1、 物联网工程学院 课程设计报告 课程名称： 电气控制与 PLC 应用 设计题目： 抢答器设计 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 评 分： 2013 年 7 月 2 日 2 一、设备概况一、设备概况 实用抢答器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， 只具有抢答锁定功能的一个电路， 即模拟电 路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品，这部分抢答器已相当成熟。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
2、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。 二，控制要求二，控制要求 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 S0S7 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
3、声器发出铃声进行提示。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”按键后，定时器进行减计时，同时扬声器发出短暂的声响，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 的编号和抢答的时间，并保持到主持人将系统清除为止。 6、如果定时时间已到，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。 3 三、仪器设备三、仪器设备 PLC： 西门子 300 系列 PLC 开发平台： STEP7
4、 开发语言： LAD 四、设四、设计思路与原理计思路与原理 经对设计要求分析，对本次设计有以下几点： 1、 参赛选手控制的开关应该选用跳沿有效，且上升沿和下降沿并联有效。 2、 数码管显示功能，相对复杂，需要显示抢答者的组别，还有显示计时器的剩余时间，剩 余时间的显示又相对更复杂。 3、 在进行设计之前我们确定了各功能的实现方式: 1) 时间限制：定时器 2) 跳沿信号保持：中间继电器自锁 3) 抢答互锁：引入使能端作为信号有效的先决条件 4) 各个蜂鸣器：定时器 5) 组别的数码管显示：从接 LED 的 Q 读取状态，作为 MOVE 模块使能端 6) 获取剩余时间：从 30s 定时器的 BC
5、D 输出获取 7) 显示剩余时间：将读取的 BCD 位逻辑作为 MOVE 模块使能端 MOVE 原理原理 MOVE 模块是数据传送指令，当使能端 Eable 有效时，PLC 将 IN 入口参数自动赋值给 OUT 端口，OUT 端口用字节选址，IN 端口可以用字节选址，也可以使用立即数，在本课程 设计中，MOVE 起到根据需求，将数码管赋值给预先设置好的输出口（直接接数码管的各 段） 数码管显示原理数码管显示原理 数码管是常用的显示器件， 有共阴极和共阳极两种接法， 本课程设计中采用共阴极接法， 0 到 9 的数字十六进制段码依次如下：3f ,06 , 5b , 4f , 66 , 6d , 7
6、d , 07 , 7f , 6f 。 本设计中，将 Q 的每一位分别接到每一段的阳极，接法如下： 数码管段 a b c d e f g h PLC 输出 QX.0 QX.1 QX.2 QX.3 QX.4 QX.5 QX.6 QX.7 4 五、引脚分配五、引脚分配 端口 功能 I0.1 第 1 组抢答开关 I0.2 第 2 组抢答开关 I0.3 第 3 组抢答开关 I0.4 第 4 组抢答开关 I0.5 第 5 组抢答开关 I0.6 第 6 组抢答开关 I0.7 第 7 组抢答开关 I1.0 第 8 组抢答开关 I0.0 主持人开关 端口 功能 备注 T1 30s 定时 限时用 T2 0.5s 定时 开始提示用 T3 1s 定时 抢答提示用 Q4.0 第 1 组抢到 Q4.1 第 2 组抢到 Q4.2 第 3 组抢到 Q4.3 第 4 组抢到 Q5.0 第 5 组抢到 Q5.1 第 6 组抢到 Q5.2 第 7 组抢到 Q5.3 第 8 组抢到 Q
