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课程设计

题目:基于ＰLＣ的抢答器设计

姓　 名 　徐伟 学号２01３03120０２4
系（院）电子电气工程学院班级Ｐ1３电气二班
指导教师贲艳波职称副教授

2０1５年　10月２４日

引言
可编程序控制器（PLC） 是一种新型的通用的自动控制装置，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,是功能加强、编程简单、使用方便以及体积小、重量轻、功耗低等一系列优点。
近年来随着科技的飞速发展，ＰＬC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。在实时检测和自动控制的ＰLC应用系统中，PLＣ往往是作为一个核心部件来使用,仅PLC方面知识是不够的,还应根据具体硬件结构，以及针对具体应用对象特点的软件结合,加以完善。
PLC的应用领域已经拓宽到了各个领域，在日常生活中,智能抢答器广泛的应用于各种竞赛和抢答场合.越来越多的抢答器投入市场,可是大部分的抢答器主要采用的是单片机系统;而单片机系统由于稳定性不高，所以我们设想是否可以利用PLC进行抢答器的设计，所以我们小组针对此次毕业设计进行了软硬件的设计。基于此，我们采用了欧姆龙公司的ＰLＣ 来实现智能抢答器控制系统的设计。
一、可编程控制器的发展史
1。1、可编程控制器的由来
PLＣ早期主要应用于工业控制，但随着技术的发展，其应用领域正在不断扩大 。 可编程控制器（Ｐrogrａmmabｌe Lｏgｉcａl Controｌler）简称PＣ或PLC，是60年代末发明的工业控制器件，是美国数字公司（ＤEC　）为美国通用公司（GＭ）研制开发并成功应用于汽车生产线上,可编程控制器自此诞生.随着计算机技术的飞速发展，PLＣ软硬件水平与规模也发生了质与量的变化，其控制技术也朝着智能化方向不断发展，同时推动了先进制造技术的相应发展。现代PLC已经成为真正的工业控制设备.
1。２、可控制编程器的发展
虽然ＰＬＣ 问世时间不长，但是随着微处理器的出现,大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步,ＰLＣ 也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：
１．早期的ＰLC（60　年代末—70　年代中期)
早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLＣ　多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等.它在硬件上以准计算机的形式出现，在I／O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求.装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC 的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装,体积小,能耗低，有故障指使,能重复使用等。其中PLＣ 特有的编程语言—梯形图一直沿用至今.
２．中期的PLC（70 年代中期-80 年代中后期）
在7０　年代微处理器的出现使PLC　发生了巨大的变化。美国，日本,德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为ＰLＣ 的中央处理单元(CPＵ)。
这样，使PLＣ 得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外,还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量,使各种逻辑线圈的数量增加,还提供了一定数量的数据寄存器,使PLC　得应用范围得以扩大。
３.近期的PＬＣ(80　年代中后期至今）
进入8０ 年代中、后期,由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌,使得各种类型的ＰLＣ 所采用的微处理器的当次普遍提高。而且,为了进一步提高PLC　的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PＬC　软、硬件功能发生了巨大变化。
1．3、可编程控制器的应用
自１969年第一台可控编程控制器问世以来，目前可编程控制器已经成为一种最重要、最普及、应用场合最多的工业控制器。
　PＬC所以被广泛应用,是由它的突出特点和优点的性能分不开的，为了满足工业生产对工业控制设备安全可靠的要求，PＬC采用了微电子技术，大量的开关动作由无触电的的半导体电路来完成，PLＣ选用的电子器件一般是工业机,有的甚至是军用机,平均无故障时间很长。
PLＣ具有良好的环境适应性，可用于十分恶劣的工业现场。再电源瞬间断电的情况下仍可以正常工作,具有很强的的抗空间电磁干扰能力,可以抗峰值高达100０V、脉宽1０us的矩形波空间电磁干扰,具有良好的抗震能力和抗冲击能力。一般对环境温度要求不高，在环境温度-20-65度、相对湿度为３5%－８5％情况下仍可正常工作.
二．可编程控制器的主要原理和组成
2.1、可编程控制器的主要原理
CPU连续执行用户程序、任务的循环序列称为扫描，CPＵ的扫描周期包括读输入、执行程序、处理通信请求、执行CPU自诊断测试及写输出等内容。
PLＣ可被看成是在系统软件支持下的一种扫描设备.它一直周而复始地循环扫描并执行由系统软件规定好的任务.用户程序只是扫描周期的一个组成部分，用户程序不运行时，PＬC也在扫描，只不过在一个周期中去除了用户程序和读输入、写输出这几部分内容。典型的PＬC在一个周期中可完成以下５个扫描过程。
1。自诊断测试扫描过程。为保证设备的可靠性,及时反应所出现的故障,ＰLC都具有自监视功能。自监视功能主要由时间监视器完成.WDT是一个硬件定时器，每一个扫描周期开始前都被复位.WDT的定时可由用户修改,一般在10０~20０ms之间。其它的执行结果错误可由程序设计者通过标志位进行处理。
　２.与网络进行通信的扫描过程。一般小型系统没有这一扫描过程，配有网络的ＰLC系统才有通信扫描过程,这一过程用于PＬC之间及PＬC与上位计算机或终端设备之间的通信。
　3.用户程序扫描过程。机器处于正常运行状态下，每一扫描周期内部包换扫描过程.该过程在机器运行中是可控的，即用户可以通过软件进行设定。用户程序的长短,会影响过程所用的时间。
2。2、可编程控制器的组成部分
PＬＣ与通用计算机没有什么区别,只是一台增强了I/O功能的可与控制对象方便连接的计算机。其完成控制的实质是按一定算法进行Ｉ／Ｏ变换,并将这个变换物理实现,应用于工业现场。
１.输入寄存器
输入寄存器可按位进行寻址,每一位对应一个开关量,其值反映了开关量的状态,其值的改变由输入开关量驱动，并保持一个扫描周期。CＰU可以读其值，但不可以写或进行修改。
2。输出寄存器
输出寄存器的每一位都表明了PLＣ在下一个时间段的输出值，而程序循环执行开始时的输出寄存器的值,表明的是上一时间段的真实输出值.在程序执行过程中，CＰU可以读其值,并作为条件参加控制,还可以修改其值,而中间的变换仅仅影响寄存器的值.只有程序执行到一个循环的尾部时的值才影响下一时间段的输出,即只有最后的修改才对输出接点的真实值产生影响。
３.存储器
存储器分为系统存储器和用户存储器。系统存储器存储的是系统程序，它是由厂家开发固化好了的，用户不能更改，PLC要在系统程序的管理下运行。用户存储器中存放的是用户程序和运行所需要的资源，Ｉ／O寄存器的值作为条件决定着存储器中的程序如何被执行，从而完成复杂的控制功能。
4.CPU单元
CPU单元控制着Ｉ/O寄存器的读、写时序,以及对存储器单元中程序的解释执行工作,是ＰＬC的大脑。
5。其它接口单元
其它接口单元用于提供PＬＣ与其它设备和模块进行连接通信的物理条件。
三、智能抢答器的电路设计
3.1、设计方案和思路
（1）PLC抢答器的控制要求：

一、在主持人按下抢答按钮之前，选手提前抢答则选手桌上的指示灯1或者２闪烁4秒，然后熄灭
二、在主持人按下抢答按钮之后１５秒钟之内,选手未抢答则主持人桌上的指示灯灭，宣布抢答无效.
三、主持人按下抢答按钮以后，其中一个选手先抢答，其桌上的指示灯亮,另一个选手不能抢答桌上的指示灯不亮。
四、选手抢答后必须在40秒钟之内回答完毕，如果在40秒钟内未回答完毕则其桌上的指示灯灭，主持人桌上的指示灯亮，1５秒后自动熄灭。
五、每一次抢答之前主持人按下复位开关，使得各选手桌上的指示灯处于熄灭状态。
六、选手回答正确以后,主持人按下加分按钮，则其对应的选手组计分灯亮一个，回答错误，按下减分按钮，则对应的选手组计分灯灭一个.主持人按下复位按钮以后，加减分指示灯不变化。
基于以上控制要求，我们小组讨论采用以欧姆龙公司的ＰＬＣ为主要控制器.图２—2既是我们的控制流程图。
（２)硬件设计方案，即Ｉ/O配线图
输入设备：S1抢答启动按钮 00000 S2 １号抢答按钮　００0０１
S３ 2号抢答按钮 00002 　 　S4 1号加分按钮 　00003
　 　 S５ 1号抢答按钮 00004 　 　S6　2号加分按钮 　０00０５
S７　2号减分按钮 　 0０00６ 　　 S8　复位按钮 　 ０0007
输出设备:HＬ１ 　 01０00 　 　 HＬ２　 　０1001/01００2 　HL３　 010０3／01004 HL4 　 01005　 ＨL5　 01006 　 　 　HＬ6 　01007
　 　 ＨＬ７ 　01100　 　 　ＨL8 0１10１ HL9 　 ０1102 　
HL10　 　0110３ HL11 ０1104

3.２、软件编程及上机调试过程
　 根据以上设计的I／O配线图,我们用欧姆龙的软件进行的编程。主要采用了欧姆龙的编程软件进行了程序设计,主要加入了时间、计数的程序,其程序见附录一；
在小组的智能抢答器设计过程中,在我们的硬件完成制作以后，我们把程序传入PLC，进行软件调试过程中发现了一下问题：
（1)调试过程中发现硬件与ＰLC接线的时候,输入点和输出点的接线出现了无响应的现象,经过我们小组对硬件的检查，以及查询各方面的资料,最终我们发现时在输入点介入的时候，其公共端的电源接线上出现了差错。经过调试,最后达到了预期的要求。
(2）在小组的硬件设计完成以后，我们把程序传入PＬC中,进行上机调试。
发现在不同的时间段,各个信号灯的状态如下图所示:
序号
10秒后
20秒后
30秒后
HＬ1
正常
正常
闪动
HL2
正常
正常
闪动
HＬ3
正常
正常
闪动
HL4
正常
正常
闪动
HL5
正常
正常
闪动
HL６
正常
正常
闪动
HL7
正常
正常
闪动
ＨL8
正常
正常
闪动
HL9
正常
正常
闪动
HL10
正常
正常
闪动
HL11
正常
正常
闪动
经过小组的讨论，我们最后找到问题的解决方案,经过一段时间的调试，恢复了正常。
３.3、本次设计在实际中的应用
基于普通的抢答器，其准确性总是无法满足现实生活的需求,总是会出现抢答失误的现象,出现抢拍的现象，针对这种现状，我们小组讨论设计了一个智能抢答器控制系统，它的设计可以应用在比较正式的场合，对于设计的准确性进行了调试运行,我们采用了欧姆龙公司的PLC进行控制,编程简单，控制灵活成了本次设计的亮点，可以不断地改进设计的性能。为此，在社会中很受欢迎，而且还可以作为教师的实物教学过程。总之，对于本次设计的完成，有利于控制以后抢答器的发展导向，会向着更优化的发展方向前进。
结论
在这次设计的制作过程中,我们小组的成员不断的设计制作方案,经过多次讨论表决，最后制定出一个实际运行的计划,并把本次设计分为了四个设计阶段:
第一阶段:我们收集相关的资料，把在制作过程中所需要的原件，进行统一整理，以备下一阶段的采购;
第二阶段:针对以上的材料准备，我们分工明细,一起购买在设计中所需要的物件。
第三阶段：在所有的物件都准备齐全以后,我们开始了水箱液位系统的制作过程,我们在陈娜老师的指导下，不断的发现问题，解决问题。最终基本完成了制作任务；
第四阶段：我们整理了与制作相关的资料，对本次制作过程中花费进行了清算,最后全身心的去写作毕业论文。
在本次设计过程中，我们学会了把理论上的知识和实际生活的需求进行了合理的融合，不断的把我们的好的想法和观点,实施于制作过程中。创新源于实际，我们真正的学会了学习，学会了适应社会的发展。老师的悉心指导，让我们从中学到了好多的知识.是我们在书本上无法学到的.

附录一：

青岛滨海学院
毕业设计评阅、评审意见表
专　 业：楼宇智能化工程技术 　　　
学生姓名：王海峰
题 目:PLＣ二路抢答器　 　
指导教师评语：

成绩：
指导教师（签字):
年 月 日
答辩委员会（或答辩小组）评审意见:

成绩:
组长（签字）：
年 　月 日

作者：路线
单位：江南大学物联网工程学院
班级:自动化1303班
学号：１０7０４1３3０5

基于PLＣ的智能家居系统设计
摘要
随着社会的不断发展与进步，人们不断去追求更舒适、方便、高效、安全的生活环境。传统的家居环境只满足了人们最基本的需求，无法满足人们对于家居环境越来越高的要求。由于人们对于高品质生活的追求,且随着计算机技术、网络技术、通信技术、自动化技术的发展，智能家居这种时代的产物应运而生。本文首先介绍了智能家居的概念和国内外的发展现状，随后对智能家居领域涉及到的几项技术进行了初步研究和简单应用，并设计了一套基于PLＣ的智能家居原型系统，为接下来的研究奠定了基础.
国内外对于智能家居的研究有很多，但是多选用单片机和 ARM 作为主控器.智能家居首要解决的问题就是稳定可靠,小型 PLC 相对于单片机和ＡRM 来说更加稳定实用。ＧSM 网络在全国范围内实现了联网与漫游，具备很强的网络能力和广泛的覆盖范围，同时不必另外组建网络，也对用户数量没有限定，资费便宜，外加短信业务的数据传输功能,都使得短信息形式成为智能家居 PＬC 控制系统的首选.本设计运用PLC编程智能控制来实现智能家居，能自主设计控制方式、增加设备和改造控制。设备控制都使用直流继电器,以弱电控制强电,强弱电隔离,使用起来更加方便安全。

关键词智能家居；PLC;ＧSM网络

Abｓｔract
Ｗｉｔｈ the coｎtｉnuous dｅｖelopｍent and ｐrogｒeｓｓ oｆ ｓocｉetｙ， People cｏｎｔｉｎｕe to　ｐｕｒｓue more coｍｆortaｂle, coｎｖeｎiｅnt， effｉcieｎt and ｓaｆｅ ｌiving ｅｎｖironmeｎt． Tｒａｄitｉｏｎaｌ houseｈｏld　ｅｎvironmeｎt only meeｔ　the mｏst ｂasic ｎeeds　of the ｐeopｌｅ。 Iｔ　ｃan’ｔ meeｔ the higher and higｈeｒ rｅqｕirｅｍenｔｓ ｆor　hｏmｅ fｕｒｎｉshing ｅｎvironｍeｎt of pｅｏplｅ.The smaｒt　hｏｍe syｓtｅｍ is iｎveｎted　ａt the ｒiｇｈt　ｍoment， due to　tｈe puｒｓuit ｈigｈ ｑｕaｌitｙ lｉｆｅ　for peopｌe。 It　coｍeｓ　aloｎg wｉｔｈ the development of thｅ comｐuter　tｅｃhnology， netｗｏrk ｔechnology， ｃommuｎicatiｏｎ　technｏlｏgｙ　and ａｕtoｍaｔion tｅchnology。 Thｅ aｒticlｅ　ｆｉrst intｒodｕｃｅｓ thｅ　conceｐt of　sｍaｒt home　and ｄomestiｃ anｄ foreiｇn dｅvelopment　of ｐrｅｓenｔ siｔuatｉon, anｄ theｎ　ｓtudied the fiｅlｄ　oｆ smart　home　inｖｏlvｅｓ ｓeveral technｏlｏｇy anｄ the simｐle　ａppｌｉcatiｏn，　aｎd designs a set of intｅlliｇeｎt　ｈouｓeｈold　protoｔyｐe　ｓｙstｅm ｂaｓed　on　PLC，　ｗhｉch　laid　ｔhe　foundation ｆor the ｎexｔ stｕdy。
Ｔｈｅrｅ ａｒe　a ｌot　ｏｆ stuｄies　oｆ smart ｈｏme in ｔhe doｍｅstiｃ and oveｒｓeａｓ， buｔthｅ ｍajｏriｔｙ ｏf thosｅ prｏｄuｃtｓ uｓｅ　ｓinｇｌe－chｉｐ micｒocoｍputer aｎｄ ARM as tｈｅmain　cｏnｔrｏｌ uｎｉt。 The priｏrity　isｓｕe　in Sｍaｒt home ｉs　tｈe cｈaracteｒ of sｔable, and tｈe ｓｍａｌl siｚe PLＣ is　ｍｏｒe　stabｌe ａnd praｃticaｌ ｔhaｎ　ｓingle—chip microcoｍputer　anｄ AＲM。 GSM netwoｒｋ ｈaｓ realizｅｄ the nｅtworking and　ｒｏaminｇ aｃrosｓ thecountｒｙ．　Iｔ has　a　ｓｔrｏng cａpaｃity of ｔhｅ　netｗork　and ｔｈe extｅnsivｅ ｃoｖerage, eｔc。Tｈｅre iｓ ｎｏ lｉmiｔ oｎ ｔｈe number　ｏf ｕseｒs ｉn　GSＭ ｎetwｏrk,the usｉｎg　consuｍｐtｉon of ＧSM ｎeｔｗoｒk is relaｔively lｏw，　ａnd it hａs text ｄata tranｓmissioｎ　ｆuncｔion of tｈe meｓsage。 SＭS ｂecoｍes　the fiｒｓｔ sｅlｅcｔｉon of ｔhe PLＣ conｔrol sｙｓtem ｉｎ　ｓmaｒt　home　for tｈｅsｅ ｒeａsons aboｖe。Basｅd on PLC　to ａcｈieve dｅsiｇn foｒ ｓｍａrt home， freeｄom deｓｉgｎ ｆｏr contｒｏl， increaｓe　ｃontｒol of equipment and renｏvatioｎ．　Devｉce ｃoｎtroｌ uｓing DＣ ｒｅlａy, strｏnｇ ｅlｅｃｔric conｔrol　by ｗｅａｋ sｔｒｏng, the strｅngth of elｅctrｉｃal be isolation， Usｉng moｒe conｖenｉeｎt ａnd ｓafｅ。

Keyworｄs： Sｍart home； PLC； GSM　ｎetｗoｒk

第1章绪论

1.１概述与研究意义
人们对于家居生活环境的要求随着科技水平和物质生活水平的提高而变得越来越高。日常生活的各方面都朝着数字化、网络化、智能化、人性化的目标发展[1]。作为现代生活的一个必然趋势，智能家居正在受到越来越多的关注。对于智能家居来讲，最重要的是以适用性为主旨，摒弃掉那些虚有其表,只可充作摆设的功能,产品以适用性、易用性和人性化为主.尽管当前智能家居有了很大的发展，市场上也出现了许多相应的产品，可是从总体上来看，行业发展缺少统一标准,产品质量也参差不齐,并且倾向家居自动化，而非智能化［２]。信息社会的深入发展，对我们的传统住宅和家居自动化提出了严峻地挑战，大家对于家居的要求也不仅仅局限于安全的物质空间，更为关注智能化、人性化的生活空间［3］。
智能家居是利用综合布线、网络通信和安全防范等技术将与家居生活有关的各种子系统有机地结合在一起的一个系统，该系统用来提升家居的便利性、舒适性和安全性。要实现智能家居，首先需要在家居中建立一个通讯网络,通过该网络可以方便地实现对各个网络节点设备的控制和监测。其次，需要一定的媒介平台实现网络和外界的通讯，满足远程或近程的控制和信息的交换。
利用智能家居控制器可以提供多种智能控制方案，使人们在处理家庭事物方面,更加快捷,省力。智能家居系统还可以提供舒适的健康环境,通过配置相应的传感器可以有效监视室内的温度、湿度和亮度，进而控制空调、窗帘和照明系统的运行，从而提供更加适宜的生活空间［4]。另外通过各类安防传感器,提高了人们及时发现和处理紧急情况的能力。配备 Ｉnｔｅrnet 接入功能后更增强了远程监控的能力，增加了住户的安全感,使人们能够全身心地投入到工作，从而提高生活质量。住宅智能化控制的开发与建设是 21 世纪发展的必然趋势。信息技术的大力普及和应用，极大的推动了住宅小区智能化建设的进程，更为住宅小区智能化提供了可靠的技术保障,使其实施起来更加容易和简捷。智能信息家电及智能家居系统具有安全、方便、高效、快捷、智能化、个性化的独特魅力,它对于改善现代人类的生活适量，创造舒适、安全、便利的生活空间有着非常重要的意义

1.2国内外研究状况
很早以前就出现了智能家居的概念,然而一直没有具体的建筑案例出现,一直到二十世纪八十年代美国联合科技公司才将这一概念付诸行动。当时，该公司将建筑设备信息化、整合化概念应用于美国康乃迪克州哈特佛市的 City　Plａce　Buildiｎg，这才出现了世界上首例“智能化建筑",此后揭开了全球争相建设智能型住宅的序幕.在这之后智能型住宅在新加坡、韩国、日本、美国、德国等国家都有了广泛应用。１998　年 5 月份在新加坡举办的“98 亚洲家电与电子消费品国际展览”上推出了“新加坡模式"的家庭智能化系统［5］,该系统包含三表抄送功能、安防报警功能、可视对讲功能、监控中心功能、家电控制功能、有线电视接入、电话接入、住户信息留言、家庭智能控制面板、智能布线箱、宽带网接入和系统软件配置等功能.到 ２０00 年为止，在新加坡有近三十个社区大约五千户的家庭安装了“家庭智能系统”，美国已有近四万户家庭采用了这一类的“家庭智能系统”[６］。从 2003 年春节后，韩国三星公司在中韩两国开始同时推出其智能家居系统,通过网络和机顶盒，将家居自动控制、信息家电、安防设备和娱乐信息中心这四部分集合成一个全方位的、面向互联网的家居智能控制网络。我国在《200０ 年小康型城乡住宅科技产业工程项目实施方案》中,将建设智能化小康型示范小区列为国家着重发展项目,国家投资了十五个亿来支持该项目的实施落实［7]。2０06　年 4 月时任国家主席胡锦涛同志访美期间，受邀参观微软集团总裁比尔·盖茨的私人豪宅.这座铺设了五十二英里电缆的私人豪宅是比尔·盖茨花费巨资，用时四年才建成的，它将房内的全部电器设备连接成一个统一标准的家庭网络。这次参观访问可以说是指明了我国在住宅智能化方面今后的发展方向［8].我国智能家居行业在近十年受到越来越多企业的关注,国家有关部门也在计划制定家居控制领域的行业技术标准,以推动整个数字家庭行业的健康发展。我国智能家居的发展道路有一定的特殊性,其智能化是由智能小区和家庭安全防护系统逐步发展演变而来。2０00 年，我国在小康型城乡住宅项目实施方中将建造智能化示范小区列入国家大力发展项目，这就促使我国的智能化建设的重点方向是从智能大厦建设向智能住宅小区、智能化家居系统建设发展。２0０6 年 8 月 25 日在北京召开的“国际智能家居高峰论坛”上，与会专家们共同讨论了中国智能化家居未来的发展方向。相关专家指出，在中国，智能化家居也有了初步发展，但远不如想象中乐观，虽然投资金额和数量有着惊人的增长,但是工程质量却名不副实,需要意识到我国智能家居还有很大的努力空间[9]。

第2章控制系统的设计与实现

本系统的设计理念是利用PＬC控制技术,将家居设备自动化"家居安全防范技术和家居环境监测等功能集成到一个综合管理平台上,在保证系统的稳定可靠"节能环保和低成本性的同时，兼顾系统的扩展性、兼容性、适用性,保证系统功能的可增选性,以提高了居住环境的方便性"舒适性＂安全性和智能性［10］.
智能家居PＬC控制系统主要分为居住环境信息采集传送、建筑设备自动控制和远程监测显示三部分.建筑设备自动控制部分以对车库自动门的控制为例,采用PLC作为系统控制核心，电动机的正转、反转和停止等控制由接触器的主触点控制,电动机转轴与相关的机械传动装置相连,从而控制自动门的升降与停止[１1]。自动门关闭后，用户在门外用采用手机信号"钥匙将门锁打开或者用户在门内将门锁采用机械方式开启时，系统产生一个开门信号.CＰＵ收到开门信号,输出开门信号，门打开，当门运行至开门极限位置SQ1时会停止运行。延时１s后，输出关门信号。为了电机堵转现象的产生，系统设计了电流保护模块[12]。在整个关门过程中电机控制的主干线路由电流保护模块进行检测,如果超过电动机的额定电流6～7倍时，PLC接收到电流保护模块输出的TTＬ信号，执行开门动作，可有效的防止电动机过载导致的损坏，检测电路当运行至关门极限位置SQ２时，PLC输出信号控制电动机停止运行，同时输出信号控制电磁锁工作上锁。
系统中电流保护模块、GSM短信模块以及PLC模块分别使用5V、12V和2４V的直流电。对此,本系统设有直流稳压电源电路，通过电路对单相交流电进行降压、整流、滤波、稳压等处理，确保系统供电电源的稳定性［13］。
智能家居系统中环境信息的采集信号主要基于烟雾传感器、可燃性气体探测器和温湿度传感器等多种类别的传感器［14］。烟雾传感器和可燃性气体探测器主要安装于厨房,分别用于检测烟雾和燃气值,当检测到含量超标时，发信号至PLC,PLＣ通过GＳM短信模块发送报警信息至用户手机，从而避免危险的发生。同时,用户还可通过监控画面远程观看家居实时环境状态，也可发送短信至ＧＳＭ模块,通过ＧSM模块与PＬＣ之间的通信，获取家居环境的具体信息参数.用户也可通过短信的模式发送命令通过GSM模块给PLC，从而控制各类电气设备的运行。譬如:可燃性气体探测器检测到燃气泄漏，PLC收到异常报警信号，通过ＧＳＭ模块进行通讯,GＳM模块将短信通过网络发送给用户，用户接收到信息后，可发送短信至GSM模块命令PLC做出控制,打开电动窗户,排出可燃性气体，从而实现家居的安全防范技术。
以火灾报警信息推送过程为例。烟雾传感器或可燃性气体探测器等传感器都有一个可预设的值，当检测当前值超过设定值时，PＬＣ产生中断事件,执行中断处理程序，中断子程序进行串口通讯发送报警短信。同时，GSM模块是否有接收到查询短信会由主控器PLC循环检测,当接收到用户的查询状态短信时，ＰＬC读取传感器数值，将相关的数据以短信的形式发送给用户。程序流程图如图1所示。

气体浓度是否超标

开中断始
开始始
初始化始
数据采集始

Y
N

发送报警短信始

结束始

图1 程序流程图

GSM模块采用取得SIＥMENS公司推出的TＣ35i模块，该模块已经获得国内无线电设备入网证，并且符合ＥＴSI标准的GＳM７．07和GSM7.0５.ＴＣ３５i系列模块是西门子公司推出的基于GSM90０移动通信网络系统的ＯＥM模块，可适应各专业领域对于语音传输和无线数据传输及可开发性的需求的［15］.TC35i模块。集成了射频电路和基带，同时为用户提供标准的AＴ命令接口,可稳定、安全、快速的传输数据、语音、短消息等信号。并且接口协议公开，满足各种用户开发、设计和应用的需求。当ＧSM模块接收到短信息时，ＰＬC就会向GSM模块写入命令控制字，GSM模块通过串口向PLC发送短信数据。反之，PＬC要向用户发送消息时,PLC会先通过串口发送数据给GSM模块，GＳM模块再将信息数据发送至用户的手机.

参考文献
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基于Muｌtｉsiｍ１0的4路抢答器
-—《硬件实训》实验报告

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目 录
1.设计题目1
2。课程设计目的1
3。设计内容和要求1
4.基本设计原理1
５.总体设计框图1
6。单元电路设计方案和原理说明2
3。１抢答电路2
３.2 发光二极管显示电路3
3．3 主持人控制开关电路３
3。4　控制电路和秒脉冲产生电路5
3。５ 定时、译码、显示电路５
3。6 完整电路图6
7.元件清单７
4.电路仿真10
９.心得体会1０
１0.参考文献1１

一、设计题目
四路智力竞赛抢答器
二、课程设计目的
1、培养数字电路的设计能力。
２、掌握抢答器电脑设计方法。
三、设计内容和要求
3。1　设计内容
⒈设计一个智力竞赛抢答器，可同时供4名选手或４个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、５、6、7、4,各用一个抢答按钮,按钮的编号与选手的编号相对应，分别是S0、S1、S２、Ｓ3、S4、S5、Ｓ6、S7。
⒉给节目主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零（编号显示数码管灭灯）和抢答的开始。
⒊抢答器具有数据锁存和显示的功能。抢答开始后，若有选手按动抢答按钮,编号立即锁存，相应选手的灯亮。封锁输入电路，禁止其他选手抢答。优先抢答选手的信号灯一直亮到主持人将系统清零为止。
4．用中小规模集成电路组成智力竞赛抢答器电路,画出各单元电路图和总体逻辑框图,正确描述各单元功能,合理选用电路器件,画出完整的电路设计图以及写出设计总结报告。
3。2 设计要求
⒈抢答器具有定时抢答的功能，且一次抢答的时间可以由主持人设定。当节目主持人启动“开始"键后，要求定时器立即减计时，并用显示器显示。
⒉参赛选手在设定的时间内抢答，抢答有效,定时器停止工作，相应选手的灯亮，显示器上显示抢答时刻的时间，并保持到主持人将系统清零为止。
⒊如果定时抢答的时间已到，却没有选手抢答时，本次抢答无效,系统短暂报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。
四、基本设计原理
4路智力竞赛抢答器，当有人按下按钮后，代表他这一组的发光二极管就亮了,同时,别组成员按下按钮时,则不会使自己这一组的灯亮。要想实现这个目的,我们可以用锁存器或者触发器来实现，因为它们都能存储一位二进制数字。主持人有一个开始键,当这个键按下时,才会使抢答器正常工作；当这个键弹起时，无论４个选手如何按按钮,他们各自所对的发光二极管都不会亮。这个开关我们可以用芯片上的清零端或者使能端来实现。当然，既然是抢答器,就会有时间限制，我们需要一个倒计时器，并且需要将时间显示,我们可以用相关的芯片实现这一功能，具体设计在下面的设计中会有详细的叙述.每次抢答完后,主持人都会将时间重新置数，这一功能也可以通过芯片上的相应端口来实现.
五、 总体设计框图

它由主体电路和扩展电路两部分组成。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当选手按动抢答键时，能使代表该选手的发光二极管发光，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答,扩展电路完成定时抢答的功能以及将时间显示出来.
六、单元电路设计方案和原理说明
智力抢答器包括抢答电路，发光二极管显示电路，主持人控制开关电路，控制电路，秒脉冲产生电路，定时、译码、显示电路。下面对各部分进行详细叙述。
６.１抢答电路
抢答电路的功能有两个：1、能分辨出选手按按钮的先后,并锁存优先抢答者的编号，供显示电路使用