精品]_毕业设计论文-知识竞赛抢答器四路plc设计

精品]_毕业设计论文-知识竞赛抢答器四路plc设计内容摘要：

行按控制要求编程，其主要的输入就是通过裁判员和参赛选手的按钮，然后将信号传递给信息分析中心（ PLC）， PLC将根据信号作出相应的响应。 知识竞赛抢答器有六个输入信号（即六个按钮），十七个输出信号即五个台灯（ 5 个）、一个蜂鸣器（ 1 个）、三个数码管（ 11 个）。 系统控制结构框图如下图 31所示： 31 系统控制结构框图 流程图 当裁判按下开始按钮时，四个参赛对处于抢答状态，假如是一号参赛队先抢到题目， PLC 先判断抢答是否成功，若成功，则进行下一部看是否在规定的抢答时间内答 题，若在规定时间内，则答题结束；若超时，则提示裁判；如果抢答没有成功，则判断是否抢答犯规，若法规，某法规台灯亮，裁判台灯亮出指令。 如图 32所示。 PLC 与七段 LED 显示器连接设计 数码管的结构及主要特性 （ 1） LED 数码管的结构 LED 数码管是由发光二极管构成的，亦称半导体数码管。 将条状发光二极管按照共阴极（负极）或共阳极（正极）的方法连接，组成“ 8”字，再把发光二极管另一电极作笔段电极，就构成了 LED 数码管。 若按规定使某些笔段上的发 XXX 大学毕业设计 本文来自 32 流程图 光二极管发光，就能显示从 0～ 9 的一系列数字。 常见 LED 数码管的外形及内部结构如图 33 所示：分别为共阳极结构与共阴极结构， a～ g 是 7 个笔段电极， DP 为小数点。 (2)LED 数码管的主要特性 ① 工作电压 ～ 5V，一般为 ～ ，工作电流 5～ 10mA，高亮度管可在低电压和小电流（ 1mA 左右）条件下工作。 ② 单色性好，亮度高、高频特性优良，发光响应时间非常短，通常小于 ，工作温度范围为 30～ +80℃，使用寿命可达 5M 小时以上。 ③ LED 数码管每笔画工作电流 I在 5～ 10mA 之 间，若电流过大会损坏数码管，因此必须加限流电阻。 图 33 常见 LED数码管的外形及内部结构 XXX 大学毕业设计 本文来自 2. PLC 与七段数码管直接连接阻值计算 根据 LED 数码管每笔画工作电流 I 在 5～ 10mA 之间，若电流过大会损坏数码管，因此必须加限流电阻，其阻可按下式计算 R=（ V0V1） /I 其中 V0为加在 LED 两端上的电压， V1 为 LED数码管每笔划压降（约为 2V）。 集成七段显示译码器 CC4511 与集成计数器 74LS192的介绍 在四路抢答器硬件接线中，为了使数码管显示出我们想要的东西，加入这两个芯片，可实现计数和 计时的功能。 CC4511 为 COMS 集成七段显示译码器，具有锁存、译码、驱动功能。 其引脚名称如图 34 所示， LT 为灯测试端， BI 为灯熄灭端， LE为锁存使能端。 七段显示译码器 CC4511 的真值表 当 LT =0（底电平有效）时，所有字段发光，实现灯测试功能；当 LT =0， BI =0（低电平有效）时，所有字段熄灭，实现消隐功能；当 LT 和均 BI 为高电平时， CC4511 实现 BCD 译码显示功能，此时，锁存使能端 LE 信号决定译码器显示内容；当 LE=0 时，显示该时刻输入的 BCD码相对应的字符，但只能显示字符“ 0” — “ 9”；当 LE=1 时，显示 LE 上跳时锁存入 CC4511 内锁存器的 BCD码字符。 利用 CC4511 的锁存功能，多个七段译码器可以实现数据线共享，能直接驱动数码管发光。 图 34CC4511 引脚图 表 CC4511的真值表 输入 输出 显XXX 大学毕业设计 本文来自 LE BI LT D C B A a b c d e f g 示 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 2 0 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 3 0 1 1 0 1 0 0 0 1 1 0 0 1 1 4 0 1 1 0 1 0 1 1 0 1 1 0 1 1 5 0 1 1 0 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 6 0 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 7 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 8 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 9 ╳ ╳ 0 ╳ ╳ ╳ ╳ 1 1 1 1 1 1 1 8 ╳ 0 1 ╳ ╳ ╳ ╳ 0 0 0 0 0 0 0 无 1 1 1 ╳ ╳ ╳ ╳ 其它输出见 LE 2. 集成计数器 74LS192 74LS 是同步可拟计数器，具有双时钟输入，病具有清除和置数等功能。 其 引脚图如图 35 所示。 图 35 74LS192引脚图 表 74LS192真值表 输入 输出 MR PL CPU CPD P3 P2 P1 P0 Q1 Q2 Q3 Q4 1 ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ ╳ 0 0 0 0 0 0 ╳ ╳ d c b a d c b a XXX 大学毕业设计 本文来自 0 1 ↑ 1 ╳ ╳ ╳ ╳ 加计数 0 1 1 ↑ ╳ ╳ ╳ ╳ 减计数 其中 D0D3:并行数据输入端 Q0Q3：数据输出端； CPU：加法计数脉冲输入端； CPD：减法计数脉冲输入端； RD：异步置 0 端（高电平有效）； LD：置数控制端（低电平有效）； C：加法计数时，进位输出端（低电平有效）； B：减法计数时，借位输出端（低电平有 效） 其中输入输出表如表 所示，时序图如图 36 所示。 图 36 74LS192时序图分析 用两个 74LS192 可以实现 100 进制计数器如图 37 所示，计数开始时，先在MR端输入一个正脉冲，此时两个计数器均被置为 0 状态。 此后在 PL端输入“ 1”，XXX 大学毕业设计 本文来自 MR端输入“ 0”，则计数器处于计数状态。 在个位的 74LS192(1)的 端逐个输入计数脉冲 CP，个位的 74LS192 开始进行加法计数。 在第 10个脉冲上升沿到来后，个位 74LS192的状态从 1001→ 0000，同时其进位输出 TCD 从 0→ 1。 此上升沿使十位的 74LS192（ 2）从 0000 开始计数，直到第 100 个 CP 脉冲作用后，计数器 1001 1001 恢复为 0000 0000，完成第一次计数循环。 图 37 100进制计数器 74LS14 六反相器 在外部接线中还要用到一些逻辑非门器件，在这里选取了三个 74LS14 六反相器，在外部接线中为了接线方便没有作为整体画出来，而是用非门逻辑符号代替，反相器就是将信号进行处理使其输出相反的信号，比如输入是低电平，那么输出就是高电平。 其工作电源额定电压为 5V，输入电流高电平时最大值为 ，低电平时最大值为 8mA。 74LS14 六反相器有六对相互独立的输入端口和输出端口，其引脚图如图 38所示。 图 38 74LS14引脚图 XXX 大学毕业设计 本文来自 A 端为输入端， Y 端为输出端，一片芯片一共 6 路。 即 1 13 为输入端 12 为输出端，输出与输入结果反向。 I∕ O 分配 为了硬件电路接线方便和程序清晰易读，用 SB5 作为四个参赛队分别用与之对应号 SB SB SB SB4设置按钮。 SB0 为比赛复位按钮，使下轮比赛开始。 同理用 Y0、 Y Y Y3 输出信号驱动对应的信号灯 EL EL EL EL4，四队对号数码管显示输出为 Y Y Y6，置数开关 Y7，置数 Y Y1 Y12，清零Y13，显示消隐 Y1 Y15, 触发脉冲 Y1裁判台灯 Y1蜂鸣器 Y20 如表 所示。 同时用到时间继电器 T0、 T T T T5，辅助继电器 M0、 M M MM M M M M M M1 M1 M1 M14。 具体如图 39 所示。 表 知识竞赛抢答器输入输出口分配表 输入信号 输出信号 名称 输入点标号 名称 输出点标号 1 号赛台抢答器按钮 SB1 X1 1 号参赛台灯 Y0 2 号赛台抢答器按钮 SB2 X2 2 号参赛台灯 Y1 3 号赛台抢答器按钮 SB3 X3 3 号参赛台灯 Y2 4 号赛台抢答器按钮 SB4 X4 4 号参赛台灯 Y3 裁判台复位按钮 SB0 X0 一队对号数码显示 Y4 裁判台开始按钮 SB5 X5 二队对号数码显示 Y5 三队对号数码显示 Y Y5 四队对号数码显示 Y6 时钟预设置开关 Y7 时钟预设置 15 秒 Y Y11 时钟预设置 30 秒 Y1 Y12 时钟数码管显示清零 Y13 时钟和队号消隐 Y1 Y15 触发脉冲 Y16 裁判灯 Y17 蜂鸣器 Y20 XXX 大学毕业设计 本文来自 39外部硬件接线图 XXX 大学毕业设计 本文来自 第 4 章 软件设计 PLC 梯形图 PLC 梯形图使用应符合以下规则： (1)每个梯形图是由多个梯级组成，每个线圈可构成一个梯级，每个梯级可由多条支路组成，每个梯级代表一个逻辑方程。 （ 2）梯形图中的继电器不是物理继电器，每个继电器和输入触点均为存储器中的一位，相应位为“１”态表示继电器得电或常开触点闭合或常闭触点断开。 （ 3）梯形图中流过的电流不是物理电流，而是“概念电流 ”，是用户程序解算中满足输出执行条件的形象表示 ,“概念电流”只能从左向右流动。 （ 4）梯形图中的继电器触点可在编制用户程序时无限次地引用，既可常开又可常闭。 （ 5）梯形图中输入触点和输出线圈不是物理触点和线圈，用户程序的解算是 PLC 的输入和输出状态表的内容，而不是根据解算时现场的开关状态。 （ 6）输出线圈只对应输出状态表的相应位，不能用该编程元素直接驱动现场执行元件，该位的状态必须通过 I/O 模块上对应的输出晶体管开关、继电器或晶闸管等，才能驱动现场执行元件。 （ 7）在输出线圈右侧不能再连触点，触点必须在输出 线圈的左侧。 （ 8）两个或两个以上线圈可以并联，但不能串联。 （ 9）梯形图左端母线不能和输出线圈直接相连，必须通过继电器触点相。 （ 10）程序结尾要有 END 指令。 程序设计要求分析和编程元件选取 SB5 时，时钟数码管显示 15S 倒计时， 15S 内各队可以抢答，当有一队抢答成功时，蜂鸣器响，其他队不能抢答，这时显示所抢答到队的队号，时钟数码管显示 30S 倒计时。 SB5,超过 15S 还没有队抢答，这时蜂鸣器响，裁判灯亮，这时队员不能抢答。 ，答题超过 30S 时，这时蜂鸣器响，裁判灯亮。 SB5 就开始抢答，这时属于违规操作，蜂鸣器响，XXX 大学毕业设计 本文来自 队灯亮，裁判灯亮。 因此，肯定会用到 PLC 输入继电器 X、输出继电器 Y。 同时为了编程方便和实现功能，需用到辅助继电器 M。 对于时间要求要用到非积算式定时器 T，对于电路复位，如果用传统的串常闭点的话，会很麻烦增加程序的复杂程度，所以决定用主控指令 MC、 MCR 复位电路。 此外还有为了方便蜂鸣器的控制用到了脉冲输出指令 PLS，如图 41 所示。 图 41四路抢答器的梯形图（ 1） XXX 大学毕业设计 本文来自 图 41四路抢答器的梯形图（ 2） XXX 大学毕业设计 本文来自 图 41四路抢答器的梯形图（ 3） XXX 大学毕业设计 本文来自 图 41四路抢答器的梯形图（ 4） 语句表 0 LD X0 2 LDI M10 1 OUT M10 3 MC N0 SP M0 XXX 大学毕业设计 本文来自 6 LD X5 33 OR Y3 7 O M1 34 OUT Y3 8 OUT M1 35 AN。