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  [获奖论文]智力竞赛抢答器设计
  • 来源:
  • 作者:qdq
  • 时间:2009/6/17 6:07:06
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<摘要>抢答器在竞赛中有很大用处,它能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。本文介绍一种数字式抢答器的设计方案,其程序设计简单,通过PLC的梯形图设计完成,利用SWOPC-FXGP/WIN-C软件编辑程序,仿真验证 ,非常适用于多种竞赛场合。

<关键词> PLC  触摸屏 抢答控制 报警功能 定时功能 数码显示

一、引 言
    PLC在我国的应用已有二十几年的历史,随着目前生产自动化水平的提高,以及各种监控系统的需要,PLC其外部电路简单、模块化结构、可靠性高,尤其可以通过方便的编制和修改软件来实现顺序控制的功能等特点,在工业的应用中越来越广泛。它将传统的继电器控制技术与计算机和通信技术融为一体。在实际现场,设备操作方便,管理维护简单,能根据各种突发事情,做出实时的正确反应,在各类竞赛中,都离不开抢答器,虽然市场上有许许多多种抢答器,但功能却各不相同,而所编程序也各不相同,据此,现以F940GOT触摸屏和三菱FX2N系列结合,进行程序设计并仿真验证,设计了一款用触摸屏GOT作为PLC输入和输出设备的抢答器。该抢答器集抢答、声音警示、灯光指示和计时于一身,而且其编程简单,容易理解掌握,工作稳定可靠,扩展性能强。

二、方案论证与比较:与普通抢答器相比,本作品有以下几方面优势:
    1、具有触摸屏控制的功能。
    2、具有得分统计的功能。
    3、具有定时功能。

4、具有数据锁存和显示的功能。

三、总体设计思路

(一)设计任务与要求:

1.设计内容:要求设计一台带触摸屏并可供4名选手参加比赛的智力竞赛抢答器。
    2.设计要求:
    1) 主持人开始、复位、抢答指示和得分统计牌在GOT画面上设置。抢答器的抢答按钮、开始指示灯、报警器、LED数码管仍用PLC的输入输出设备。

2)抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛,分别用4个按钮SB1 ~ SB4表示。每桌上设有一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号对应,也分别为SB1,SB2,SB3,SB4。
    3)抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后,若有选手按动抢答按钮,选手编号立即锁存,并在LED数码管上显示该编号,同时封锁输入编码电路,禁止其他选手抢答。优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统复位为止。
    4)抢答器具有定时抢答的功能。当主持人按下开始按钮后,电源指示灯亮,定时器开始计时,参赛选手在设定时间(10S)内抢答,抢答有效,编号显示器上显示选手的编号,并保持到主持人将系统复位为止。
    5)如果定时抢答时间已到,却没有选手抢答时,本次抢答无效。并封锁输入信号,禁止选手超时后抢答。
    6)如果主持人未按下开始抢答按钮,就开始抢答,属违例,这时显示其组号,同时扬声器发出报警声响提示。

7)具有得分累计的功能。主持人按下加分键,给正确的答题选手加10分。

(二)程序设计

1智力竞赛抢答器控制用PLC和触摸屏的I/0、内部继电器与外部元件的对应关系见表:

I/O、内部继电器与外部元件对应关系

输   入

输   出

名称

输入点

名称

输出点

1组抢答按钮SB1

X1

a

Y0

2组抢答按钮SB2

X2

b

Y1

3组抢答按钮SB3

X3

c

Y2

4组抢答按钮SB4

X4

d

Y3

开始抢答触摸键

M10

e

Y4

重新抢答触摸键

M11

f

Y5

主持人加分触摸键

M12

g

Y6

清零触摸彩键

M13

电源指示灯

Y10

 

 

蜂鸣器

Y11

 

 

得分累计寄存器

D11~D14

 

 

触摸屏字串指示

M1~M4

2七段码译码表

抢答器显示电路的作用是发出抢答位置信号,显示抢答所在位置。译码显示就是以各抢答位置信号为输入信号,按表所示的七段码显示译码表译码输出,驱动七段数码管指示抢答所在位置。

七段码译码表

输入

Y7

Y6

Y5

Y4

Y3

Y2

Y1

Y0

数码显示

X1

0

0

0

0

0

1

1

0

1

X2

0

1

0

1

1

0

1

1

2

X3

0

1

0

0

1

1

1

1

3

X4

0

1

1

0

0

1

1

0

4

<2>由表可知,要使数码管显示1,必须使Y1、Y2有输出信号,只要使K2Y0字元件中Y1、Y2二位为1,而其他六位为0即可。十进制数K6=1×21+1×22,即K6转换为二进制数正好满足要求。数码管显示2、显示3、显示4原理同。

3参考程序

该程序使用加法运算指令,巧妙地方实现对分数的累计,采用“传送指令”实现抢答控制,实现输入开关对输出数码段显示多少的控制,减少程序步数,使程序容易理解掌握。

图1  带有触摸屏显示功能的四组抢答器梯形图

4触摸屏画面设计。使用FX-PCS-DU/WIN软件编绘的画面如图,各画面的编号及画面中的图形部件的设置及其对应于PLC存储单元地址都已标在图中。0号画面是上电时即进入的画面,按0号画面右下角的“进入”键进入1号画面。1号画面是抢答工作的主画面,主持人按下开始键后开始一轮抢答,有人在10S内抢得时,显示其红底组号,直到答题完毕主持人按下复位按钮键,组号为黄底方可重新抢答。10S内无人抢答,抢答无效。2号画面是得分统计牌,当主持人按下“下页”键,进入2号画面,主持人按下加分键,给正确的答题选手加10分。

0号画面                       1号画面                        2号画面

欢迎使用

 

抢答指示

 

场上得分

智力竞赛抢答器

 

一组

二组

三组

四组

 

 

一组

二组

三组

四组

 

M1     M2    M3    M4

 

井井井

井井井

井井井

井井井

 

 

 

D11

D12

D13

D14

 

 

 

 

进入

上页

开始

复位

下页

加分

清零

 

退出

进入:触摸键 切至1号画面        ON红底   OFF黄底              退出:触摸键 切至1号画面

图2  四组抢答器触摸屏画面

5接线图

用三菱FX2-24MR型可编程序控制器实现抢答控制系统的输入/输出接线,图中方框表示PLC,PLC输入接口有上有抢答按钮,输出端口上有抢答器模拟板。

(三)联机调试

1、图2画面程序的下载:连接PC及GOT的RS232口,接通GOT电源,并通过GOT主菜单将GOT设定为电脑传送状态,点击FX-PCS-DU/WIN软件菜单栏中“传送”菜单并进入“项目传送”对话框,选“发送”按钮即可完成由PC机向GOT的画面传送过程。

2、图1程序的下载:采用型号为FX2-24MR的PLC,把PLC方式开关置于运行“SHOP”档,通过数据线把程序写到PLC中;连接GOT的RS422口,并接通PLC及GOT的电源,可进入联机调试状态。

3、把PLC方式开关置于运行“RUN”档,检查GOT各画面部件的功能及切换动作:

1)主持人未按下开始抢答触摸键M10,有人违规抢答,报警器Y11报警并在各桌上及GOT画面显示其组号。

2)主持人按下开始抢答触摸键M10,电源抢答指示灯Y10亮,无人抢答,10S后抢答无效。

3)主持人按下开始按钮M10,电源抢答指示灯Y10亮,开始抢答。并在各桌上及GOT画面显示抢得组号。直到主持人按下复位触摸键。

4主持人按下加分触摸键M12,给正确的答题参赛队加10分。比赛结束,主持人按下清零触摸键M13,将系统清零。

四小结

该抢答器在GOT画面设置主持人开始抢答按钮、复位按钮和各组得分统计牌;抢答器的抢答按钮、各组抢得的数码显示、开始指示灯显示、组号显示、警示蜂鸣仍用PLC的输入输出口。此抢答器由主持人操纵,具有定时功能,在10秒内无人抢答表示所有参赛选手对本题弃权,如果定时时间已到,无人抢答,本次抢答无效。抢答器能准确、公正、直观地判断出第1抢答者,通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。该程序使用加法运算指令,巧妙地实现了分数累加,充分体现了PLC的优点,这样的控制用传统继电器控制是无法实现的。本次的抢答器的设计将我们学到的知识应用到了实践,深化了对可编程控制器梯形图设计的认识,使我们在设计的实践中获得新知。

 

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