毕业设计（论文）：基于plc和单片机知识竞赛抢答器设计.doc

本科毕业论文（设计） 题目：知识竞赛抢答器PLC设计 目 录 1 绪论 1 1.1 课题研究背景 1 1.2 课题研究内容 1 1.3 可编程控制器概论 2 1.3.1 PLC的简介 2 1.3.2 PLC的用途 3 1.3.3 PLC的特点 4 1.3.4 PLC的分类 5 2 整体方案的选择 7 2.1 整体功能介绍 7 2.2 竞赛抢答器的控制要求 7 2.3 用单片机和PLC分别做系统的比较 8 3 硬件电路设计 10 3.1 控制特点分析 10 3.2 PLC机型的选择步骤与原则 10 3.3 流程图 12 3.4 PLC与七段LED显示器连接设计 12 3.4.1 LED数码管的结构及主要特性 12 3.4.2 PLC与七段数码管方案选择 13 3.4.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 14 3.4.4 外部硬件接线图 14 4 软件设计 16 4.1 IO分配 16 4.2 根据控制要求进行梯形图设计 17 4.3 源程序 21 4.4程序运行过程分析说明 22 4.4 程序的下载、安装和调试 24 5 总 结 25 致 谢 26 参考文献 27  1 绪论 1.1 课题研究背景 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、单片机为核心的部件成为主流[1]。 传统的普通抢答器主要存在一下缺点： ⑴ 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号，而对没有违规的有效信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效。 ⑵ 当有多个违规抢答时，优先编码电路只能选择其中一个，或利用抢答电路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子元件被固定，各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。普通抢答器存在不公平性。 ⑶ 当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。因而出现了“漏洞”。 现在大多抢答器都是以PLC、单片机为控制核心的智能抢答器，它对采样获得的各种抢答信号进行分析。但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社会的需要。该设计不但有抢答功能，而且还有一个计分系统，能分别对四个选手进行计分，并能够对分数进行加、减。带计分功能的智能抢答器将会取代一般的智能抢答器，更好的服务于社会。 1.2 课题研究内容 系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细的工作计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具，进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。 在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化[2]。硬件电路的设计最重要的选择可编程的PLC，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图，标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不当及时修改，最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接的关系，本系统由于是采用三菱FX可控制编程。此编程工具更有可靠、可拓展、可维护性。并且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[3]。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。 1.3 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。（Progra