6路搶答控制器的設計開(kāi)題報告
一、課題背景和意義
搶答器在單位團體的專(zhuān)業(yè)知識競賽中使用, 各類(lèi)直播錄播的演播室欄目、電視大獎賽, 也有著(zhù)廣泛的應用，是調動(dòng)現場(chǎng)觀(guān)眾參與熱情，提高欄目檔次與可看性、增強欄目互動(dòng)性、方便欄目環(huán)節創(chuàng )意的有力工具。學(xué)生通過(guò)理論知識的學(xué)習，查閱相關(guān)資料，學(xué)會(huì )元器件選擇，通過(guò)實(shí)際動(dòng)手安裝與調試有關(guān)控制電路等過(guò)程，掌握電子線(xiàn)路設計的很多方法。隨著(zhù)參賽小組的增多，競賽控制邏輯變得復雜，并且對控制裝置提出了極高的可靠性要求，這為PLC的應用創(chuàng )造了條件。應用PLC實(shí)現“搶答器”的控制功能，具有可靠性高、設置靈活、容易擴展參賽小組的數量、增加控制功能等優(yōu)勢。目前PLC在工業(yè)控制方面得到廣泛應用主要的優(yōu)勢在于能夠實(shí)現自動(dòng)控制，提高操作人員的安全系數，降低勞動(dòng)強度，提高工作效率。
二、畢業(yè)論文課題任務(wù)的主要內容
本畢業(yè)論文課題主要任務(wù)是完成6路搶答控制器的電路設計、元器件選型、PLC外部接口電路制作、控制器裝配與接線(xiàn)、實(shí)物制作、PLC程序設計與聯(lián)機調試等內容。
具體控制要求如下：
（1）本搶答器的控制裝置是由1臺PLC作為控制器、1只起動(dòng)按鈕、1只LED數碼管、6組搶答按鈕、1只電鈴、1盞犯規指示燈、1只復位按鈕、1只限定時(shí)間選擇開(kāi)關(guān)、1只電源開(kāi)關(guān)等組成。
（2）LED數碼管用于顯示搶答信息，初始狀態(tài)顯示零。
（3）有6組搶答按鈕，每組又有3個(gè)搶答按鈕并聯(lián)（假定每個(gè)參賽小組由3名成員組成）。
（4）主持人話(huà)筒上的搶答啟動(dòng)按鈕由導線(xiàn)與主控臺連接，當主持人宣布搶答開(kāi)始的同時(shí)按下啟動(dòng)按鈕，參賽者方可搶答。 若某組參賽者在搶答限定時(shí)間（5s）內最先按下?lián)尨鸢粹o，則數碼管顯示該組號碼，控制臺上的電鈴發(fā)聲，同時(shí)PLC鎖住搶答器，即使其他組再按下?lián)尨鸢粹o也不起作用。如果在搶答限定時(shí)間（5s）內沒(méi)有小組按下?lián)尨鸢粹o，則控制臺上的電鈴發(fā)聲，數碼管顯示“0”，同時(shí)PLC鎖住搶答器，等待主持人處理。
（5）參賽者搶答成功后，主持人宣布開(kāi)始回答問(wèn)題（工作人員操作回答按鈕），搶答小組必須在限定時(shí)間（30s/60s，由工作人員通過(guò)選擇開(kāi)關(guān)選擇）內回答完畢，限定時(shí)間到，控制臺上的電鈴發(fā)聲
（2s后自動(dòng)停止），以提示主持人處理。
（6）如果某參賽組在主持人宣布搶答開(kāi)始前搶先按下?lián)尨鸢粹o，屬于犯規搶答，此時(shí)電鈴發(fā)聲（2s后自動(dòng)停止），犯規指示燈亮，數碼管顯示犯規組號，由主持人判明后作犯規處理。
（7）搶答限定時(shí)間為5s，如果搶答限定時(shí)間到，仍然沒(méi)有小組搶答，則電鈴發(fā)聲（2s后自動(dòng)停止），數碼管顯示“F”。這時(shí)，參賽組再按下?lián)尨鸢粹o也不起作用。
（8）新一輪搶答前，工作人員通過(guò)按下控制臺上的復位按鈕，使搶答器回到初始狀態(tài)。
三、已具備的條件
學(xué)院電子信息技術(shù)中心擁有S7-200系列PLC及外圍設備20套，擁有CPM2A系列PLC和CPM1A系列PLC 20臺，擁有PCB板雕刻機，線(xiàn)路板設計軟件，電路裝配與調試工具等，以及金華華東設備有限公司、大維電子有限公司、佳環(huán)電子有限公司、漢生機電工程有限公司等校外實(shí)習基地均生產(chǎn)PLC控制產(chǎn)品，可提供設備操作條件，同時(shí)，學(xué)院和校外基地均有精通PLC應用項目開(kāi)發(fā)和勝任畢業(yè)設計指導工作的師資團隊，為本畢業(yè)論文課題的順利完成提供了軟硬件保證條件。
四、課題任務(wù)實(shí)施的思路與方案
1．硬件電路
該搶答器控制裝置由硬件電路和控制程序2部分組成。硬件電路由PLC、數碼管、按鈕、開(kāi)關(guān)、電鈴等組成，主要負責搶答信號的獲取，搶答成功的組號、犯規小組的信息、提示音的輸出等。硬件電路部分是由1臺PLC作為控制器、1只起動(dòng)按鈕、1只LED數碼管、6組搶答按鈕、1只蜂鳴器、1盞犯規指示燈、1只復位按鈕、1只限定時(shí)間選擇開(kāi)關(guān)、PLC供電電源開(kāi)關(guān)等組成，如圖1所示。
2．控制程序
控制程序的設計思想是：在系統上電或工作人員操作復位按鈕后，搶答器進(jìn)入初始狀態(tài)，允許搶答寄存器為“1”，起動(dòng)搶答限時(shí)定時(shí)器工作，各參賽小組都能搶答，最先按下按鈕的小組號能被保存下來(lái)，由數碼管顯示該組號，并使允許搶答寄存器復位為“0”，鎖住搶答器。當搶答限時(shí)定時(shí)器定時(shí)到，又沒(méi)有小組搶答時(shí)，數碼管顯示“F”，并發(fā)出提示音。主持人宣布開(kāi)始回答問(wèn)題，就起動(dòng)回答限時(shí)定時(shí)器工作（回答限時(shí)定時(shí)器的定時(shí)值有2個(gè)，由工作人員選擇），當定時(shí)時(shí)間到時(shí)就發(fā)出提示音。如果有小組提前按下?lián)尨鸢粹o，則犯規指示燈亮，發(fā)出提示音，數碼管顯示犯規組號。
按照控制功能劃分，搶答器控制程序可以分為搶答處理程序、犯規處理程序和聲光數碼信息輸出程序3部分組成，其程序流程圖如圖2所示。
五、預期目標
完成6路搶答控制器的電路設計、元器件選型、PLC外部接口電路制作、控制器裝配與接線(xiàn)、PLC程序設計與聯(lián)機調試等內容。最終完成一個(gè)完整的、可以實(shí)際應用的控制方案與相關(guān)圖紙資料。
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