器、接触器、按钮、开关等为主要器件所组成的逻辑控制系统，称为“继电—接触器控制系统”。“继电—接触器控制系统”的基本特点是结构简单、生产成本低、抗干扰能力强、故障检修立观方便、运用范围广。它不仅可以实现生产设备、生产过程的自动控制，而且还可以满足大容量、远距离、集中控制的要求。因此，直到今天“继电—接触器控制系统”仍是工业自动控制领域最基本的控制系统之一。

但是，出于“继电－接触器控制系统”的控制元件(继电器、接触器)均为独立元件，它决定了系统的“逻辑控制”与“顺序控制”功能只能通过控制元件间的不同连接实现，因此，它不可避免地存在以下不足：

①通用性、灵活性差。

②体积大，材料消耗多。

③功能局限性大。

④可靠性较低，性用寿命较短。

⑤不具备现代工业控制所需要的数据通信、网络控制等功能。

正因为如此，“继电一接触器控制系统”难以适应现代复杂多变的生产控制要求与生产过程摔制集成化、网络化需要。

为了解决“继电一接触器控制系统”存在的通用性、灵活性关，功能局限性大与通信、网络方面欠缺的问题，20世纪50年代末．人们曾设想利用计算机功能先备、通用性和灵活性强的特点来解次以上问题。但由于当时的汁算机原理复杂，生产成术高，程序编制难度大，加工业上控制需要大量的外围接口设备，可靠性问题突出，使得它在面广量大的一般工业控制领域难以普及与应用。

到了20世纪60年代木，有人这样设想：能否把计算机通用、灵活、功能完善的特点与“继电一接触器控制系统”的简单易懂、使用方便、生产成本低的特点结合起来，生产出一种而向生产过程顺序控制，PLC利用简单语言编程，能让完全不熟悉计算机的人也能方便使用的控制器呢？

这一设想最早由美国最大的汽车制造商——通用汽车公司(GM公司)于1968年提出。当时，该公司为了适应汽车市场多品种、小批量的生产要求，需要解决汽车生产线“继电一接触器控制系统”中普遍存在的通用性、灵活性问题，提到了对一种新颖控制器的十大技术要求，并面向社会进行招标。

十大技术要求具体如下：

1)编样方使，从可以在现场方便地编辑、修改控制程序；

2)价格便宜，性能价格比要而于继电器系统；

3)体积要明显小于继电器控制系统；

4)可靠性要明显高于继电器控制系统：

5)具有数据通信功能；

6)输入可以是AC115V；

7)输出驱动能力在AC115V/2A以上；

8)硬件维护方便，最好采即“插接式”结构；

9)扩展时，只需要对原系统进行很小的改动；

10)用户存储器容量至少可以扩展到4KB。

根据以上要求，美国数字设备公司(DEC公司)在1969年首先研制比了全世界第一台可编程序控制器，并称之为“可编程序逻辑制器”〔Programmable Logic Controller，简称PLC)。试样机在GM公司的应用获得了成功。此后，PLC得到了快速发展，并被广泛用于各种开义量逻辑运算与处理的场合。

早期PLC的硬件主要由分立元件与小规模集成电路构成，它虽然采用了计算机技术，但指令系统、软件与功能相对较简单，一般只能进行逻辑运算的处理，同时通过简化计算机的内部结构与改进可靠性等措施，使之能与工业环境相适应。

正因为如此，在20世纪70年代初期曾经出现过一些出二极管矩阵、集成电路等器件组成的所谓“顺序控制器”；20世纪70年末期曾经出现过以MCl4500工业控制单元(Industrial control unit，简称ICU)为核心．出8通道数据选择器〔MCl4512)、指令计数器(MCl4516)、8位可寻址双向锁存器(MCl4599)、存储器(2732)等组成的“可编程序控制器”等产品。这些产品与PLC相比，虽然具有一定的价格优势，但最终还是因可靠性、功能等多方面的原因，未能得到进一步的推广与发展；而PLC则随着微处理器价格的全面下降，最终以其优良的性能价格比，得到了迅速发展，并最终成为了当代工业自动控制技术的重要支柱枝术之一。

2.1.2．PLC的定义

PLC技术一经出现，立即引起了全世界的广泛关注，1969年首先将其进行商品化并推向市场的是美国GOULD公司；1971年，在引进美国技术后，日木研制出了自己的第一台PLC；l973年，德国SIEMENS公司也研制出了欧洲第一台PLC；1974年，法国随之也研制出了PLC。

到了20世纪70年代中期，PLC开始采用微处理器。PLC的功能也从最初的逻辑运算拓展到具有数据处理功能，并得到了更为广泛的应用。由于当时的PLC功能已经不再局限于逻辑处理的范畴，为此，PLC也随之改称为可编程序控制器(Programmable Controller，简称PC)。

1980年，美国电气制造商协会(National Electronic Manufacture Association，简称NEMA)对可编程序控制器进行了如下定义：

“可编程序控制器是一种带有指令存储器，数字或模拟输入/输出接口；以位运算为主；能完成逻辑、顺序、定时、计数和算术运算功能；面向机器或生产过程的自动控制装置”。并将其统一命名为Programmable Controller (PC)。

2.1.3 PLC的基本结构

PLC实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，如图2.1所示：

图2.1 PLC硬件结构

1、中央处理单元（CPU）

中央处理单元（CPU）是PLC 的控制中枢。它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据：检查电源、存储器、I/O 以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误，当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。

为了进一步提高PLC 的可靠性，灵活性，近年来对大型PLC 还采用双CPU 构成冗余系统，或采用三CPU 的表决式系统。这样，即使某个CPU 出现故障，整个系统仍能正常运行。

2、存储器（Memory）

可编程控制器的控制中枢，在系统监控下工作，承担着将外部输入的信号的状态写入映像寄存器区域，然后将结果送到输出映像寄存器区域。CPU常用的微处理器有通用型微处理器，单片机和位片式计算机等。小型PLC的CPU多采用单片机或专用的CPU。大型PLC的CPU多用位片式结构，具有高速数据处理能力。

3、基本I/O接口电路

（1）输入接口单元。PLC内部输入电路作用是将PLC外部电路（如行程开关、按钮、传感器等）提供的、符合PLC输入电路要求的电压信号，通过光耦电路送至PLC内部电路。输入电路通常以光电隔离和阻容滤波的方式提高抗干扰能力，输入响应时间一般在0.1~15ms之间。多数PLC的输入接口单元都相同，通常有两种类型。一种是直流输入，一种是交流输入。

（2）输出接口单元。PLC输出电路用来将CPU运算的结果变换成一定形式的功率输出，驱动被控负载（电磁铁、继电器、接触器线圈等）。PLC输出电路结构形式分为继电器式、晶闸管式和晶体管输出型等三种。

4、接口电路

PLC接口电路分为I/O扩展接口电路和外设通信接口电路两类

（1）I/O扩接口电路

I/O扩展接口电路用连接I/O扩展单元，可以用来扩充开关量I/O点数和增加模拟量的I/O端子。I/O扩展接口电路采用并行接口和串行接口两种电路形式。

根据被控制对象对PLC控制系统的技术和要求，确定用户所需的输入、输出设备，据此确定PLC的I/O点数。

（2）外设通信接口电路

通信接口电路用于连接手持编程器或其他图形编程器、文本显示器，并能组成PLC的控制网络。PLC通过PC/PPI电缆或使用MPI卡通过RS-485接口和电缆与计算机连接，可以实现编程、监控、联网等功能。

5、电源

PLC内部配有一个专用开关式稳压电源，将交流/直流供电电源转化为PLC内部电源需要的工作电源（5V直流）。当输入端子为非干接点结构时，为外部输入元件提供24V直流电源（仅供输入点使用）。

2.1.4 PLC的特点

1、软硬件功能强

2、使用维护方便

3、运行稳定可靠

4、组织灵活

2.1.5 PLC的发展趋势

从当前产品来看，PLC的发展仍然主要体现在提及的缩小与性能的提高两大方面。

1．向高速度、大容量方向发展

2．向超大型、超小型两个方向发展

3．PLC大力开发智能模块，加强联网通信能力

4．增强外部故障的检测与处理能力

5．编程语言多样化

2.2 PLC工作原理

2.2.1 循环扫描的特点

1、输入映像寄存器的内容是由设备驱动的，在程序执行过程中的一个周期内输入映像寄存器的值保持不变，CPU采用集中输入的控制思想，只能使用输入映像寄存器的值来控制程序的执行。

2、扫描周期周而复始地进行，读输入、输出和用户程序是否执行是可控的。

3、对同一个输出单元的多次使用、修改次序会造成不同的执行结果。

4、各个电路和不同扫描阶段会造成输入和输出延迟，这是PLC的主要缺点。

在读输入阶段，CPU对各个输入端子进行扫描，通过输入电路将各输入点的状态锁入映象寄存器中。紧接着转入用户程序执行阶段，CPU按照先左后右、先上后下的顺序对每条指令进行扫描，根据输入映象寄存器和输出映象寄存器的状态执行用户程序，同时将执行结果写入输出映象寄存器。

2.2.2 PLC中的存储器

PLC中的存储器按用途分为系统程序存储器、用户程序存储器以及工作数据存储器。

1、用户程序存储器用来存储根据控制要求而编制的用户应用程序。

2、用来存储工作数据的区域称为工作数据区。

3、系统程序存储器中存放的是厂家根据其选用的PLC的指令的系统编写的系统程序，它决定了PLC的功能，用户不能更改其内容。

2.3 PLC的编程语言

PLC是通过程序对系统进行控制的，作为一种专用计算机，为了适应其应用领域，一定有其专用的语言。PLC的编程语言有多种，如梯形图、语句表、功能图等。梯形图编程语言是一种图形语言，具有继电器控制电路形象、直观的优点；语句表编程语言类似计算机的汇编语言，用助记符来表示各种指令的功能，是PLC用户程序的基础元素。

梯形图程序让PLC仿真来自电源的电流通过一系列的输入逻辑条件，根据结果决定逻辑输出的允许条件。梯形图按逻辑关系分为“梯级”或网络。

如图2.2所示是用PLC控制的梯形图程序，可完成与继电器控制的电动机直接起、停（起、保、停）继电器控制电路图相同的功能。

图2.2PLC控制的梯形图程序

2.4 PLC的分类及性能指标

2.4.1按I/O点数容量分类

1、小型机（I/O点数小于256点）

典型的小型机有SIEMENS公司的S7-200系列。

2、中型机（I/O点数在256—1024之间）

典型的中型机有SIEMENS公司的S7-300系列、OMRON公司的C200H系列。

3、大型机（I/O点数在1024点以上）

典型的大型PLC有SIEMENS公司的S7-400、OMRON公司的CVM1和CS1系列。

2.4.2按结构形式分

根据PLC结构形式的不同，PLC主要可分为整体式和模块式两类。

1、整体式结构

微型和小型PLC一般为整体式结构。如西门子的S7-200。

2、模块式结构

目前大、中型PLC都采用这种方式。如西门子的S7-300和S7-400系列。

2.4.3PLC的性能指标

1、I/O点数

I/O点数，即PLC面板上的I/O端子的个数。I/O点数越多，外部可以连接的I/O器件就越多，控制规模就越大。它是衡量PLC性能的重要指标之一。

2、存储容量

这里专指用户存储器的存储容量，它决定了用户所编程序的长短。大、中、小型PLC的存储容量变化范围一般为2KB～2MB。

3、扫描速度

扫描速度是指PLC执行程序的快慢，是一个重要的性能指标，体现了计算机控制取代继电器控制的稳合程度。可编程控制器采用循环扫描的工作方式。

4、指令系统

它是衡量PLC能力强弱的标志，决定了PLC的处理能力、控制能力的强弱。限定了计算机发挥运算功能、完成复杂控制的能力。

5、通信功能

通信有PLC之间的通信和PLC与计算机或其它设备之间的通信。主要涉及通信模块、通信接口、通信协议、通信指令等。

6、扩展能力

扩展能力包括I/O点数的扩展和PLC功能的扩展两方面的内容。

7、特殊功能单元

特殊功能单元种类多，也可以说PLC的功能多。典型的特殊功能单元有模拟量、模糊控制连网等功能。

3 系统硬件设计

3.1控制系统选取

抢答器对时间间隔的要求很高，而且多在会议、答辩赛等一些正规的需要进行抢答的场合中使用，所以对设备的精准性和可靠性要求很高。为此，我们对将采用的控制系统进行了全面的分析对比。可编程控制器（PLC）是由工业微型计算机、输入, 输出设备、保护及抗干扰隔离电路等构成的微机控制装置，具有顺序、周期性工作的特征，从应用角度看可编程控制器具有如下特点：

1、可靠性高：由于可编程控制器的输入, 输出端口均采用继电器或光电耦合

器件，采取了隔离和抗干扰措施，使其具有很高的抗干扰能力，因而能在恶劣环境

下可靠工作。

2、体积小：由于在制造时采用了大规模集成电路和微处理器，用软件编程代替了硬连线，便于安装，实现了小型化。

3、通用性好：由于可编程控制器采用模块化结构，一般有CPU 模块、电源模块、PID模块、模拟输入和输出模块等，可以用这些模块灵活的组成各种不同的控制系统，对不同的控制系统，只需选取不同的模块即可，因而具有很好的适用性。

4、使用方便：对于不同的控制系统，当硬件结构选定后，如果输入、输出作很小的变动时，只需修改相应程序即可，无需对系统连线做较大的修改，减少了现场调试的工作量，使用起来灵活方便。基于可编程控制器的上述优点能够适应和满足立体车库高性能的使用要求，所以我确定该车库控制系统为PLC(西门子S7-200系列)。

S7-200系列的PLC在各种行业的检测及控制的自动化都得到广泛的应用。由于

其具有极高的性价比，在以下几方面都有优越的表现：极高的可靠性、程序易于掌握，实时特性功能、编程语言指令丰富，操作简便，有丰富的扩展功能。抢答器所

使用的各种判断信号均为数字量，所以用西门子S7-200系列就完全可以满足电气

控制系统方面的要求。

3.2控制系统的硬件组成

在抢答器的工作过程中，主控单元的主要控制对象首先是输入信号，控制系统

就是判别这个事件有没有发生，不同的情况给出不同的结果，让大家都很快的明。

其硬件组成结构图如图3.1所示:

图3.1系统硬件结构

3.3系统控制要求

1．抢答器可同时供四组选手参加比赛

2．给主持人设置三个控制按钮，用来控制抢答的开始、复位和答题计时的开始。

3．每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答按钮，则数码管1就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音响电路给出信箱提示信号（持续3S），以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应。选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才能开始下一轮抢答。

4．违规抢答：若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，违规时数码管1显示其编号，同时红灯亮，音响电路发出声响。

5．抢答限时：当主持人按下开始按钮后，定时器T0开始计时（设定30S）。若30S时限到仍无人抢答，则黄灯亮、音响电路发出声响，以示选手放弃该题。

6. 答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮，同时数码管2、3上显示答题倒计时时间（该时间设定为50S），选手必须在设定的时间内完成答题。

否则，音响电路发出答题超时报警信号

3.4控制系统I/O分配表

3.4.1 抢答器的PLC控制系统的输出端口

抢答器的PLC控制系统的输出端口如表3.1所示：

表3.1输出信号对照表

3.4.2抢答器的PLC控制系统的输入端口

抢答器的PLC控制系统的输入端口如表3.2所示：

表3.2输入信号对照表

3.5系统硬件连接图

根据系统要求和所需要的硬件，系统数字量输入点总计7个点，输出点总计25个点。综合考虑到系统的性价比和系统的可扩展性，输入、输出点留出一定的富裕量，因此PLC选择SIEMENS的S7-200系列的CPU226继电器输出型和数字量扩展模块EM223。输入、输出端子电气接线图如图3.2所示。（具体请参考表3.1和表3.2）

图3.2控制系统外部I/O接线图

4 系统软件设计

4.1整体设计

根据PLC智能抢答器的控制要求，应用程序采用一体化结构。通过PLC控制程序来实现整体的运行，系统仅需要少量的按钮和接口，一般的PLC配置都可运行。该系统本着简单易懂、可靠性强、适应性强等方面进行设计。在抢答时只需按动按钮即可数码管在系统程序的控制下自动显示组号以及倒计时时间。安全、可靠、省时、省力、价格便宜。

控制软件应用SIEMENS编程软件，采用梯形图语言编写,工作系统自动控制流程框图如图4.1.所示。根据系统控制要求，进行针对性设计，要充分保证系统的安全，保证整个系统的运行安全可靠。自动条件下，必须复位后在满足自动条件下才能进行自动运行程序，当中充分应用各个过程的互锁来保证系统的安全。如下图所示，有主程序和若干子程序组成，其整体设计工作系统自动控制流程图如图4.1所

图4.1PLC工作系统自动控制流程图

四路抢答器课程设计报告

四 路 抢 答 器 设 计 实 验 报 告 信息科学技术学院自动化*班 ****

四路抢答器设计实验报告 一、设计任务： 1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解，提高综合运用本课程所学知识的能 力。 2、养成根据设计需要选学参考书籍，查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较，设计计算和选取元器件、电路组装、 调试和检测等环节，初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法，提高学生动手能力和进行 数字电子电路实验的基本技能。 二、技术指标 抢答器是一种具有优先输出的电子电路。它的基本功能是，在四组参赛的情况下，首先抢答者发出抢答信号，此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作用。在优先抢答者解除抢答信号后，电路才自动恢复到各组又可均等抢答的状态中。 1、设计一个可供4人进行的抢答器。 2、系统设置复位按钮，按动后，重新开始抢答。

3、抢答器开始时数码管无显示，选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答后显示优先抢答者序号，同时发出音响。并且不出现其他抢答者的序号，这样其它选手无法再抢答，达到抢答目的。 4、抢答器具有定时抢答功能，本抢答器的时间设定为10秒，当主持人启动“开始”开关后，定时器开始减计。 5、设定的抢答时间，选手可以抢答，这时定时器开始工作，显示器上显示选手 的和抢答时间。并保持到主持人按复位键。 6、当设定的时间一到，而无人抢答时，本题报废，选手们无法再抢答，同时扬 声器报警发出声音，定时器上显示0。 三、元件清单：

4路抢答器数字电路课程设计

课题名称：数显抢答器的设计

数字电子课程设计任务书

目录 1绪论 1.1 摘要 (4) 1.1 设计题目：抢答器电路设计 (4) 1.2 设计任务和要求 (4) 1.3 方案比较 (4) 2系统总体方案及硬件设计 (5) 2.1 系统总体方案 (5) 2.2 硬件设计 (6) 3软件设计 (12) 3.1 单元电路设计 (12) 3.1.1 抢答电路 (12) 3.1.2 定时电路 (14) 3.1.3 报警电路 (15) 3.1.4 时序控制电路 (15) 4课程设计体会 (17) 5参考文献 (18)

摘要 随着我国经济和文化事业的发展，在很多竞争场合要求有快速公正的竞争裁决，例如证券、股票交易及各种智力竞赛等。在现代社会生活中，智力竞赛更是作为一种生动活泼的教育形式和方法能够引起观众极大的兴趣。而在竞赛中往往分为几组参加，这时针对主持人提出的问题，各组一般要进行必答和抢答，对必答一般有时间限制，到时有声响提示；对于抢答，要判定哪组先按键，为了公正，这就要有一种逻辑电路抢答器作为裁判员。一般抢答器由很多门电路组成，线路复杂，可靠性低，特别是抢答路数增多时，实现起来更加困难。本文介绍了一种利用数字电路实现的抢答系统，具有很强的实用性。 数字抢答器由主体电路与扩展电路组成。优先编码电路、锁存器、译码电路将参赛队的输入信号在显示器上输出；用控制电路和主持人开关启动报警电路，以上两部分组成主体电路。抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并数码管上显示选手的编号，同时扬声器给出声音提示；同时封锁输入电路，禁止其它选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止。抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间为3秒。当主持人启动“开始”键后，要求定时器立即进行减计时，并用显示器显示通过定时电路和译码电路将秒脉冲产生的信号在显示器上输出实现计时功能，构成扩展电路。参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号和抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止；如果定时抢答的时间已到，而没有选手抢答时，本次抢答无效，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答，定时显示器上显示0并闪烁。经过布线、焊接、调试等工作后数字抢答器成形。

plc控制四路抢答器课程设计

plc控制四路抢答器课程设计 市场上有许许多多种抢答器，但功能却各不相同，电路也形形色色，而所选元件也各不相同。笔者设计了一款用plc 控制的抢答器，该抢答器集抢答、声音警示、灯光指示和计时于一身，借助较少的外围元件完成抢答的整个过程，选用的是（OMRON）生产的C20p型PLC设计制作了四路抢答器，该设计编程简单，容易理解掌握，且工作稳定可靠。总体电路简单，易于制作。 1、系统工作原理 1．1控制要求 （1）竞赛者若要回答主持人所提问题时，须抢先按下桌上的抢答按钮； （2）绿色指示灯亮后，须等主持人按下复位按钮PB5后，指示灯才熄灭； （3）如果竞赛者在主持人打开SW1开关10 s内抢先按下按钮，电磁线圈将使彩球摇动，以示竞赛者得到一次幸运的机会； （4）如果在主持人打开SW1开关10 s内无人抢答，则必须有声音警示，同时红色指示灯亮，以示竞赛者放弃该题； （5）在竞赛者抢答成功后，应限定一定的时间回答问题，根据题目难易可设定时间（如2 min）；

（6）当主持人打开SW2开关后记时开始，如果竞赛者在回答问题时超出设定时限，则红色指示灯亮并伴有声音提示，竞赛者停止回答问题。 1．2选定输入、输出设备 输入设备输入端子号 抢答按钮PB110000 抢答按钮PB12 0001 抢答按钮PB21 0002抢答按钮PB22 0003 抢答按钮PB31 0004 抢答按钮PB32 0005 抢答按钮PB41 0006 抢答按钮PB42 0007 复位按钮PB5 0008 选择开关SW1 0009 限时开关SW2 0010 输出设备输出端子号 绿色指示灯L1输出0500 绿色指示灯L2输出0501 绿色指示灯L3输出0502 绿色指示灯L4输出0503 红色指示灯L5输出0504 红色指示灯L6输出0505

基于plc的8人抢答器设计

学号:2014012304 控制技术课程设计报告 题目: 抢答器PLC控制系统设计 学院(系): 机械与电子工程学院 专业年级: 机电143 学生姓名: 黄颖石 指导教师: 刘利王转卫 完成日期: 2017年7月10日

目录 1、设计目的及要求 (1) 1、1 设计的目的 (1) 1、2 课程设计的任务要求 (1) 2、设计方案 (1) 2、1整体功能介绍 (1) 2、2基本原理框图 (2) 2、3整体流程设计 (2) 2、4系统所用元器件 (4) 2、5 PLC的选型 (4) 2、6 外部接线设计 (5) 3、程序设计 (6) 4、系统调试及分析 (9) 4、1抢答举例 (9) 4、2程序的组态仿真 (10) 5、设计心得体会 (12) 参考文献 (13) 附录: (14)

1、设计目的及要求 1、1 设计的目的 (1)结合实际抢答器的工作情况,设计抢答器信号控制原理设计,掌握复杂情况下抢答器定时及减数功能的实现。 (2)进一步熟悉控制系统设计中元器件选型,及组态环境下控制系统仿真与调试,掌握控制系统原理设计、硬件系统设计、软件系统设计、创新设计。 (3)提高理论知识工程应用能力、系统调试能力、分析问题与解决问题的能力。 1、2 课程设计的任务要求 （1）抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛分别用8个按钮S0~S7表示。 （2）设置一个系统清除与抢答控制开关S,该开关由主持人控制。 （3）抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 （4）抢答器具有定时抢答功能,,且一次抢答的时间由主持人设定(如30秒)。当主持人启动“开始”键后,定时器进行减计时,同时扬声器发出短暂的声音,声响持续的时间0、5秒左右。 （5）参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号与抢答的时间,并保持到主持人将系统清除为止。 （6）如果定时间已到,无人抢答,本次抢答无效,系统报警并禁止抢答,定时显示器上显示00。 2、设计方案 2、1整体功能介绍 竞赛抢答器,顾名思义就就是用于比赛时,跟对手比反应时间,思维运转快慢的新型电器。随着社会科技技术的不断发展,它的应用场合也随之增加;技术含量

基于PLC的六路抢答器系统设计

电气及自动化课程设计报告 题目：基于PLC的六路抢答器系统设计 课程：PLC原理与应用 学生姓名： 学生学号： 年级：14级 专业：自动化 班级：2班

指导教师： 机械与电气工程学院制 2017年6月 目录 1课程设计的任务和要求 (1) 1.1课程设计的任务 (1) 1.2课程设计的要求 (1) 2.PLC控制器的原理与组成 (1) 2.1PLC硬件系统 (1) 2.2PLC工作原理 (3) 2.3六人抢答器基本组成 (4) 2.4六人抢答器工作原理 (4) 3六人抢答器系统设计方案制定 (5) 3.1PLC选型 (5) 3.2六人抢答器系统的I/O口分配 (6) 4六人抢答器系统的软件设计 (7) 4.1PLC编程语言 (7) 4.2抢答器系统程序 (7)

4.2.1主持人控制端 (7) 4.2.2抢答成功与抢答犯规指示灯显示 (9) 4.2.3七段数码管显示 (9) 4.2.4蜂鸣器电路 (11) 5六人抢答器系统程序仿真 (12) 5.1抢答成功仿真 (12) 5.2抢答犯规及抢答超时仿真 (12) 5.3加减分及数码管显示 (13) 5.4抢答超时 (14) 6总结及心得体会 (14) 参考文献 (15)

基于PLC的六路抢答器系统设计 机械与电气工程学院自动化专业 1课程设计的任务和要求 1.1课程设计的任务 使用西门子S7-200PLC编写程序实现六路抢答器的系统设计并使用仿真软件进行其功能的实现。 1.2课程设计的要求 （1）主持人控制功能，具有开始抢答按钮和复位按钮； （2）主持人未按下开始抢答按钮时抢答为违规抢答，违规指示灯亮，蜂鸣器响； （3）抢答延时，超过20S无人抢答时此题作废，蜂鸣器长鸣； （4）抢答成功后，抢答成功指示灯亮，数码管显示抢答成功的队伍编号； （5）在抢答成功后，主持人根据回答的正确与否可以对该队伍进行加减分控制； （6）每次正确抢答时，只有第一位按下抢答按钮的队伍为有效抢答。 2.PLC控制器的原理与组成 2.1PLC硬件系统 可编程控制器，英文称ProgrammableLogicController，简称PLC。PLC是基于电子计算机，且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置，但它不像继电装置那样，通过电路的物理过程实现控制，而主要靠运行存储于PLC内存中的程序，进行入出信息变换实现控制。PLC基于电子计算机，但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换，多只考虑信息本身，信息的入出，只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性，以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境，如便于安装，抗干扰等问题[1]。

四路竞赛抢答器设计

四路竞赛抢答器设计与仿真。 一、设计题目：四路竞赛抢答设计与仿真 二、设计要求 设计并仿真能容纳四组参赛队参赛的声光显示抢答器，要求： 1）主持人按下复位后，允许开始抢答， 2）有人抢答成功，即发出光、声报警信号，并封锁其他参赛队抢答信号的输入 主要器件 1）74LS175、74LS04； 2）发光二极管、蜂鸣器、三极管等。

三、题目分析 为达到设计要求可以有两种方案可以选择 方案1：采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便，但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。 方案2：采用集成4D触发器来完成抢答部分。虽然元件较多，但在实现锁存功能时可以简单的实现。 经过对比两方案的优缺点，决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件Multisim来进行仿真调试，再进行逐步改进。智力竞赛是在竞赛中分成几组参加，我设计的为四组，这时针对主持人提出的问题，各组一般进行抢答，对于抢答，需要一种逻辑电路抢答器作为裁判员。先由主持人控制主电路，各组再进行抢答，优先抢答者抢到并回答问题解除抢答信号后，电路才恢复下一次抢答。 以下是我设计的智力竞赛抢答器的主要设计思路：主持人控制开关接地与四组开关接5V 电压，我集成4D触发器74LS175，起到优先抢答的作用。利用当其中一组抢答即对应的开关关闭，对应的锁存输入端为高电平，对应的输出端也为高电平，经过与门，实现锁存功能。这样，当一组抢答时其它组就被屏蔽了。举个例子来说，若一组得到抢答权，则由于接上电压该组输出高电压，又由于锁存器的锁存原因，其它二组，三组，四组输出的为低电平，与一组相连的发光二极管会发光，同时通过或非门与报警电路相连，使之发出连续响声。因为由两个或门与译码器连接，译码器是输入高电平有效，而第一组输出高电平时，对应的LED 亮，说明改组拥有回答问题的权利。当主持人的控制开关复位时，各组的抢答者就开始抢答，当主持人的控制开关清零复位时，开始下一轮抢答。 以上就是我设计的竞赛抢答器的设计思路。

四人抢答器plc课程设计

课程设计说明书 题目名称：四组抢答器plc课程设计 系部：机械工程系 专业班级：机械化13-1班 学生姓名： 学号：2013233 指导教师：全瑞琴 完成日期：2017年1月8号

新疆工程学院 课程设计评定意见 设计题目四组抢答器plc课程设计 系部机械工程系专业班级机械化13-1班学生姓名学生学号2013233 评定意见： 评定成绩： 指导教师（签名）：年月日

（此页背书） 评定意见参考提纲： 1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2、学生的勤勉态度。 3、设计或说明书的优缺点，包括：学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

新疆工程学院 机械工程系系(部)课程设计任务书 2015-2016 学年第一学期2016 年 1 月10日 教研室主任（签名）系（部）主任（签名）

摘要 随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展，计算机控制已扩展到了所有控制领域。而实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的，本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先选择这个题目之后我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理以及它的一些工作过程分析后得 出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要9个,输入端口需要6个,由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点因此我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活维护使用方便等特点。 关键词: 可编程控制器抢答器 PLC 模拟电路数字电路

基于PLC控制的四路智能抢答器毕业设计

毕业设计 题目基于PLC控制的四路智能抢答器系别电气工程系系 专业电气自动化 班级 姓名 学号 指导教师 日期 2010年12月

设计任务书 设计题目： 基于PLC控制的四路智能抢答器 设计要求： 1.抢答器可同时供4组以下选手参加比赛。 2.给竞赛主持人设置了3个控制按钮，用来控制开始.复位.停止。 3.每当主持人发出开始抢答指令后，选手按下抢答器按钮，则数码管就显示编号，同时绿色指示灯亮，音响电路发出声响提示信号（持续三秒），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。 4.违规抢答：若选手在未开始抢答时提前抢答了，则视为违规，违规时数码管显示其编号同时红灯亮音响电路发出声响。 5.抢答限时：当主持人按下抢答器按钮时定时器T0开始计时（设定15秒）若15秒限制到时仍无人抢答则黄灯亮音响电路发出声响，以示选手放弃该题。 6.答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时按钮，同时数码管显示答题倒计时时间，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。 设计进度要求： 第一周：确定题目，查阅相关资料。 第二周：根据设计要求分析PLC声光智能抢答器的工作原理。 第三周: 收集PLC声光智能抢答器的资料,对硬件进行设计。 第四周：从整体出发对PLC声光智能抢答器软件进行设计。 第五、六周：进行上机调试程序，找出问题，进行修改，并改进设计。 第七、八周：撰写毕业设计论问，进行毕业答辩。 指导教师（签名）

摘要 PLC四路智能抢答器是最简单竞赛抢答系统，具有结构简单、操作方便、安全可靠、造价低、发展前景广阔、功能强大等优点。抢答器广泛用于电视台娱乐性质的竞赛抢答活动，为竞赛增添了刺激性，在精神上丰富了人们的业余生活。抢答器在竞赛中能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。 在PLC的三种编程语言中，梯形图和语句表是PLC最基本的、最常用的编程语言。本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对四路智能抢答器进行控制。考虑到只是对四组智能抢答器进行控制，则输入端口需要7个，输出端口需要23个，所以需要有一个CPU226的模块和两个EM222数字量扩展模块，考虑到要实现声光功能需要两个喇叭和四个指示灯。由于抢答时要显示组号和倒计时故还需要三个数码管，以上的器件价格不贵并且容易买到，另外PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用S7-200系列系列的CPU226和数字量扩展模块EM222作为本次设计的PLC控制的四路智能抢答器的主要模块。 关键词：智能抢答，声光显示，PLC，自动控制

基于PLC四路抢答器的设计毕业设计

毕业设计设计任务书 设计题目: 基于PLC四路抢答器的设计 设计要求: 1. 抢答器可同时供四组选手参加比赛 2. 主持人有三个控制按钮，用来控制抢答开始、复位和答题计时的开始。 3．每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答按钮，则数码管1就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音响电路给出信箱提示信号（持续3S），以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应。选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才能开始下一轮抢答。 4．违规抢答：若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，违规时数码管1显示其编号，同时红灯亮，音响电路发出声响。 5．抢答限时：当主持人按下开始按钮后，定时器T0开始计时（设定30S）。若30S时限到仍无人抢答，则黄灯亮、音响电路3发出声响，以示选手放弃该题。 6．答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮，同时数码管2、3上显示答题倒计时时间（该时间设定为50S），选手必须在设定的时间内完成答题。否则，音响电路发出答题超时报警信号 设计进度要求: 第一、二周：确定题目,查阅资料，根据要求分析抢答器的设计、工作原理。 第三、四周：根据工作原理画流程图并编译梯形图，并进行硬件设计。 第五、六周：对软件设计，进行上机调试,找出问题,进行修改,并改进设计。 第七、八周：撰写论文,毕业答辩。 指导教师（签名）

摘要 近年来随着科技的飞速发展， PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活，并且给人的视觉效果非常好，是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。 本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要25个，输入端口需要7个，由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活，维护使用方便等特点。 关键词：智力控制，四路抢答器， PLC

课程设计三路抢答器

三人抢答计时器 一、摘要 智力竞赛抢答计时器是一名公正的裁判员，它的任务是从若干名参赛者中确定出最先的抢答者，并要求参赛者在规定的时间里回答完问题。 二、设计要求 1.设计一个三人参加的智力竞赛抢答计时器。 2.当有某一参赛者首先按下抢答开关时，相应显示灯亮并伴有声响。此时，抢答器不再接收其他输入的信号。 3.电路具有回答问题时间控制功能。要求回答问题的时间小于等于100秒（显示0～99），时间显示采用倒计时方式。当达到限定时间时，发出声响以示警告。 三、给定条件及元器件 1.要求电路主要选用中规模CMOS集成电路CC 4000 系列。 2.电源电压为5 ~ 10 V 。 3.本设计要求在数字电路实验箱上完成。 四、设计内容 1.电路各部分的组成和工作原理。 2.元件器的选取及其电路图和功能。 3.电路各部分的调试方法。 4.在整机电路的设计调试过程中，遇到什么问，其原因及解决的办法。 五、电路组成和工作原理

图（一） 根据上面所说的功能要求，智力竞赛抢答计时系统的组成框如图（一）所示。 它主要由六部分组成； 1、抢答器——是三人抢答计时器的核心。当参赛者的任意一位首先按下抢答开关时，抢答器即刻接受该信号，指使相应发光二级管亮（或音响电路发出声音），与此同时，封锁住其他参赛者的输入信号。 2、抢答控制电路——由三个开关组成。三名参赛者各控制一个，拨动开关使相应控制端的信号为高电平或低电平。 3、清零装置——供比赛开始前裁判员使用。它能保证比赛前触发器统一清零，避免电路的误动作和抢答过程的不公平。 4、显示声响电路——比赛开始，当某一参赛者按下抢答器开关时，触发器接受该信号，在封锁其他开关信号的同时，使该路的发光二极管发出亮光和蜂鸣器发出声响，以引起人们的注意。 5、计时显示声响电路——是对抢答者回答问题时间进行控制的电路。若规定回答问题时间小于等于100秒（显示为0—99），那么显示装置应该是一个二位数字显示的计数系统。 6、振荡电路——它应该提供给抢答器，计时系统和声响电路工作的控制脉冲。

PLC课程设计-四人抢答器资料讲解

P L C课程设计-四人抢 答器

学校代码;10128 学号：201142934015 课程设计说明书 题目：P L C四人抢答器 学生姓名： 学院： 班级： 指导教师： 二〇一三年六月十五日

目录 第一章概述 (3) 1.1 题目背景及应用意义 (3) 1.2 本文内容及工作安排 (4) 第二章系统硬件设计 (5) 2.1 器件介绍 (5) 2.2 硬件连接 (6) 第三章软件设计 (7) 3.1 控制流程 (7) 3.2 程序设计 (8) 根据要求编写梯形图如下； (8)

(10) 总结 (10) 参考文献 (11)

第一章概述 1.1 题目背景及应用意义 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展，实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备，无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目，都会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、屏幕显示、按键发光等多种功能。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。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。 可编程控制器（Programmable Logic Controller,简称PLC），是随着科学技术的进步与现代社会生产力方式的转变，为适应多品种、小批量生产的需要而产生、发展起来的一种新型的工业控制装置。PLC在我国的应用已经有二十几年的历史，随着目前生产自动化水平的提高，以及各种监控系统的需要，PLC以其外部电路简单、模块化结构、可靠性高，尤其可以通过方便的编制和修改软件来实现顺序控制的功能等特

单片机四路抢答器课程设计

课程设计(论文) 题目名称简易四路抢答器设计 课程名称单片机原理及应用 学生姓名瞿永 学号0841229144 系、专业电气工程系测控类 指导教师杨波 2010年7 月1 日

邵阳学院课程设计（论文）评阅表 学生姓名瞿永学号0841229144 系别电气工程系专业班级08电本二班题目名称简易四路抢答器课程名称单片机原理及应用 二、指导教师评定

目录 摘要 (4) 一，设计任务与要求 (4) 二，方案设计与论证 (4) 三，硬件电路设计 (5) 四，软件设计 (8) 五，器件选型方案 (21) 六，调试： (22) 七，结论与心得 (22) 八，参考文献 (23)

单片机四路抢答器设计 摘要 抢答器作为一种工具，已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率较低，且有的要么制作复杂，要么可靠性低。作为一个单位，如果专门购一台抢答器虽然在经济上可以承受，但每年使用的次数极少，往往因长期存放使（电子器件的）抢答器损坏，再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展，因此设计了本抢答器。 本设计是以四路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能，利用AT49C51单片机及外围接口实现的抢答系统，利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理，将软、硬件有机地结合起来，使得系统能够正确地进行计时，同时使数码管能够正确地显示时间。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。同时系统能够实现：在抢答中，只有开始后抢答才有效，如果在开始抢答前抢答为无效；抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定；可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答，正确按键后有音乐提示；抢答时间和回答问题时间倒记时显示，满时后系统计时自动复位及主控强制复位；按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。 一，设计任务与要求 1、抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用4个按钮S0 ~ S3表示。 2、设置一个系统清除和抢答控制开关S，该开关由主持人控制。 3、抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮，锁存相应的编号，并在LED数码管上显示，同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 4、参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效，定时器停止工作，显示器上显示选手的编号并保持到主持人将系统清除为止。 二，方案设计与论证

基于PLC的四路抢答器设计报告

基于PLC的四路抢答器设计报告

河南农业大学 《PLC生产实训》 报告 实训题目：基于PLC的智力竞赛抢答器 学院：理学院 班级：电子信息科学与技术一班 组员：相贺鹏、朱泽雷、张少华 指导教师：腾红丽 成绩： 时间：2014 年12 月30 日至2015 年1 月4 日

一、实训目的 《PLC 生产实训》是一门实践课程。本实训是配合《可编程控制器原理及应用》课程教学大纲、要求和课程实施计划展开。通过本课程的实训，使学生在学习了西门子S7-200系列PLC 理论知识的基础上，通过上机编程和程序调试实训，进一步提高S7-200系列PLC 的应用能力；了初步掌握PLC 控制系统的分析、设计能力；掌握PLC 的基本原理和选型应用方法，能够根据设备的工艺过程和控制要求正确选用可编程控制器及配套的常用功能模块。通过实习，要求学生能熟练掌握PLC 的理论知识和实验中所掌握的实践知识，能正确地进行系统设计，并通过实验使学生获得软件设计的初步能力。在实习的全过程中，培养学生勤奋学习、求真、求实的科学品德，培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想象能力、表达能力，为今后从事相关的专业技术工作打下基础。 二、实训要求 PLC 实训是对综合应用能力的培养，因此在实训过程中要求能够主动思考，积极参与。 每个同学必须做到的是：根据工艺要求，分析控制要求，设计控制程序，然后再进行 编程、调试，以满足加工所要求的基本工艺过程。 个别有能力的同学可以在原有控制要求的基础上进一步完善相应的控制环节，或者结 合实际（例如根据控制的某些特点），提出合理化建议并编程实现。 三、实训内容 基于PLC 的智力竞赛抢答器，其系统控制流程图如图1所示: 电路

四人智力抢答器课程设计报告

四人智力抢答器课程设计 报告 Prepared on 22 November 2020

数字电子技术课程设计报告 设计课题: 四人智力竞赛抢答器 学院: 专业: 电子信息工程 班级: 2010级电信(1)班 姓名: 学号: 日期 2012年 12月9日——2012年12月23日指导教师:

摘要 在各种智力竞赛场合，抢答器是必不可少的最公正的用具。 通过本学年的《数字电路技术》的学习我们知道了它的原理其实是比较简单的，主要就是通过四D触发器74LS175为中心构成编码锁存系统控制选手的抢答情况，再通过逻辑电路将输入开关、脉冲及输出LED灯、数码管和扬声器连接起来即可。电路由主体电路和扩展电路两部分组成，主体电路主要由74LS175，即4D触发器来构成抢答锁存器，由主持人来控制74LS175的清零端。当清零端为高电平“1”时，选手开始抢答，最先按键的选手相应的LED发光二极管发光，并且扬声器发出声音，同时，由4个Q及门电路组成的锁存电路来控制其他选手再按键时不再起作用。扩展电路主要包括秒脉冲发生电路和定时电路，并且在设计中加入了报警电路，以提示选手和观众。 经Proteus仿真软件验证抢答器原理图无误，可实现设计所要求功能。 关键词：四人智力竞赛抢答器、74LS175、脉冲、锁存器 目录 1 设计任务及要求 (1) 2 比较和选定设计的系统方案、画出系统框图 (1) 方案比较 (1) 系统框图 (3)

3单元电路设计、参数计算和器件选择 (3) 抢答电路设 (3) 定时电路设计 (6) 报警电路设计 (9) 4完整的电路图及电路的工作原理 (10) 完整电路图 (10) 工作原理..............................................................................11 5经验体会. (12) 参考文献 (12) 附录A：系统电路原理图 (13) 附录B：元器件清单 (14)

《PLC课程设计》(---九路抢答器)指导书

广东工贸职业技术学院 2010~2011学年第二学期 PLC课程设计指导书 题目：九路抢答（PLC可编程控制器应用） 课程名称《PLC及组态课程设计》专业电子信息适用年级 09级 班级 09电信班1、2 指导教师 _侯益坤、伍勤谟 · 一、课程设计的目的 PLC的课程设计是在完成本课程内容的课堂教学和实践之后进行的。目的是通过对一个实际应用课题的设计，初步掌握PLC控制系统的设计方法，从了解设计要求，运用所学知识并查阅有关技术资料进行系统设计，到模拟安装调试，然后整理有关技术资料，编写设计说明书，使学生得到一次系统的训练，从而对本课程理解更深刻，更清楚，更重要的是提高应用理论知识解决实际问题的能力。 课程设计应以培养学生的能力为主，要求学生在独立完成设计任务的同时，注意多方面能力的培养和提高，主要包括以下几方面： （1）综合运用专业及基础知识解决实际工程技术的能力。 （2）独立工作的能力和创造能力。 — （3）查阅技术资料和各种工具书的能力。 （4）工程绘图能力。

（5）撰写技术报告和编制技术资料的能力。 因此，在课程设计教学中，应以学生为主体，让其充分发挥自主性和创造性。教师的作用主要体现在工作方法的指导和思维方法的引导，以及设计技术把关上面。 二、系统方案设计要求说明 在很多竞赛活动中，经常用到抢答器。对抢答器的控制要求是：当多个输入信号输入时，抢答器只接收第一个到来的信号，而不接收后面到来的输入信号并使第一个到来的输入信号相应的灯或铃有反应。 本系统中设有9个抢答输入按钮、一个复位按钮、一个开始按钮,一个七段数码管，一个蜂鸣器,一个3S兰灯,一个5S黄灯，一个红色违规指示灯。 】 本系统可提供九个抢答台,在主持人的主持下,参赛人通过抢先按下按钮回答问题。 在抢答开始前，主持人应按下复位按钮使系统复位，做好抢答准备。 当主持人说开始，并同时按下开始按钮，抢答开始,并限定抢答时间为10s。 若抢答者在抢答开始前抢先输入，则属违规要显示该台台号，同时蜂鸣器以秒的周期响, 红色违规指示以1秒的周期闪烁，以便扣分惩罚。 若在开始之后到3s之内第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，同时3s兰灯点亮、蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对之后给予基本加分和对应兰灯点亮额外奖励加分。 若在3s之后到5s之内第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，同时5s黄灯点亮、蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对之后给予基本加分和对应黄灯点亮额外奖励加分。 若在5s之后10s之内第一个按下抢答输入，由七段显示器显示该台台号，蜂鸣器声以秒的周期响。以便答对给予基本加分

基于PLC四路抢答器的设计

设计任务书 设计题目: 基于PLC四路抢答器的设计 设计要求: 1. 抢答器可同时供四组选手参加比赛 2. 主持人有三个控制按钮，用来控制抢答开始、复位和答题计时的开始。 3．每当主持人发出开始抢答指令后，那组选手最先按下抢答按钮，则数码管1就显示该组的编号，同时绿色指示灯亮，音响电路给出信箱提示信号（持续3S），以指示抢答成功，并对其后的抢答信号不再响应。选手答题完毕后，由主持人按下复位按钮，系统才能开始下一轮抢答。 4．违规抢答：若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，违规时数码管1显示其编号，同时红灯亮，音响电路发出声响。 5．抢答限时：当主持人按下开始按钮后，定时器T0开始计时（设定30S）。若30S时限到仍无人抢答，则黄灯亮、音响电路3发出声响，以示选手放弃该题。 6．答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮，同时数码管2、3上显示答题倒计时时间（该时间设定为50S），选手必须在设定的时间内完成答题。否则，音响电路发出答题超时报警信号 设计进度要求: 第一、二周：确定题目,查阅资料，根据要求分析抢答器的设计、工作原理。 第三、四周：根据工作原理画流程图并编译梯形图，并进行硬件设计。 第五、六周：对软件设计，进行上机调试,找出问题,进行修改,并改进设计。 第七、八周：撰写论文,毕业答辩。 指导教师（签名）

摘要 近年来随着科技的飞速发展， PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活，并且给人的视觉效果非常好，是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。 本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要25个，输入端口需要7个，由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活，维护使用方便等特点。 关键词：智力控制，四路抢答器， PLC

毕业设计：基于PLC四路抢答器的设计

渤海船舶职业学院 毕业设计（论文）题目：基于PLC四路抢答器的设计 系：机电工程系专业：机电一体化技术姓名：李红远指导教师：刘凯 班级：08G451 评阅教师：刘凯 学号：24 完成日期：2011.5.22

毕业设计说明书（论文）中文摘要 题目：基于PLC四路抢答器的设计 摘要:近年来随着科技的飞速发展， PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活，并且给人的视觉效果非常好，是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。 本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要25个，输入端口需要7个，由于PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活，维护使用方便等特点。 关键词:智力控制，四路抢答器，PLC.

四路抢答器 (完整版)

华北科技学院 课程设计说明书 班级：电子B071 姓名：郭亚立 设计题目：四路智能抢答器 设计时间： 2010.1.9 至 2010.1.22 学号： 200703014138 指导教师：杜志伟 评语： 评阅成绩：评阅老师：

四路抢答器设计报告 目录 一、设计任务和要求： ................................................................................................................... - 3 - 1.1设计任务 (3) 1.2设计要求 (3) 二、设计方案的选择与论证 ........................................................................................................... - 4 - 2.1方案的选择、论证 (4) 2.2设计总方案 (4) 三、电路设计计算与分析 ................................................................................................................. - 5 - 3.1抢答器控制电路设计 (5) 3.1.1 优先编码器74LS148 ..................................................................................................... - 7 - 3.1.2 锁存器74LS279 ............................................................................................................ - 9 - 3.1.3 74LS121单稳态触发器：.......................................................................................... - 10 -3.2定时时间电路的设计 (10) 3.2.1 计数器74LS192 ............................................................................................................ - 12 -3.3控制电路和报警电路 (13) 3.3.1 振荡电路....................................................................................................................... - 17 -

基于plc的四路抢答器

基于p l c的四路抢答器 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

沈阳化工大学 三级项目 项目名称：基于plc的四路抢答器 学院：机械工程学院 班级： 小组成员： 指导教师： 2018年11月22日

摘要 近年来随着科技的飞速发展，PLC的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新，可编程控制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普及。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用，为竞赛增添了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活，并且给人的视觉效果非常好，是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。 本次设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制智力抢答器进行控制。首先，选择这个题目之后，我们对本次设计进行了全面的思考。使我们对本次设计有一个大致的总体思路，然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理，以及它的一些工作过程，分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。 关键词:智力控制，四路抢答器，PLC

目录 一、绪论 研究背景 (1) 二、方案选择 功能介绍 (1) 竞赛抢答器控制要求 (1) 三、硬件电路设计 控制分析 (2) 外部接线图 (2) 四、软件设计 I/O地址分配 (3) 梯形图设计与分析 (4) 五、程序仿真 程序仿真运行 (7)

基于fpga的四路抢答器课程设计报告

一、课题设计的基础和实验条件 1．工作基础 （1）数字电路，模拟电路的学习；对所需使用的芯片管脚及 功能的了解；掌握了基本的数字电路设计流程。 （2）学会使用MAX+PLUS 软件设计数字电路； 了解EDA实验开发系统。 2．实验条件 （1）提供有目标芯片：FPGA-型号EP7128SLC84-15的实验开发系统、数码显示器、二极管、三极管、钮子开关； （2）电路设计器件： AND4、NOT、D触发器等 二、设计目标 1. 4人抢答器（四名选手分别为：R1，R2，R3，R4）； 2. 主持人启动及复位开关HT; 3. 七段显示码显示选手的编号； 4. 抢答器具有“互锁”功能； 三设计电路图及仿真 该设计属于较为复杂的中小规模数字系统设计，按照系统的功能要求和自顶向下的层次化设计思想，该抢答器可以分为三个模块，他们分别为：抢答器控制模块——IN，该模块用于控制选手及主持人的动作；编码模块——qiwei，用于将选手的编号编码以便用数码管显示输出； （1）抢答器控制模块IN的设计： 该模块在任意一位选手首先按下抢答键后，其输出高电平给D锁存器，并将输出结果送至编码器qiwei, 该模块的主持人按键HOST按钮可以实现系统的复位。其原理图为：

选手的输出信号发出之后，需要把输出转换为数字，故需要加一个七位译码器。（2）七位译码器的设计： 通过编程定义生成了一个七位译码器： 生成此七位译码器的程序如下：

（3）生成完整设计图： 两个模块进行连接即得到最终的实验电路图： （4）设计图的仿真： 对设计的电路进行仿真得到仿真图如下：

从仿真结果可以看出符合功能要求。 （5）连接引脚图： 根据设计图选择适当的引脚连接得到下图的引脚图