【正文】 機市場朝著這個方向發(fā)展。而原始搶答器由很多電路組成，線路復(fù)雜，且大部分工作由人為判斷，在搶答間隔時間較小時，肉眼或耳朵無法識別先后，這時候很容易造成誤判，從而影響比賽的公正性。 選題意義應(yīng)變市場的需求，以單片機、CPLD、FPGA、PLC等技術(shù)投入了搶答器的市場[1]，但是以單片機技術(shù)支持的搶答器通過5V電源供電，遠(yuǎn)程傳輸信號時信號會被大大削弱，從而導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性不高，而PLC技術(shù)設(shè)計的搶答器通過24V電源供電，可就克服了信號衰減的問題。 搶答器在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀國外發(fā)展現(xiàn)狀：搶答器是一種廣泛應(yīng)用于企事業(yè)單位和商業(yè)部門 ,為各種知識竟賽、文娛活動提供公正客觀快速裁決的一種常用電子設(shè)備 ,也是一種逐漸成型的電子產(chǎn)品[2]。這部分搶答器已相當(dāng)成熟,但功能越多的電路相對來說就越復(fù)雜,且成本偏高,故障高,顯示方式簡單 (有的甚至沒有顯示電路) ,無法判斷提前搶按按鈕的行為,不便于電路升級換代。 隨著集成技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展 ,單片機作為其一個分支亦于 20世紀(jì) 80年代以來獲得了飛速發(fā)展 ,各種新品不斷涌現(xiàn) ,使單片機的應(yīng)用更加深入 ,靈活性也大大增強。2 設(shè)計方案 PLC簡介 PLC控制器PLC控制器，及Programmable Logic Controller的簡稱，中文為可編程邏輯控制器，是一種具有微處理器的電子設(shè)備，多用于自動化控制，可以將控制指令的程序轉(zhuǎn)換為電平信號，通過外部繼電器進(jìn)行控制電路的開關(guān)，可編程邏輯控制器由內(nèi)部CPU，內(nèi)存，電源模組，輸入輸出單元，數(shù)字模擬單元等組成[4]。而PLC控制器，通過簡單的編程再由可編程邏輯模塊進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換從而代替大型設(shè)備，且系統(tǒng)可靠性較高[5]。PLC進(jìn)入運行狀態(tài)后，從存儲器讀取程序，通過掃描I/O口輸入端口的電平信號結(jié)合所寫程序通過CPU的處理，在對應(yīng)I/O口的輸出端口輸出對應(yīng)電平信號[6]。系統(tǒng)存儲器中寫死了一些程序，這些程序使PLC具有基本的功能，使得PLC能夠完成設(shè)計者規(guī)定的各項工作。用戶數(shù)據(jù)存儲器用來存放I/O口的開關(guān)狀態(tài)或數(shù)值[7]。輸入單元用來接收來自用戶設(shè)備的各種控制信號。電源：PLC一般使用220V的交流電或者24V直流電，較高電壓也使得PLC具有其他微機如單片機之類使用5V供電的所沒有抗干擾能力，并且在遠(yuǎn)距離傳輸時，信號衰減不明顯。傳統(tǒng)繼電觸控控制系統(tǒng)線路中間需要中間繼電器進(jìn)行信號的傳輸，系統(tǒng)外部電路更加復(fù)雜，由于觸電的老化，故障更容易發(fā)生，且外部線材等成本較高，更換頻繁。而PLC運用微電子技術(shù)，大多數(shù)的開關(guān)動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分復(fù)雜的連線和繼電器被軟件程序所替代，因而系統(tǒng)可靠性高，簡化了外部電路，使用壽命較長。而PLC在電子線路、軟件結(jié)構(gòu)，以及機械結(jié)構(gòu)上都汲取了生產(chǎn)控制經(jīng)驗，主要模塊都采用了大規(guī)模集成電路，I/O系統(tǒng)設(shè)計有著較為完善的通道保護(hù)和信號調(diào)理電路[10]；在結(jié)構(gòu)上對防潮、耐熱、抗震等都有精確的考慮；在硬件上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾能力。主要措施有：濾波：采用多種濾波方式對供電系統(tǒng)的輸入輸出進(jìn)行濾波。 電源的調(diào)整與保護(hù):為適應(yīng)交流電的波動、欠電壓、過電壓的影響，PLC采用多級濾波，同時采用集成電壓調(diào)整器進(jìn)行電壓的調(diào)整，從而形成微處理器所需的+5V電源。 隔離:微處理器的輸入和輸出傳輸數(shù)字信號，為了防止兩者之間的相互干擾，PLC采用光電隔離，有效的防止了不正常的輸出[13]。采用模塊式結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)有助于故障情況下短時修復(fù)。設(shè)置環(huán)境檢測和診斷電路:這種分電路與軟件配合，可以實現(xiàn)靈活保護(hù)與故障指示等功能。軟件措施：故障檢測:軟件周期性的檢測外界變量，對如掉電、強干擾信號等情況能進(jìn)行反饋并處理?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、靈活、通用性強：可編程控制器系列產(chǎn)品現(xiàn)已生產(chǎn)，外部擴(kuò)展的多個模塊，采用可編程控制器和外圍模塊類型，可以完成許多復(fù)雜的控制系統(tǒng)。當(dāng)控制要求改變時，需要改變控制系統(tǒng)的功能，可以隨時進(jìn)行程序的修改與外部電路的簡單調(diào)整，布線量小。編程方便：PLC是直接面向用戶的設(shè)備，設(shè)計之初充分考慮了工程技術(shù)人員或?qū)W習(xí)人員的特性，PLC編程，采用通俗簡單的梯形圖或者簡單指令形式，這使得初學(xué)者能夠很快融入其中，梯形圖簡單易懂，且能非常形象的描述出繼電器工作原理，標(biāo)注明確，在后期程序調(diào)試階段也能夠容易的找出錯誤處。PLC系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試方便：PLC集繼電器系統(tǒng)中的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等原件，數(shù)量巨大，硬件齊全。又用采用軟件編程的方式取代了時間繼電器，中間繼電器等外部設(shè)備[17]。 PLC與編程方式選擇PLC選擇：本次課程設(shè)計我采用了西門子PLC，西門子PLC最為主流PLC之一，相比較于其他PLC有著無可替代的優(yōu)勢。其次，西門子PLC在中國市場占有率非常大，本次畢業(yè)設(shè)計用到的功能模塊較少，S7200屬于低端的西門子PLC系列產(chǎn)品，但足以滿足本次畢業(yè)設(shè)計的要求。綜上所述，本次畢業(yè)設(shè)計選擇西門子S7200的PLC。梯形圖還具有以下幾個重要特點： （1）PLC梯形圖中的某些編程元件沿用了繼電器這一名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、內(nèi)部輔助繼電器等，但是它們不是真實的物理繼電器(即硬件繼電器)，而是在軟件中使用的編程元件[18]。邏輯解算是按梯形圖中從上到下、從左至右的順序進(jìn)行的。邏輯解算是根據(jù)輸入映像寄存器中的值，而不是根據(jù)解算瞬時外部輸入觸點的狀態(tài)來進(jìn)行的[19]。 （4）輸入繼電器的狀態(tài)唯一地取決于對應(yīng)的外部輸入電路的通斷狀態(tài)，因此在梯形圖中不能出現(xiàn)輸入繼電器的線圈[21]。：，面向低端自動化市場及應(yīng)用，以實現(xiàn)企業(yè)一體化為目標(biāo)開發(fā)的一套產(chǎn)品。組態(tài)王保持了其早期版本功能強大、運行穩(wěn)定且使用方便的特點，并根據(jù)國內(nèi)眾多用戶的反饋及意見，對一些功能進(jìn)行了完善和擴(kuò)充。本次畢業(yè)課程設(shè)計中，采用組態(tài)王進(jìn)行實驗結(jié)果的仿真?？傮w設(shè)計采用西門子PLC進(jìn)行控制，搶答操作簡單方便，在很多的場所都可以使用，并且給人的視覺聽覺效果非常好。隨著社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，它的應(yīng)用場合也隨之增加；技術(shù)含量大大提升；更加方便可靠[22]。用 PLC 進(jìn)行知識競賽搶答器設(shè)計，其控制方便，靈活，只要改變輸入 PLC 的控制程序，便可改變競賽搶答器的搶答方案。主持人控制臺有兩個按鍵。若選手在主持人