9路智能抢答器

目录

第1章智能抢答器系统概述 (3)

1.1课题研究背景 (3)

1.2抢答器系统的功能 (3)

1.3抢答器扩展功能介绍 (4)

第2章PLC相关概述 (5)

2.1可编程控制器概论 (5)

2.2PLC的简介 (5)

2.2.1 PLC的应用 (5)

2.2.2 PLC的特点 (6)

2.2.3 PLC的分类 (7)

第3章智能抢答器硬件概述 (8)

3.1可编程控制器PLC的选型 (8)

3.2S7-300PLC系统组成 (8)

3.3.1 S7-300系列PLC性能介绍 (10)

3.3.2 I/O接线端口介绍 (10)

3.4PLC外围接线与调试 (11)

第4章智能抢答器软件编程 (12)

4.1总体设计思路 (12)

4.2I/O地址分配表 (12)

4.3程序图 (14)

第5章智能抢答器系统电路调试 (20)

5.1调试用PLC概述 (20)

5.2显示数码管简介 (20)

5.2.1 8段数码管 (20)

5.2.2 BCD译码显示数码管 (21)

5.3程序运行过程分析说明 (25)

第6章总结 (27)

谢辞 (28)

参考文献 (29)

摘要

随着科技的高速发展，各种各样的新技术、新元件都应用到了实际的生产生活之中，加快了人们的生活节奏，也简化了人们的劳动过程。随着人们对娱乐生活的质量的追求，作为娱乐项目中的工具—抢答器也一样在变化。抢答器它可以由PLC、单片机、数字电路、模拟电路还可以由EDA技术做成，本次设计是采用PLC做主控制器，控制台灯、音响、数码管构成的电路。

本抢答器系统可以通过修改程序方便地调整设置时间，显示部分采用控制器内部编码方式输出控制信号驱动外部数码显示器件，也可以外部连接编、译码器件实现，并且可以采用适当的输出信号驱动其它类型的显示器件。本设计基于西门子S7-300可编程控制器设计，而该型号PLC在各类工业控制中广泛应用。

关键词：抢答器；可编程控制器；数码管

第1章智能抢答器系统概述

1.1 课题研究背景

知识竞赛抢答器，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，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。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。目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、数字电路、单片机或者PLC芯片、计算机控制系统等四类产品。对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及其功能的升级换代。对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。而对于科技飞速发展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC为核心的部件成为主流。

1.2抢答器系统的功能

(1)抢答器可同时供9组选手参加比赛；(2)具有违规提示功能：只有在主持人发出开始抢答指令后，选手才能开始抢答；(3)具有抢答限时及答题限时功能：在无人抢答及答题超时时都设置了音响提示信号；(4)具有数码显示功能：能显示抢答选手的编号及答题倒计时时间。

2抢答器控制系统

抢答器控制系统分5部分：PLC、抢答按钮、信号灯、音响电路和显示部分，它利用抢答按钮输入各路的抢答信号，经PLC处理，输出控制信号，控制数码管和音响提示电路工作。

图1.2 控制系统原理图

1.3 抢答器扩展功能介绍

(1)每当主持人发出开始抢答指令(即按下启动按钮)后，哪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，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。

(2)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1显示其编号，同时红灯亮、音响电路2发出声响。

(3)抢答限时：当主持人按下开始抢答按钮后，定时器T0开始计时(设定时10s)，若10s时限到时仍无人抢答，则红灯亮、音响电路并发出声响，以示选手放弃该题。

(4)答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮SA2、SA3、SA4，秒脉冲辅助继电器开始工作，并利用响应的指令，使数码管2、3、4上显示答题倒计时时间(该时间可根据需要调节，SA2为60s、SA3为120s、SA4为180s)，数码管2显示时间十位，数码管3显示时间个位，选手必须在设定的时间内完成答题，否则，音响电路4发出答题超时报警信号。数码管2、数码管3显示部分的梯形图略去。

（5）本抢答器系统虽是针对九路参赛选手设计的，但通过原理分析可知，它也完全适用于少于九路选手的抢答场合。

第2章PLC相关概述

2.1 可编程控制器概论

可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。可编程控制器(Programmable Logic Controller)即PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领域。他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时，计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产过程。美国电气制造商协会经过4年调查，与1980年将其正式命名为可编程控制器（Programmable Controller），简写为PC。后来由于PC这个名称常常被用来称呼个人电脑（Personal Computer），为了区别，现在也把可编程控制器称为PLC。

2.2 PLC的简介

国际电工委员会（IEC）于1987年对PLC定义如下。

PLC是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器，可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。PLC及其有关的外围设备，都应按易于与工业控制系统形式一体，易于拓展其功能的原则设计。

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。

2.2.1 PLC的应用

PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使其应用受到限制。但近年来由于微处理器芯片及有关元件价格大大下降，使PLC的成本下降，同时又由于PLC的功能大大增强，使PLC 的应用越来越广泛，广泛应用于钢铁、水泥、石油、