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文檔簡介

1、河南科技大學畢業(yè)設計說明書(機電一體化工程)地 市: 河南省鄭州市 準考證號: 010210101332 姓 名: 侯亞勇 河南省高等教育自學考試高等教育自學考試畢業(yè)設計任務書一、 題目 PLC控制的籃球比賽計時記分器 二、 本環(huán)節(jié)自 年 月 日起至 年 月 日止三、 進行地點 河南工程學院 內(nèi)容要求1、能記錄整個賽程的比賽時間,并能修改比賽時間、暫停比賽時間。2、能隨時刷新甲、乙兩隊在整個賽程中的比分。3、中場交換比賽場地時,能交換甲、乙兩隊比分的位置。4、比賽時間結(jié)束時,能發(fā)出報警指令。5、共接入12個7段LED顯示器,其中6個用于記錄甲、乙兩隊的分數(shù),每隊3個LED顯示器顯示分數(shù)范圍可達

2、到0999分;4個LED顯示器則用來記錄賽程的時間,其中2個用于顯示分鐘;2個用于顯示秒鐘。賽程計時采用倒計時方式,2個用于顯示,計時范圍可達到099秒鐘。6、為了配合計時器和計分器校正、調(diào)整時間和比分,在設計中設立了7個按鍵。其中4個用于輸入甲、乙兩隊的分數(shù);另外3個則用于完成設置、調(diào)整、啟動和暫停賽程時間等功能。 指導教師:李斌 批準日期: 年 月 日摘 要本設計的內(nèi)在質(zhì)量、功能、及外觀設計符合國際標準,使用戶操作更加簡捷高效、性能更加穩(wěn)定?;@球比賽計時記分器由顯示部分、控制部分、電源部分、外形部分、其他部分組成。通過比賽指定的裁判或指定的工作人員的現(xiàn)場操作,控制比賽節(jié)奏和統(tǒng)計比賽數(shù)據(jù),并

3、通過現(xiàn)場顯示系統(tǒng)將所操作的結(jié)果自動顯示出來。本設計詳細介紹了系統(tǒng)硬件與軟件的設計過程,可根據(jù)實際情況進行分析和修改時間的準確顯示,具有低功耗,可靠性高,安全性及成本低等特點。關鍵詞:計時器;計分器;程序;準確;Abstract(英文摘要) Intrinsic quality of the design, function, and design in line with international standards, allowing users to operate more simple and efficient, more stable performance. Basketball

4、 time scoring device consists of a display part, control part, power supply, form part of the other components. Designated by the referee or match the specified site operation staff to control tempo and statistical game data, and through on-site display of the operating system will automatically dis

5、play the results. The design details of the system hardware and software design process, according to the actual situation analysis and modification time of accuracy showed that with low power consumption, high reliability, safety and low cost. Keywords: timer, scoring devices, procedures, and accur

6、ate. 目 錄摘 要2Abstract(英文摘要)3第一章 籃球比賽計時記分器61.1籃球比賽計時記分器的概念61.2籃球比賽計時記分器的核心(PLC)61.3籃球比賽計時記分器的工作原理7第二章 籃球比賽計時記分器顯示部分的設計與制作82.1二十四秒的設計與制作82.2各隊分數(shù)的顯示與制作82.3剩余時間的顯示與制作8第三章 籃球比賽計時記分器控制部分的設計與制作93.1減一與加一的控制93.2賽程時間的設置93.3開始、暫停與復位的控制93.4電源開關的設計9第四章 籃球比賽計時記分器內(nèi)部電路的設計114.1LED數(shù)碼管114.2LED數(shù)碼管與PLC的連接124.3鎖存器的作用134.4

7、譯碼器的作用13第五章 籃球比賽計時記分器PLC程序的設計145.1 甲乙兩隊分數(shù)的顯示程序及說明145.2時間的顯示程序及說明155.3軟元件說明16致謝18參考文獻19 前言1、圍繞課程設計的內(nèi)容,培養(yǎng)學生查詢相關資料以及文獻檢索的能力,培養(yǎng)學生對新知識新技術(shù)的獨立的學習能力和應用能力;2、培養(yǎng)學生對以往所學知識的綜合運用能力;在理解課堂所講知識的基礎上,提高學生的自學能力;3、培養(yǎng)學生了解并逐步熟悉科學研究的整個過程,養(yǎng)成良好的科學態(tài)度以及實事求是、嚴謹塌實的工作作風;培養(yǎng)學生獨立分析問題和解決問題的科學研究的能力;4、通過本課程設計,培養(yǎng)學生在單片機應用系統(tǒng)的軟、硬件相結(jié)合方面的綜合能

8、力,既要培養(yǎng)學生在軟件編程方面的能力,同時還要培養(yǎng)學生在硬件方面的實踐能力以及綜合調(diào)試等能力。第一章 籃球比賽計時記分器1.1籃球比賽計時記分器的概念籃球比賽計時記分器是一種可以對籃球賽事進行計時記分,并能夠顯示比賽雙方分數(shù)、比賽剩余時間、比賽節(jié)數(shù)、二十四秒的器材。本設計適合在各種規(guī)模的體育場館使用,完全可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的用鐘表計時的方法,稍加改動也可以用于其他球類比賽,是體育器材向智能化發(fā)展的一個實例?;@球比賽計時記分器由顯示部分、控制部分、系統(tǒng)程序部分、其他部分組成。1.2籃球比賽計時記分器的核心(PLC)市面上的籃球比賽計時記分器都以單片機為核心的基本元件。在本設計中考慮到單片機的內(nèi)部程序難

9、于編寫,實用性能各方面相對于來說較差。所以選用為本設計的核心?;@球比賽計時記分器的核心是可編程控制器(programmable logic controller),簡稱。它是在集成電路、計算機技術(shù)基礎上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)控制設備。PLC主要特點:結(jié)構(gòu)靈活不受環(huán)境的限制,有電即可組建網(wǎng)絡,同時可以靈活擴展接入端口數(shù)量,使資源保持較高的利用率,在移動性方面可與WLAN媲美。 傳輸質(zhì)量高、速度快、帶寬穩(wěn)定可以很平順的在線觀賞 DVD 影片,它所提供的14Mbps帶寬可以為很多應用平臺提供保證。最新的電力線標準HomePlugAV傳輸速度已經(jīng)達到了200Mbps;為了確保QoS,HomePlug

10、AV采用了時分多路訪問(TDMA)與帶有沖突檢測機能的載體偵聽多路訪問(CSMA)協(xié)議,兩者結(jié)合,能夠很好地傳輸流媒體。范圍廣無所不在的電力線網(wǎng)絡也是這種技術(shù)的優(yōu)勢。雖然無線網(wǎng)絡可以做到不破墻,但對于高層建筑來說,其必需布設N多個AP才能滿足需求,而且同樣不能避面信號盲區(qū)的存在。而電力線是最基礎的網(wǎng)絡,它的規(guī)模之大,是其他任何網(wǎng)絡無法比擬的。由此,運營商就可以輕松地把這種網(wǎng)絡接入服務滲透到每一處有電力線的地方。這一技術(shù)一旦全面進入商業(yè)化階段,將給互聯(lián)網(wǎng)普及帶來極大的發(fā)展空間。終端用戶只需要插上電力貓,就可以實現(xiàn)因特網(wǎng)接入,電視頻道接收節(jié)目,打電話或者是可視電話。低成本充分利用現(xiàn)有的低壓配電網(wǎng)絡

11、基礎設施,無需任何布線,節(jié)約了資源。無需挖溝和穿墻打洞,避免了對建筑物、公用設施、家庭裝潢的破壞,同時也節(jié)省了人力。相對傳統(tǒng)的組網(wǎng)技術(shù),PLC 成本更低,工期短,可擴展性和可管理性更強。目前國內(nèi)已開通電力寬帶上網(wǎng)的地方,其包月使用費用一般為50-80元/月左右,這樣的價格和很多地方的ADSL包月相持平。 適用面廣PLC作為利用電力線組網(wǎng)的一種接入技術(shù),提供寬帶網(wǎng)絡“最后一公里”的解決方案,廣泛適用于居民小區(qū),酒店,辦公區(qū),監(jiān)控安防等領域。它是利用電力線作為通信載體,使得 PLC 具有極大的便捷性,只要在房間任何有電源插座的地方,不用撥號,就立即可享受 4.545Mbps 的高速網(wǎng)絡接入,來瀏覽

12、網(wǎng)頁撥打電話,和觀看在線電影,從而實現(xiàn)集數(shù)據(jù)、語音、視頻,以及 電力于一體的“四網(wǎng)合一”。由于它具有控制功能強、可靠性高、配置靈活、體積小、重量輕以及使用方便等優(yōu)點,目前在我國已廣泛地應用于自動化控制的各個領域。PLC的編程語言目前最為常用的是梯形圖,其程序通俗易懂,編程直觀方便。其工作原理是建立在計算機的基礎上的。但是,為了保證能在工業(yè)環(huán)境下可靠地使用,同時考慮到面向的控制對象與實際使用、維修方面的需要,PLC有較多的接口器件、特定的系統(tǒng)程序,因此,不但外形與通用計算機有較大的差別,其實用方法、編程語言、工作過程也與其他的計算機控制系統(tǒng)有較大的區(qū)別。由于PLC具備如下特點:最大范圍的包容了標

13、準特點、程式執(zhí)行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊,它可以為你的工廠自動化應用提供最大的靈活性和控制能力。1.3籃球比賽計時記分器的工作原理 基于PLC的籃球計分器由PLC完成數(shù)據(jù)的輸入和運算和保存,由其輸出端口輸出各種顯示數(shù)據(jù)、鎖存信號和比賽信號,外部電子線路負責數(shù)據(jù)的顯示譯碼、鎖存和驅(qū)動,由LCD顯示屏顯示,24伏電源負責為整個系統(tǒng)供電?;@球比賽計時記分器的PLC程序,通過控制部分來記錄整個賽程的比賽時間、雙方比賽分數(shù)、節(jié)數(shù)?;@球比賽記分器能記錄整個賽程的比賽時間, 并能修改比賽時間,暫停比賽時間;能隨時刷新兩隊在整個比賽中的比分;進攻方在二

14、十四秒內(nèi)必須有一次投籃動作,否則會發(fā)出報警;比賽結(jié)束時能發(fā)出報警。第二章 籃球比賽計時記分器顯示部分的設計與制作籃球比賽計時記分器的顯示部分分析:籃球比賽計時記分器的顯示部分共接入12個7段LED顯示器,其中6個用于記錄甲、乙兩隊的分數(shù),每隊3個LED顯示器顯示分數(shù)范圍可達到0999分;4個LED顯示器則用來記錄賽程的時間,其中2個用于顯示分鐘;2個用于顯示秒鐘。賽程計時采用倒計時方式,計時范圍可達到099分鐘;4個用于顯示二十四秒的倒計時,其中2個用于顯示秒鐘。2.1二十四秒的設計與制作二十四秒的顯示由2個LED顯示器來顯示,根據(jù)實際需要只讓它顯示二十四及二十四以下的數(shù),既可以減少的輸出端的

15、點數(shù),只需2點,又可以減少制作時間。2.2各隊分數(shù)的顯示與制作各隊分數(shù)都由3個LED顯示器來顯示,分數(shù)顯示范圍0-999分,可以滿足比賽分數(shù)的需要,但是根據(jù)比賽的實際情況,籃球比賽的分數(shù)不會超過分,所以兩隊分數(shù)的百位上只需點。分數(shù)的LED顯示器在設計考慮到分數(shù)的關鍵性,將單個數(shù)字的大小定位在210*297,每段由20個發(fā)光二極管組成。2.3剩余時間的顯示與制作籃球比賽計時記分器用4個LED顯示器來顯示比賽的時間,其中2個顯示分鐘,2個顯示秒鐘,計時范圍0-99分鐘,可以滿足比賽分數(shù)的需要。根據(jù)籃球比賽的規(guī)定,單節(jié)比賽為分鐘,即:。分鐘十位的上為“”和“”,在上的輸出端只需2個。根據(jù)設計的需要,

16、每段由10個發(fā)光二極管組成,可以節(jié)約能源。第三章 籃球比賽計時記分器控制部分的設計與制作籃球比賽計時記分器的控制部分分析:籃球比賽計時記分器的控制部分為了配合計時器和計分器校正、調(diào)整時間和比分,在設計中設立了7個按鍵。其中4個用于輸入甲、乙兩隊的分數(shù);另外3個則用于調(diào)整、啟動和暫停賽程時間等功能。3.1減一與加一的控制我們都知道,籃球比賽的得分有三個因素:三分線外得分即為3分;三分線內(nèi)得分即為2分,罰球得分即為1分。本設計用K1、K2、K3、K4四個鍵對兩隊進行加分或者減分。比賽分數(shù)的刷新控制:K1鍵:完成甲對加1分操作;K2鍵:完成甲對減1分操作;K3鍵:完成乙對加1分操作;K4鍵:完成乙對

17、減1分操作。3.2賽程時間的設置本設計用K5、K6兩個鍵對比賽時間進行設置,用K5設置時間的分鐘,用K6設置時間的秒鐘。 3.3開始、暫停與復位的控制本設計用K7、K8、K9三個鍵對時間的計時進行控制。若裁判吹響開始哨聲時,則應立即按下按鍵K7,表示賽程開始,并且比賽的剩余時間和二十四秒開始計時。若裁判吹響暫停哨聲時,則應立即按下按鍵K8,表示賽程暫停,并且比賽的剩余時間和二十四秒暫停計時。若一方取得球權(quán)時,二十四秒倒計時復位計時,則應按下按鍵K9,表示賽程的球權(quán)轉(zhuǎn)讓。3.4電源開關的設計本設計用K10鍵作為電源開關,對整個系統(tǒng)的電源進行通斷。用220V的交流電源通過變壓器變出5V、6V、9V

18、、12V以及其他直流電源供整個系統(tǒng)的使用。如圖3.4所示。第四章 籃球比賽計時記分器內(nèi)部電路的設計4.1LED數(shù)碼管籃球比賽記分器系統(tǒng)中常用到LED數(shù)碼管作為輸出顯示設備。LED數(shù)碼管顯示器具有電壓低、耐振動、壽命長、顯示清晰、亮度高、配置靈活、等特點,基本上能滿足本應用系統(tǒng)的需要。LED 數(shù)碼管 是利用 LED 構(gòu)成顯示數(shù)碼的筆畫來顯示數(shù)字的。具有較高的亮度,并且有多種顏色可供選擇,故應用相當廣泛。根據(jù)連接方式的不同, LED 數(shù)碼管有共陽極和共陰極兩種連接方式,如圖 2 所示。其中:(1)共陽極連接時,譯碼器必須 輸出低 電平才能驅(qū)動相應的發(fā)光二極管導通發(fā)光。(2)共陰極連接時,譯碼器必須

19、輸出高電平才能驅(qū)動相應的發(fā)光二極管導通發(fā)光。為了防止電流過大而燒壞發(fā)光二極管,通常在每個發(fā)光二極管的電路中還串接有限流電阻。發(fā)光二極管數(shù)碼管的顯示原理較簡單,以共陰極連接方式為例,如要顯示數(shù)字 5 ,則 a 、 f 、 g 、 c 、 d 段加高電平發(fā)光顯示,其余各段均加低電平熄滅。LED數(shù)碼管的主要特性(1)工作電壓1.5-5V,工作電流5-10MA,高亮度可在低電壓和小電流條件下工作。(2)單色性好,亮度高、高頻性優(yōu)良,發(fā)光響應時間非常短,通常小于0.1VS.(3)工作溫度范圍為-30-+80攝氏度,使用壽命可達5M小時以上。(4)LED數(shù)碼管每筆畫工作電流在5MA-10MA之間,若電流過

20、大會損壞數(shù)碼管,因此必須加限流電阻,其電阻可按下式計算 R=(V0-V1)/I其中V0未加在LED兩端上的電壓,V1為LED數(shù)碼管每筆畫壓降(約為2V)。4.2LED數(shù)碼管與PLC的連接FX系列PLC的4只成組七段數(shù)碼管顯示驅(qū)動指令為SEGL,SEGL指令為掃描輸出指令,選通輸出信號為與PLC循環(huán)周期同步的的掃描脈沖。為了能夠使得顯示器正常顯示,應保證掃描脈沖周期大于10MS。帶鎖存七段碼譯碼指令SEGL用于控制一組或兩組4位帶鎖存七段譯碼顯示器,如4.2.2所示。 當一組時,n=0-3,當X0=1時,將D0中的BIN碼轉(zhuǎn)為4位BCD碼(0-9999),并將各位依次分時經(jīng)Y0-Y3送到各自數(shù)碼

21、管,Y4-Y7依次作為各位的選通信號。當兩組時,n=4-7,與一組時類似,當X0=1時,將D0的數(shù)據(jù)傳送到Y(jié)0-Y3,驅(qū)動第一組數(shù)碼管;D1的數(shù)據(jù)傳送到Y(jié)10-Y13,驅(qū)動第二組數(shù)碼管,Y4-Y7依次作為各位的選通信號。4.3鎖存器的作用本設計用74LS373鎖存器對輸出、輸入信號的鎖存。74LS373鎖存器是常用的地址鎖存器芯片,是通過內(nèi)部的上升沿或下降沿對輸出、輸入信號進行處理分析。當輸入端為下降沿時,將對輸入信號鎖存;當輸入端為上升沿時,可以接受輸入信號。工作原理如圖4.3所示。 4.4譯碼器的作用在數(shù)字系統(tǒng)中,譯碼器的功能是將一種數(shù)碼變換成另一種數(shù)碼。譯碼器的輸出狀態(tài)是其輸入變量各種組

22、合的結(jié)果。譯碼器的輸出既可以用于驅(qū)動或控制系統(tǒng)其他部分,也可驅(qū)動顯示器,實現(xiàn)數(shù)字、符號的顯示。譯碼器是一種組合電路,工作狀態(tài)的改變無需依賴時序脈沖。譯碼器可分為數(shù)碼譯碼和顯示譯碼兩大類。其中:顯示譯碼:包括驅(qū)動液晶顯示器( LCD )、發(fā)光二極管 (LED) 、熒光數(shù)碼管等。數(shù)碼譯碼:主要是用來完成各種碼制之間的轉(zhuǎn)換。例如可用來完成 BCD 十進制數(shù)、十進制數(shù) BCD 之間數(shù)制的轉(zhuǎn)換。 第五章 籃球比賽計時記分器PLC程序的設計5.1 甲乙兩隊分數(shù)的顯示程序及說明程序中D200是甲隊分數(shù)寄存器,D201是乙隊分數(shù)寄存器,D204是乙隊分數(shù)乘100的寄存器,D210是乙隊分數(shù)*100+甲隊分數(shù)。程序解釋如下:(1)同時按下X003和X002可以對寄存器D200、D201進行復位;(2)按下X004對甲隊加分,每按一次加1;(3)按下X005對乙隊加分,每按一次加1;(4)按下X006對甲隊減分,每按一次減1;(5)按下X007對乙隊減分,每按一次減1;5.2時間的顯示程序及說明程序中顯示12分鐘D250是時間單元,D260是24秒單元,D300時間秒單元,D301時間十分之一秒位,D305時間分位,D306時間秒,D308是D306*10,D310是D308+D305,D320是二十四秒,D321是二十四秒十分之一位,D325是D321*10,D330是D301+D

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