竞赛抢答器的设计之调研报告

在学校里经常会举办各种各样的智力竞赛，都会用到抢答器。目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器，但其中绝大多数是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。这些抢答器已相当成熟，但是随着功能增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及功能的升级换代。近年来随着科技的飞速发展， 单片机、CPLD 、PLC 的应用正在不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。可编程控制器是以微机技术为基础发展起来的新一代控制装置，是实现自动化控制的理想工具之一，它有着传统继电接触控制无法比拟的优点，因而在控制领域中得到了广泛应用，若采用可编程控制器制作抢答器，则比用逻辑电路和继电器制作的抢答器具有更多的优点，其结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，定时准确，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活。本设计就是利用PLC 作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，PLC的性能优势必会使得竞赛真正达到公正、公平、公开。

在设计前，我制定了设计计划，如下:

首先，根据毕业设计的要求,从2月20日到2月29日这段期间进行外文资料的检索，使我的文献检索能力大大提升。

其次，从3月1日至3月5日,开始着手搜集相关资料并调研，完成调研报告。

再次,从3月6日至4月8,日进行硬件电路的设计，并完成相关程序的编写，编写说明书，绘制相关图纸。

最后，整理毕业设计说明书并定稿，准备答辩。

根据预期计划和要求，设计了一款利用PLC(日本三菱FX-2N型) 制作的4 路抢答器,该抢答器集抢答、声音警示、数码显示和答题计时于一体,借助较少的外围元件完成抢答器的基本功能,该设计编程简单,容易掌握,且工作稳定可靠、总体电路简单,易于制作、扩展性能强。

本次设计的主控制器采用日本三菱公司生产的FX1N-48MR型PLC，该型PLC功能较强大, 提供24个输入点和16个输出点, 继电器输出方式，均采用8进制编号。PLC 编程可采用手持式编程器或编程软件FXGP-WIN- C, PLC可编程程序控制器及软件提供了完整的编程环境, 可进行离线编程、在线连接和调试。三菱PLC的编程指令简单易懂且程序设计灵活, 可采用梯形图或者指令语言进行软件设计。知识竞赛抢答器通过PLC进行按控制要求编程，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），九个输出信号（即五个台灯信号、一个音响信号、三个数码管输出信号）。由上可知PLC共有六个输入点，九个输出点。

在设计PLC与七段数码管连接方面，PLC (可编程控制器) 具有体积小、抗干扰能力强以及运行可靠等诸多优点。PLC 的梯形图语言清晰直观、可读性强， 易于掌握。在工业控制中，PLC作为面向控制对象的下位机，已广泛应用于工业控制的各个领域。但对于一般的中小型的专用设备，采用工业控制计算机作为上位机会使成本大大提高，同时不便于在操作现场直接读取或输入数据.在显示数据较少时，采用PLC 控制LED直接进行数据显示，可以降低成本，使得数据显示直观。而当欲显示的数据较多时，PLC 直接进行数据显示，会使得所需PLC 输出点数大大增加，同时由于PLC 梯形图的局限性，会使得显示程序的编制变得非常复杂，这不仅增大了程序编制的难度，而且增加了程序的执行时间，从而大大地降低了显示速度。

由上述可知，结合本次设计，由于输入输出点并不是很多，采用PLC 控制LED 直接进行数据显示方案，可以大大降低设计成本。

在程序调试时，将各个输入输出端子和实际控制系统中的按钮、所需控制设备正确连接，完成硬件的安装。知识竞赛抢答器的程序是由三菱PLC编程软件GX-DEVELOPER7编制完成，正常工作时程序存放在存储卡中，若要修改程序，先将PLC设定在STOP状态下，运行三菱PLC编程软件GX-DEVELOPER7编程软件，打开知识竞赛抢答器的程序，即可在线调试，也可用编程器进行调试。

在设计过程中，我遇到了许多专业上的问题，这些问题都在老师的直接指导下，得以解决，使我们的设计能够顺利地进行，并最终得以完成。

在毕业设计设计过程中，体会如下：

首先，团队精神，毕业设计也不例外。这就需要我们充分的利用好各自的优势，充分的协作，针对设计中出现的问题，站在不同的思考点分析问题，然后加以讨论，汇结大家的意见，最终达成一致，发挥了团结协作的精神。

其次，对待任何工作，都要全力以赴，不能畏首畏尾。通过这次毕业设计，我深有体会。然更重要的是，在责任心的驱使下，如何采用何种方法更省时省力，解决问题的方案很多，永远坚信“方向总比努力重要”，首先分析课题任务本身，就拿毕业设计来说，课题有了，关键是往哪个方向着手。怎样去查找相关资料等等，寻找突破口充分的解决好问题。

再次，遇到不懂的问题，及时请教老师。抓紧设计的宝贵时间，需要调整和改变的地方及时做出改动，而不能墨守成规，做人也是同样的道理。

第四，时刻保持上进的头脑，不断接受新事物，挑战新的问题。“活到老，学到老”，我们的思想也应不断的修正提高。

对于以上之几点体会，进一步的总结和提高需要有更多的社会实践基础，我相信在不久的将踏入社会之际，只要我们努力学习，勇于实践，勤学好问，我就会把以前模糊的问题弄明白。我也相信，凭着我自强不息，勇于拼搏的精神，定能很快适应类似设计的需要，适应这个多变的社会。