毕业设计（论文）-知识竞赛抢答器（四路）PLC设计【全套图纸】 .doc

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1、XXX 大学毕业设计 全套全套 CADCAD 图纸，加图纸，加 153893706153893706 xxxxxx 届毕业设计任务书届毕业设计任务书 课题名称课题名称：知识竞赛抢答器（四路）知识竞赛抢答器（四路） PLCPLC 设计设计 专专 业业 系系 XXXXXXXXXX 班班 级级 XXXXXXXXXX 学生姓名学生姓名 XXXXXX XXX 大学毕业设计 指导老师指导老师 XXXXXX 完成日期完成日期 XXXXXXXXXXXXXXXX XXX 大学毕业设计 I 20122012 届毕业设计任务书届毕业设计任务书 一、一、课题课题名称：知名称：知识竞赛抢识竞赛抢答器答器 PLC 设计设

2、计 二、指二、指导导教教师师： ：XXX 三、三、设计设计内容与要求内容与要求 1.课题概述 知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运转快慢的新 型电器。实现抢答器功能的方式有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路或模数混合 电路。随着科技的飞速发展，单片机、PLC 的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制 检测技术的不断更新。用 PLC 进行知识竞赛抢答器设计，其控制方便，灵活，只要改变输 入 PLC 的控制程序，便可改变竞赛抢答器的抢答方案。 2.设计内容与要求 设计内容与要求 本设计采用日本三菱公司生产的 FX2N-48MR 型 PLC 作为核心控制器进行四路抢答

3、器的 设计。设计出系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端的分配方案。同时根据知识 竞赛抢答器的控制要求和特点，确定 PLC 的输入输出分配，并进行现场调试。知识竞赛抢 答器的控制要求如下： （1）知识竞赛抢答器能使 4 个队同时参加抢答。 （2）设裁判队为裁判台，参赛队为参赛台。裁判台设有蜂鸣器和裁判灯，并且设有裁 判台开始按钮和裁判台复位按钮；参赛台设有参赛台抢答按钮以及参赛台灯。 （3）知识竞赛抢答器能适合以下比赛规则：出题后，各队抢答必须在裁判说出“开始” 并按下裁判台的开始按钮后 15S 内抢答，并由数码管显示时间。如提前抢答，抢答器发出 “违规”信号。15S 时间到，如无队抢答，

4、则抢答器给出时间已到信号，该题作废。在有 队抢答的情况下，则抢答器发出“抢答”信号，数码管开始计时，并由数码管显示出抢到 题的参考队号，抢到题的队必须在 30S 内答完题，如 30S 内未答完，则作超时处理。 （4）灯光与蜂鸣器信号的意义如下： 蜂鸣器叫（响 1S）+某台灯亮，由某参赛队正常抢答。 蜂鸣器叫（响 1S）+某台灯亮+裁判台灯亮，某参赛队违规。 蜂鸣器叫（响 1S）+裁判台灯亮，无人抢答或答题超时。 （5）在某个题结束后，裁判员按下台上的复位按钮，抢答器恢复原来的状态，为下一 轮抢答作好准备。 （6）各输出端口统一采用直流 24V 电源。 毕业设计论文要求： XXX 大学毕业设计

5、II （1）提出选题的初步设想和研究目的； （2）收集、整理与毕业设计有关领域的信息资料； （3）完成本毕业设计电路原理图设计； （4）完成本毕业设计程序流程图和梯形图控制程序设计； （5）完成软件和硬件系统的调试，功能指标达到技术要求； （6）按要求撰写毕业设计说明书 3.设计课题的特点与目的 （1）通过毕业设计培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识、基本技能进行分析 和解决实际问题的能力 （2）使学生受到 PLC 系统开发的综合训练，达到能够进行 PLC 系统设计和实施的目的 （3）掌握知识竞赛抢答器的工作原理和设计思路 四、四、设计设计参考参考书书 工业可编程控制器的现状与发展趋势 航

6、天技术与民品 PLC的编程方法与工程应用 重庆大学出版社 主编 廖常初 机床电气自动控制 重庆大学出版社 主编 陈远龄 可编程控制器原理及应用 华南理工大学出版社 主编 钟肇新 可编程控制器原理及应用(三菱机型) 电子工业出版社 主编 高勤 三菱 FX PLC 使用手册 三菱公司 流行PLC实用程序及设计 西安电子科技大学出版社 主编 贺哲荣 可编程控制器使用教程 电子工业出版社 主编 王红 现代电气控制及 PLC 应用技术 航空航天大学出版社 主编 王永华 可编程控制器原理与程序设计 电子工业出版社 主编 谢克明 夏路易 五、五、设计说设计说明明书书要求要求 1封面 2目录 3内容摘要(20

7、0400 字左右，中英文) 4引言 5正文（设计方案比较与选择，设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明 及特点） 6结束语 7附录(参考文献、图纸、材料清单等) 六、六、毕业设计进毕业设计进程安排程安排 第 1-2 周：资料准备与借阅，了解课题思路，设计要求说明及课题内容辅导。 XXX 大学毕业设计 III 第 3-8 周：进行毕业设计，完成说明书初稿。 第 9 周：检查，了解设计完成情况。 第 10 周：根据检查情况进行修改、优化，完成说明书。 毕业答辩与综合成绩评定时间待定。 七、七、毕业设计毕业设计答答辩辩及及论论文要求文要求 1、 毕业设计答辩要求 答辩前三天，每个学生应按时将

8、毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交 指导教师审阅，由指导教师写出审阅意见。 学生答辩时对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，所采用 的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。 答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计与计算 方法、实验方法、测试方法，鉴别学生独立工作能力、创新能力。 2、 毕业设计论文要求 文字要求:说明书要求打印(除图纸外)，不能手写。文字通顺，语言流畅，排版合理， 无错别字，不允许抄袭。 图纸要求:按工程制图标准制图，图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑， 尺寸标注规范，文字注释必须

9、使用工程字书写。 曲线图表要求：所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画，必须 按国家规定的标准或工程要求绘制。 XXX 大学毕业设计 IV 摘摘 要要 本设计介绍运用三菱 FX2N 系列 PLC 对知识竞赛抢答器的控制,阐述了控制 方案。实现抢答器功能的方式有多种，可以采用早期的模拟电路、数字电路、 单片机控制电路或传统控制电路，近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC 的应用不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。可编程控 制器由于其优良的控制性能，极高的可靠性，在各行各业中的应用日益广泛普 及。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学

10、校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用，为竞赛增添 了刺激性、娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活，并且给人的视觉效 果非常好，是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。 本设计采用本三菱公司生产的 FX2N-48MR 型 PLC 作为核心控制器进行四路 抢答器系统的设计，并且设计出了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输 出端子的分配方案。同时根据知识竞赛抢答器的控制要求和特点,确定 PLC 的 输入输出分配,并进行现场调试。 关键词关键词:PLC 知识竞赛抢答器 PLC 程序设计 XXX 大学毕业设计 V ABSTRACT This design using

11、 mitsubishi FX2N series PLC is introduced to knowledge competition vies to answer first device control, this paper expounds the control plan. Realize the function of vies to answer first there are many means, can use the early analog circuits, digital circuit, SCM control circuit or traditional cont

12、rol circuit, in recent years, with the rapid development of science and technology, the application of single chip microcomputer and PLC constantly to the deepening, and push the traditional control test technology constantly updated. PLC control because of their excellent performance, high reliabil

13、ity, in all walks of life has been used increasingly in popularity. For the which are widely used in television vies to answer first, business, enterprise or business the trade union organization, clubs and schools, and other units organized all kinds of knowledge, technology competition and cultura

14、l activities when make vies to answer first with, for the competition added excitant, entertainment, and, to some extent, rich peoples spare life, and to give the visual effect is very good, is to develop the quality education units, spiritual civilization, recreational activities for products. The

15、design USES this mitsubishi company produces the FX2N-48 MR type PLC as core controller for the four road vies to answer first the inverter system design, and designed a system structure, procedures instructions, ladder diagram and the scheme of the input and output terminals. At the same time accor

16、ding to the knowledge competition vies to answer first device control requirements and characteristics, and determine the PLC input and output distribution, and commissioning. Keywords: PLC knowledge competition vies to answer first device PLC program design XXX 大学毕业设计 VI 目目 录录 第第 1 1 章章 绪论绪论-1 1.11

17、.1 课题研究背景课题研究背景-1 1.21.2 课题研究内容课题研究内容-1 第第 2 2 章章 整体方案的选择整体方案的选择-3 2.12.1 整体功能介绍整体功能介绍-3 2.22.2 可编程控制器概论可编程控制器概论-3 第第 3 3 章章 硬件电路设计硬件电路设计-7 3.13.1 控制特点分析控制特点分析-7 3.23.2 流程图流程图-7 3.33.3 PLCPLC 与七段与七段 LEDLED 显示器连接设计显示器连接设计 -7 3.43.4集成七段显示译码器集成七段显示译码器 CC4511CC4511 与集成计数器与集成计数器 74LS19274LS192 的介绍的介绍-9 3

18、.53.5 74LS1474LS14 六反相器六反相器 -12 3.63.6 IOIO 分配分配 -13 第第 4 4 章章 软件设计软件设计-15 4.14.1 PLCPLC 梯形图梯形图 -15 4.24.2 程序设计要求分析和编程元件选取程序设计要求分析和编程元件选取-15 4.34.3 语句表语句表-19 4.44.4 梯形图程序分析梯形图程序分析-22 第第 5 5 章章 模拟运行和调试过程模拟运行和调试过程-29 5.15.1 模拟调试模拟调试-29 5.25.2 现场调试现场调试-30 心得体会心得体会-32 参考文献参考文献-33 XXX 大学毕业设计 1 第第1章章 绪论绪论

19、 1.11.1 课题研究背景课题研究背景 目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采用模拟电路、 数字电路、单片机或者 PLC 芯片、计算机控制系统等四类产品。对于采用模拟 电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，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其功能的升级换代。对于计算机控制系统来 说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必 须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。而对于科技飞速发展 的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不

20、断更新， 并鉴于其本身具有的优点，以 PLC、单片机为核心的部件成为主流。 传统的普通抢答器主要存在一下缺点： 1. 在一次抢答过程中，当出现超前违规抢答时，只能处理违规抢答信号， 而对没有违规的有效信号不能进行处理，因而使该次抢答过程变为无效。 2. 当有多个违规抢答时，优先编码电路只能选择其中一个，或利用抢答电 路电子元件的“竞争”选择其中一个。对于后者由于抢答电路制作完毕后电子 元件被固定，各路抢答信号的“竞争”能力也被固定，因而本质上也有优先权。 普通抢答器存在不公平性。 3. 当有多个违规抢答时，普通抢答器只能“抓住”其中一个违规者。因而 出现了“漏洞” 。 现在大多抢答器都是以 P

21、LC、单片机为控制核心的智能抢答器，它对采样 获得的各种抢答信号进行分析。但仅有抢答功能的抢答器已经不能满足当今社 会的需要。该设计不但有抢答功能，而且还有一个计分系统，能分别对四个选 手进行计分，并能够对分数进行加、减。带计分功能的智能抢答器将会取代一 般的智能抢答器，更好的服务于社会。 1.21.2 课题研究内容课题研究内容 系统设计主要包括硬件和软件两大部分，依据控制系统的工作原理和技术 性能，将硬件和软件分开设计。硬件设计部分包括电路原理图、合理选择元器 件、绘制线路图，然后对硬件进行调试、测试，以达到设计要求。软件设计部 分，首先在总体设计中完成系统总框图和各模块的功能设计，拟定详细

22、的工作 计划；然后进行具体设计，包括各模块的流程图，选择合适的编程语言和工具， XXX 大学毕业设计 2 进行代码设计等；最后是对软件进行调试、测试，达到所需功能要求。 在系统设计中设计方法的选用是系统设计能否成功的关键。硬件电路是采 用结构化系统设计方法，该方法保证设计电路的标准化、模块化。硬件电路的 设计最重要的选择可编程的 PLC，并确定与之配套的外围芯片，使所设计的系 统既经济又高性能。硬件电路设计还包括输入输出接口设计，画出详细电路图， 标出芯片的型号、器件参数值，根据电路图在仿真机上进行调试，发现设计不 当及时修改，最终达到设计目的。软件设计的方法与开发环境的选取有着直接 的关系，

23、本系统由于是采用三菱 FX 可控制编程。此编程工具更有可靠、可拓展、 可维护性。并且 PLC 的操作采用触摸式操作终端，人机界面，全屏显示，上面 设计了很详尽的操作指南，即使第一次使用，也能根据提示顺利操作，这就降 低了对操作人员的要求，一般工人也能很快掌握。另外，一旦系统发生故障， 画面自动切换到故障提示画面，提示故障原因和排除方法。甚至可以显示故障 在机器上的位置，维修人员可以根据提示很快排除故障。 XXX 大学毕业设计 3 第第 2 章章 整体方案的整体方案的选择选择 2.12.1 整体功能介绍整体功能介绍 知识竞赛抢答器，顾名思义就是用于比赛时，跟对手比反应时间，思维运 转快慢的新型电

24、器。随着社会科技技术的不断发展，它的应用场合也随之增加； 技术含量大大提升；更加方便可靠。目前，形式多样、功能完备的抢答器已广 泛应用于电视台、商业机构、学校及企事业单位，它为各种竞赛增添了刺激性、 娱乐性，在一定程度上丰富了人们的业余生活。用 PLC 进行知识竞赛抢答器设 计，其控制方便，灵活，只要改变输入 PLC 的控制程序，便可改变竞赛抢答器 的抢答方案。 2.22.2 可编程控制器概论可编程控制器概论 可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电 器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高， 使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。

25、可编程控制器 (Programmable Logic Controller)即 PLC。现已广泛应用于工业控制的各个领 域。他以微处理为核心，用编写的程序不仅可以进行逻辑控制，还可以定时， 计数和算术运算等，并通过数字量和模拟量的输入/输出来控制机械设备或生产 过程。美国电气制造商协会经过 4 年调查，与 1980 年将其正式命名为可编程控 制器（Programmable Controller） ，简写为 PC。后来由于 PC 这个名称常常被 用来称呼个人电脑（Personal Computer） ，为了区别，现在也把可编程控制器 称为 PLC。 1.PLC 的简介 国际电工委员会（IEC）于

26、 1987 年对 PLC 定义如下。 PLC 是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是 带有存储器，可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、 顺序控制、定时、计数和算术等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控 制各种类型的机械和生产过程。PLC 及其有关的外围设备，都应按易于与工业 控制系统形式一体，易于拓展其功能的原则设计。 事实上，PLC 就是以嵌入式 CPU 为核心，配以输入，输出等模块，可以方 便的用于工业控制领域的装置。PLC 与机器人，计算机帮助设计与制造一起作 为现代工业的三大支柱。 2. PLC 的特点 XXX 大学毕业设计 4 (1)抗

27、干扰能力强，可靠性高 继电接触器控制系统虽具有较好的抗干扰能 力，但使用了大量的机械触头，使设备连线复杂，由于器件的老化、脱焊、触 头的抖动及触头在开闭时受电弧的损害大大降低了系统的可靠性。传统的继电 器控制系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器。由于触点接触不良，容 易出现故障，PLC 用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入 和输出有关的少量硬件，接线可减少互继电器控制系统的 1/10-1/100，因触 点接触不良造成的故障大为减少。 而 PLC 采用微电子技术，大量的开关动作由无触点的电子存储器件来完成， 大部分继电器和复杂的连线被软件程序所取代，故寿命长，可靠性大大提高。

28、 微机虽然具有很强的功能，但抗干扰能力差，工业现场的电磁波干扰，电 源波动，机械振动，温度和湿度的变化，都可能使一般通用微机不能正常工作。 而 PLC 在电子线路、机械结构以及软件结构上都吸收了生产控制经验，主要模 块均采用了大规模集成电路，I/O 系统设计有完善的通道保护与信号调理电路； 在结构上对耐热、防潮、抗震等都有精确的考虑；在硬件上采用隔离、屏蔽、 滤波、接地等抗干扰能力，目前个生产厂家生产的 PLC，平均无故障时间都大 大超过了 IEC 规定的 10 万小时，有的甚至达到了几十万小时。 (2)控制系统结构简单、通用性强、应用灵活 PLC 产品均成系列化生产， 品种齐全，外围模块品种

29、也多，可有各种组件灵活组合成各种大小和不同要求 的控制系统。在 PLC 构成的控制系统中，只需在 PLC 的端子上接入相应的输入、 输出信号线即可，不需要诸如继电器之类的物理电子器件和大量而有繁杂的硬 件接线线路。当控制要求改变，需要变更控制系统功能时，可以用编程器在线 或离线修改程序，修改接线量很小。同一个 PLC 装置有、用于不同的控制对象， 只是输入、输出组件和应用软件不同而已。 (3)编程方便，易于使用 PLC 是面向用户的设备，PLC 的设计者充分考虑 到现场工程技术人员的技能和习惯，PLC 程序的编制，采用梯形图或面向工业 控制的简单指令形式。梯形图与继电器原理图相类似，直观易懂，

30、容易掌握， 不需要专门的计算机知识和语言，深受现场电气技术人员的欢迎。 (4)功能完善，扩展能力强 PLC 中含有数量巨大的用于开关量处理的继电 器类软件，可轻松地实现大规模的开关量逻辑控制，这是一般的继电器控制所 不能实现的。PLC 内部具有许多控制功能，能方便地实现 D/A、A/D 转换及 PID 运算，实现过程控制、数字控制等功能。PLC 具有通信联网功能，他不仅可以 控制一台单机，一条生产线，还可以控制一个机群，许多生产线。他不但可以 进行现场控制，还可以用于远程控制。 XXX 大学毕业设计 5 (5)PLC 控制系统设计、安装、调试方便 PLC 中相当于继电器系统中的中 间继电器、时

31、间继电器、计数器等“软元件”数量巨大，硬件齐全，且为模块 化积木式结构，并已商品化，故可按性能、容量（输入、输出点、内存大小） 等选用组装。又由于用软件编程取代了硬接线实现控制功能，使安装接线量大 大减小，设计人员只要一台 PLC 就可进行控制系统的设计可在实验室进行模拟 调试。而继电接触器系统需要在现场调试，工作量很大且繁难。 PLC 控制系统的工作状态状态、通信状态、异常状态和 I/O 点的状态均有 显示。工作人员通过他可查出故障原因，便于迅速处理，及时排除。 (6)结构紧凑 体积小、重量轻，易于实现机电一体化。 由于以上特点，使得 PLC 获得极为广泛的应用。 图 2-1 PLC 的结构

32、图 3.可编程序控制器的组成 可编程控制器的硬件结构都大体相同。主要由中央处理器（CPU）存储器 （RAMROM）、输入输出器件(IO)接口、电源及编程设备几大部分构成。如图 2-1 所示。 (1)中央处理器(CPU)：中央处理单元（CPU）一般由控制器、运算器和寄 存器组成，这些电路都集成在一个芯片上。 CPU 的主要功能：从存储器中读取 指令、执行指令、顺序取指令和处理中断。 (2)存储器：存储器分为只读存储器 ROM 和随机存储器 RAM 两大类， (3)输入接口电路：开关量输入接口可以分为：直流输入单元、交流输入单 元、交直流输入单元其作用是：把现场的开关量信号变成 PLC 内部处理的

33、标准 XXX 大学毕业设计 6 信号模拟量输入接口可以分为：电压信号、电流信号。其作用是：把现场连续 变化的模拟量标准信号转换成适合 PLC 内部处理的由若干位二进制数字表示的 信号 (4)输出接口电路：开关量输出接口可以分为：继电器型、 晶体管型 、可 控硅型。其作用是：把 PLC 内部的标准信号转换成现场执行机构所需的开关量 信号。模拟量输出接口的作用是：将 PLC 运算处理后的数字量信号转换为模拟 量输出，以满足生产过程现场连续控制信号的需求。 (5)电源：可编程控制器的电源包括为可编程控制器各工作单元供电的开关 电源及为掉电保护电路供电的后备电源，后者一般为电池。 (6)外部设备 编程

34、器：可编程控制器的特点是程序可变更，可方便地加载程序，也可以 方便地修改程序。编程设备就成了可编程控制器不可缺少的设备。可编程控制 器设备的编程设备一般有二类。一类是专用的编程器，有手持的，也有台式的， 也有的可编程控制器机身上自带编程器。其手持式编程器携带方便适合工业现 场应用。另一类是个人计算机,在个人计算机上运行相关编程软件即可完成编程 任务。借助软件编程比较容易，一般编好以后再下载到可编程控制器中去。 其他外部设备:PLC 还可以配设盒式磁带机、打印机、EPROM 写入器、高分 辨率大屏幕彩色图形监控系统等其他一些外部设备。 XXX 大学毕业设计 7 第第 3 章章 硬件硬件电电路路设

35、计设计 3.13.1 控制特点分析控制特点分析 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） ，十七个 输出信号即五个台灯（5 个） 、一个蜂鸣器（1 个） 、三个数码管（11 个） 。系统 控制结构框图如下图 3-1 所示： 3-1 系统控制结构框图 3.23.2 流程图流程图 当裁判按下开始按钮时，四个参赛对处于抢答状态，假如是一号参赛队先 抢到题目，PLC 先判断抢答是否成功，若成功，则进行下一部看是否在规定的 抢答时间

36、内答题，若在规定时间内，则答题结束；若超时，则提示裁判；如果 抢答没有成功，则判断是否抢答犯规，若法规，某法规台灯亮，裁判台灯亮出 指令。如图 3-2 所示。 3.33.3 PLCPLC 与七段与七段 LEDLED 显示器连接设计显示器连接设计 1.LED 数码管的结构及主要特性 （1）LED 数码管的结构 LED 数码管是由发光二极管构成的，亦称半导体数码管。将条状发光二极 管按照共阴极（负极）或共阳极（正极）的方法连接，组成“ 8”字，再把发 光二极管另一电极作笔段电极，就构成了 LED 数码管。若按规定使某些笔段上 XXX 大学毕业设计 8 的发 3-2 流程图 光二极管发光，就能显示从

37、 09 的一系列数字。 常见 LED 数码管的外形及内部结构如图 3-3 所示：分别为共阳极结构与共 阴极结构，ag 是 7 个笔段电极，DP 为小数点。 (2)LED 数码管的主要特性 工作电压 1.55V，一般为 1.52.5V，工作电流 510mA，高亮度管可 在低电压和小电流（1mA 左右）条件下工作。 单色性好，亮度高、高频特性优良，发光响应时间非常短，通常小于 0.1us，工作温度范围为-30+80，使用寿命可达 5M 小时以上。 LED 数码管每笔画工作电流 I 在 510mA 之间，若电流过大会损坏数码 管，因此必须加限流电阻。 XXX 大学毕业设计 9 图 3-3 常见 LE

38、D 数码管的外形及内部结构 2. PLC 与七段数码管直接连接阻值计算 根据 LED 数码管每笔画工作电流 I 在 510mA 之间，若电流过大会损坏数 码管，因此必须加限流电阻，其阻可按下式计算 R=（V0-V1）/I 其中 V0 为加在 LED 两端上的电压，V1 为 LED 数码管每笔划压降（约为 2V） 。 3.43.4集成七段显示译码器集成七段显示译码器 CC4511CC4511 与集成计数器与集成计数器 74LS19274LS192 的介绍的介绍 在四路抢答器硬件接线中，为了使数码管显示出我们想要的东西，加入这 两个芯片，可实现计数和计时的功能。 1.集成七段显示译码器 CC451

39、1 为 COMS 集成七段显示译码器，具有锁存、译码、驱动功能。其引 脚名称如图 3-4 所示，为灯测试端，为灯熄灭端，LE 为锁存使能端。LTBI 七段显示译码器 CC4511 的真值表 3.1 当=0（底电平有效）时，所有字LT 段发光，实现灯测试功能；当=0，=0（低电平有效）时，所有字段熄灭，LTBI 实现消隐功能；当和均为高电平时，CC4511 实现 BCD 译码显示功能，此LTBI 时，锁存使能端 LE 信号决定译码器显示内容；当 LE=0 时，显示该时刻输入的 BCD 码相对应的字符，但只能显示字符“0”“9” ；当 LE=1 时，显示 LE 上跳 时锁存入 CC4511 内锁存

40、器的 BCD 码字符。 利用 CC4511 的锁存功能，多个七段译码器可以实现数据线共享，能直接驱 动数码管发光。 XXX 大学毕业设计 10 图 3-4CC4511 引脚图 表 3.1 CC4511 的真值表 输入输出 LE BILTD C B Aa b c d e f g 显 示 0 1 10 0 0 01 1 1 1 1 1 00 0 1 10 0 0 10 1 1 0 0 0 01 0 1 10 0 1 01 1 0 1 1 0 12 0 1 10 0 1 11 1 1 1 0 0 13 0 1 10 1 0 00 1 1 0 0 1 14 0 1 10 1 0 11 0 1 1 0

41、1 15 0 1 10 1 1 00 0 1 1 1 1 16 0 1 10 1 1 11 1 1 0 0 0 07 0 1 11 0 0 01 1 1 1 1 1 18 0 1 11 0 0 11 1 1 0 0 1 19 0 1 1 1 1 1 1 18 0 1 0 0 0 0 0 0 0 无 1 1 1 其它输出见 LE 2. 集成计数器 74LS192 74LS 是同步可拟计数器，具有双时钟输入，病具有清除和置数等功能。其 引脚图如图3-5所示。 XXX 大学毕业设计 11 图 3-5 74LS192 引脚图 表 3.2 74LS192 真值表 输入输出 MR PL CPU CPD P

42、3 P2 P1 P0 Q1 Q2 Q3 Q4 10000 00dcbadcba 011加计数 011减计数 其中 D0-D3:并行数据输入端 Q0-Q3：数据输出端； CPU：加法计数脉冲输入端； CPD：减法计数脉冲输入端； RD：异步置 0 端（高电平有效） ； LD：置数控制端（低电平有效） ； C：加法计数时，进位输出端（低电平有效） ； B：减法计数时，借位输出端（低电平有效） 其中输入输出表如表 3.2 所示，时序图如图 3-6 所示。 XXX 大学毕业设计 12 图 3-6 74LS192 时序图分析 用两个 74LS192 可以实现 100 进制计数器如图 3-7 所示，计数开

43、始时，先 在 MR 端输入一个正脉冲，此时两个计数器均被置为 0 状态。此后在 PL 端输入 “1” ，MR 端输入“0” ，则计数器处于计数状态。 在个位的 74LS192(1)的端逐个输入计数脉冲 CP，个位的 74LS192 开始 U 进行加法计数。在第 10 个脉冲上升沿到来后，个位 74LS192 的状态从 10010000，同时其进位输出 TCD 从 01。 此上升沿使十位的 74LS192（2）从 0000 开始计数，直到第 100 个 CP 脉冲 作用后，计数器 1001 1001 恢复为 0000 0000，完成第一次计数循环。 XXX 大学毕业设计 13 图 3-7 100

44、 进制计数器 3.53.5 74LS1474LS14 六反相器六反相器 在外部接线中还要用到一些逻辑非门器件，在这里选取了三个 74LS14 六反 相器，在外部接线中为了接线方便没有作为整体画出来，而是用非门逻辑符号 代替，反相器就是将信号进行处理使其输出相反的信号，比如输入是低电平， 那么输出就是高电平。其工作电源额定电压为 5V，输入电流高电平时最大值为 0.4mA，低电平时最大值为 8mA。 74LS14 六反相器有六对相互独立的输入端口和输出端口，其引脚图如图 3- 8 所示。 图 3-8 74LS14 引脚图 A 端为输入端， Y 端为输出端，一片芯片一共6 路。即 1、3、5、9、11、13 为输入端 2、4、6、8、10、12 为输出端，输出 与 输入结果反向。 3.63.6 IOIO 分配分配 为了硬件电路接线方便和程序清晰易读，用 SB5 作为四个参赛队分别用与 之对应号 SB1、SB2、SB3、SB4 设置按钮。SB0 为比赛复位按钮，使下轮比