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用可编程制器制作六路抢答器

作者:dolphin时间:2016-09-08

  这台六路抢答器是采用触摸屏、PLC、数码管制作的,用于学生的知识竞赛中,效果十分的理想。在该制作中,采用了三菱公司型号为FX2N-48M的PLC,三菱公司型号为GT11**-Q-C(320X240)的触摸屏,数码管采用超大显示共阳极数码管、并用数字集成块74LS47来驱动。具体的制作方法如下。

  一、数码管电路的制作

  七段发光二极管(LED)数码管是目前最常用的数字显示器(如右图所示),有共阴管和共阳管两种。一个LED数码管可用来显示一位0~9十进制数和一个小数点,LED数码管要显示BCD码所表示的十进制数字就需要有一个专门的译码器,该译码器不但要完成译码功能。还要有相当的驱动能力,此类译码器型号有74LS47(共阳),74LS48(共阴),CC4511(共阴)等。
  
  在抢答器的制作中,数码管采用超大显示共阳极数码管(使用12V直流电源),并用数字集成块74LS47(共阳)来驱动。七段译码器。74LS47的管脚排列如上图所示。其各管脚的作用说明如下:7、1、2、6脚是四位BCD码输入端;9~15脚是a~g七段输出端;3脚LT是试灯输入端,是为了检查数码管各段是否能正常发光而设置的。当LT=O时,无论输入ABCD为何种状态,译码器输出均为低电平,若驱动的数码管连接正常,是显示8。4脚BI/RBO是灭灯输入,是为控制多位数码显示的灭灯所设置的。当BI=0时,不论LT和输入ABCD为何种状态,译码器输出均为高电平,使共阳极数码管熄灭。5脚RBI是灭零输入,它是为使不希望显示的O熄灭而设定的。当对每一位A=B=C=D=0时,本应显示O.但是在RBI=0作用下,使译码器输出全为高电平,其结果与加入灭灯信号的结果一样,将0熄灭,它可以实现多位数码显示的灭零控制。数码管与译码器的电路连线如下图所示。

  二、触摸屏画面的制作
  
  利用三菱触摸屏的画面制作软件GT—Designer,设计了下图的触摸屏控制画面。
  
  在制作画面的过程中,要注意以下几点:
  
  (1)在制作按钮X11~x16(1~6组抢答按钮)时,软件默认的是置位,我们最好选择点动,它可以通过触摸直接控制Y21~Y26指示灯的亮与灭。
  
  (2)在制作Y21~Y26输出显示时,OFF的状态统一用黄色,ON的状态统一用红色,这样在显示时就十分清楚。
  
  (3)在制作D1~D6时,选择的是数值显示型,它可以显示六组得分的多少。

  4)×4、X5是加、减分按钮。当Y21一Y26其中有一组灯亮时,主持人就相应的给这一组加、减分,这一组的分值也在数码管上显示出来。

  三、PLC的系统接线及I/O分配

  PLC的系统接线及I/0分配,如下图所示。
  
  注:由于PLC输出端不够用,且系统启动指示灯是常亮,故而设计它只用继电器来控制,不用PLC来控制,当启动按钮按下后。继电器线圈得电,系统指示灯(绿灯)常亮。

  四、PLC程序设计

  思路过程及部分主要程序如下:
  
  (1)首先设计好系统启动,数码管显零的程序(注意共阳数码管是低电位有效),如下图所示。


  
  (2)当有抢答违规时,声光报警。程序见下图。


  
  (3)为了控制比赛时间回答问题必须在20s内完成,当时间进行到15s时。
  
  红灯会闪亮,当时间进行到20s时。红灯闪亮,同时蜂鸣器不间断地呜叫。程序见下图。


  
  (4)抢答有六组,我们用步进指令分为六步来进行编程。以第一组S10为例,其余五组S20~S60编程类似。当第一组抢答时,首先第一组按钮指示灯Y21亮,然后用MOV指令将1传送给D1,然后转化为BCD码,(因为数码管为共阳)再将BCD码取反输出到Y0~Y3。使数码管显示为“1”。再将得分数据D10用除法DIV取出百位、十位在数码管上显示,然后个位用MOV指令显示O,这样就完成了四组数码管的显示。当百位为O时,数码管不能显示,百位、十位同时为0也应不显示,我们用ZRST指令使Y10~Y17复位(不显示0)。最后用ADD加、SUB减给得分数据D10每次加、减10分,按抢答按钮X2回到初始状态。具体程序如下图所示。

  五、系统的联机调试

  在PLC程序设计完成、数码管的外部电路制作完成、PLC的输入输出端口连接好、触摸屏的控制画面通过USB端口由计算机输入触摸屏后,就可进行联机调试了。首先进行数码管电路显示的调试,用PLC按数码管显示程序运行,看四位数码管的显示是否符合要求,这是最为关键的一步。数码管的外部电路、PLC程序是否正确,只有调试后才能发现问题。然后调试触摸屏与PLC的联机运行是否正常,触摸输入选择组数与加减分。看PLC程序是否正确执行,加减的分数是否在数码管正确显示。最后调试抢答按钮与指示灯的功能是否正常。
  
  抢答违规的报警是否正常。PLC、数码管、触摸屏、抢答按钮,四部分的整机调试最后进行。联机后要反复的调试才能发现许多的问题,特别是数码管的显示是否符合习惯,要不断的修改程序才能完成。特别提醒的是:PLC用的是220V的电源、触摸屏用24V的直流电源(它可以从PLC中引出)、数码管用的是12V的直流电源(有的数码管用5V)、数码管驱动集成块74L.S47用的是5V直流电源。12V与5V的直流电源可用分立元件电路来做,也可直接购买12V稳压电源,再分压5V来做。



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