基于PLC的知识竞赛抢答器设计
基于PLC 设计的知识竞赛抢答器-毕业论文
本科毕业论文（设计）题目：知识竞赛抢答器PLC设计摘要随着我国经济和文化实业的发展，在很多公开竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各种智力竞赛等，因此出现了抢答器。
最初的抢答器是由优先权编码器构成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，可靠性不高，功能也比较简单，特别是当抢答路数很多时，实现起来就更加困难。
因此，一种能够体现竞赛的公开、公平、公正性的知识竞赛抢答器成为一种需求。
本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图以及输入输出端子的分配方案，在保留了原始抢答器的基本功能的同时又增加一系列的实用功能并简化其电路结构，其将以其控制方便，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，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。
关键词：PLC；知识竞赛抢答器；七段数码器；IO分配bstractWith the development of our country economy and cultural industry,public competition requires a fair adjudgement in many occasions,such as securities and ruling stock trading and various intelligence contest etc, resulting in various responder. First vies to answer first is composed of priority encoder which is constiuted by logic circuit, the speed and reliability of it is not high and the circuit is complex, but the function is simple. especially when there are many responders, it is more difficult to achieve. Therefore, a responder to reflect a kind of openness, fairness and impartiality of the knowledge competition is a kind of demand occupations.The core of this design is based on PLC ,it is composed of system structure diagram, procedures, ladder-diagram and the allocation of input and output terminals,the design not only retains the basic function of the the original responder but increases a series of practical function and simplifies the circuit structure, it will be easy and flexible to its control, as long as change the PLC control procedures, you are able to change the program of the competition responder, making the competition fair and justice.Key words：PLC; The knowledge competition responder;7 digital device;IO distribution目录1 绪论 (4)1.3.1 PLC的简介 (6)1.3.2 PLC的用途 (6)1.3.3 PLC的特点 (7)1.3.4 PLC的分类 (9)2 整体方案的选择 (11)3 硬件电路设计 (15)3.4.1 LED数码管的结构及主要特性 (18)3.4.2 PLC与七段数码管方案选择 (19)3.4.3 PLC与七段数码管直接连接阻值计算 (20)3.4.4 外部硬件接线图 (21)4 软件设计 (23)5 总结 (35)致谢 (36)参考文献 (37)1 绪论1.1 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。
基于PLC控制的四路抢答器的设计
基于PLC控制的四路抢答器的设计一、引言抢答器是一种常见的教育设备，在课堂教学和知识竞赛中被广泛应用。
传统的抢答器通常是基于电路进行设计的，但是这种设计方式存在一些缺点，如电路复杂、布线不方便等。
基于PLC控制的抢答器能够解决这些问题，并具有更好的稳定性和可靠性。
本文将介绍基于PLC控制的四路抢答器的设计方案。
二、设计方案1.系统框图[插入系统框图的图片]2.抢答器按钮和指示灯每一个抢答器按钮和指示灯都由一个单独的PLC输入和输出模块控制。
当抢答器按钮按下时，对应的PLC输入模块会检测到信号，并发送给PLC。
PLC根据接收到的信号控制对应的PLC输出模块，点亮对应的指示灯。
3.PLC程序设计PLC程序设计是本设计方案的核心。
PLC程序主要包括以下几个部分：(1)输入检测：PLC程序会周期性地检测每个PLC输入模块的状态，判断是否有抢答器按钮按下。
(2)优先级判断：如果有多个抢答器按钮同时按下，PLC程序会根据预设的优先级判断规则选择一个抢答器。
(3)按钮控制：当PLC程序确定了一个抢答器之后，它会控制对应的PLC输出模块点亮指示灯，并且发送信号到其他AB型PLC输出模块，关闭其他抢答器的指示灯。
(4)时间控制：PLC程序还需要控制每个抢答器的抢答时间。
当一个抢答器的按钮按下时，PLC会启动一个定时器，经过设定的时间后，定时器会触发一个中断，关闭抢答器的指示灯，并将抢答器的状态恢复为可抢答状态。
(5)抢答器状态管理：PLC程序需要记录每个抢答器的状态，包括是否可抢答、是否已被抢答等。
4.抢答器面板设计抢答器面板应该设计简洁、美观，并且易于操作。
面板上应包括四个抢答器按钮和对应的指示灯。
每个按钮下方应标注按钮的编号。
指示灯应使用明亮的颜色，以便于学生和教师观察和识别。
三、总结基于PLC控制的四路抢答器设计方案能够有效解决传统抢答器设计中存在的问题，并且具有更好的稳定性和可靠性。
通过PLC程序的设计，抢答器的操作和控制变得更加灵活和方便。
竞猜抢答plc课程设计
竞猜抢答plc课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本原理和应用技能。
通过本课程的学习，学生将能够理解PLC的工作原理、熟悉PLC的编程环境和编程语言，掌握PLC的基本编程技巧，并能够运用PLC解决实际问题。
具体来说，知识目标包括：了解PLC的基本概念、工作原理和应用领域；掌握PLC的编程环境和编程语言；了解PLC的编程方法和技巧。
技能目标包括：能够使用PLC编程软件进行编程；能够进行PLC的调试和维护；能够运用PLC解决实际问题。
情感态度价值观目标包括：培养学生对PLC技术的兴趣和热情；培养学生创新意识和团队合作精神；培养学生的工程实践能力和责任感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括PLC的基本原理、编程环境和编程方法。
具体安排如下：1.PLC的基本原理：介绍PLC的定义、发展历程、工作原理和应用领域。
2.PLC的编程环境：介绍PLC编程软件的安装、使用方法和编程语言。
3.PLC的编程方法：介绍PLC编程的基本步骤、编程技巧和常见问题解决方法。
以上内容将根据学生的实际情况和教学要求进行调整和安排。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本课程将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
具体方法如下：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握PLC的基本原理和编程方法。
2.讨论法：通过小组讨论，培养学生的创新意识和团队合作精神。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生能够将理论知识应用到实际问题中。
4.实验法：通过实验操作，使学生熟悉PLC的编程环境和编程技巧。
以上教学方法将根据学生的实际情况和教学要求进行灵活运用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将选择和准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供全面、系统的知识体系。
2.参考书：提供相关的参考书籍，为学生提供更多的学习资料和拓展知识。
基于PLC的四路抢答器设计报告
基于PLC的四路抢答器设计报告河南农业大学《PLC生产实训》报告实训题目：基于PLC的智力竞赛抢答器学院：理学院班级：电子信息科学与技术一班组员：相贺鹏、朱泽雷、张少华指导教师：腾红丽成绩：时间：2014 年12 月30 日至2015 年1 月4 日一、实训目的《PLC 生产实训》是一门实践课程。
本实训是配合《可编程控制器原理及应用》课程教学大纲、要求和课程实施计划展开。
通过本课程的实训，使学生在学习了西门子S7-200系列PLC 理论知识的基础上，通过上机编程和程序调试实训，进一步提高S7-200系列PLC 的应用能力；了初步掌握PLC 控制系统的分析、设计能力；掌握PLC 的基本原理和选型应用方法，能够根据设备的工艺过程和控制要求正确选用可编程控制器及配套的常用功能模块。
通过实习，要求学生能熟练掌握PLC 的理论知识和实验中所掌握的实践知识，能正确地进行系统设计，并通过实验使学生获得软件设计的初步能力。
在实习的全过程中，培养学生勤奋学习、求真、求实的科学品德，培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想象能力、表达能力，为今后从事相关的专业技术工作打下基础。
二、实训要求PLC 实训是对综合应用能力的培养，因此在实训过程中要求能够主动思考，积极参与。
每个同学必须做到的是：根据工艺要求，分析控制要求，设计控制程序，然后再进行编程、调试，以满足加工所要求的基本工艺过程。
个别有能力的同学可以在原有控制要求的基础上进一步完善相应的控制环节，或者结合实际（例如根据控制的某些特点），提出合理化建议并编程实现。
三、实训内容基于PLC 的智力竞赛抢答器，其系统控制流程图如图1所示:电路图1其PLC的硬件连接图如下图2所示：主持人计时电路S5四、控制要求控制任务：有4个抢答席和1个主持席，每个抢答席席上各有1个抢答按钮和1个抢答指示灯。
参赛者在允许抢答时，第一个按下抢答按钮的抢答席上的指示灯将会亮，且释放抢答按钮后，指示灯仍然亮；此后另外两个抢答席上即使在按各自的抢答按钮，其指示灯也不会亮。
竞猜抢答plc课程设计
竞猜抢答plc课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握PLC（可编程逻辑控制器）的基本概念、原理及功能。
2. 使学生了解PLC在工业控制中的应用及优势。
3. 让学生掌握PLC编程软件的使用方法，能进行基本的程序编写和调试。
技能目标：1. 培养学生运用PLC技术解决实际问题的能力，提高学生的动手操作能力。
2. 培养学生团队协作、沟通交流的能力，提高竞猜抢答活动的组织与参与能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对PLC技术及工业控制领域的兴趣，激发学生主动学习的热情。
2. 培养学生勇于挑战、积极参与的精神，提高学生面对困难的勇气和信心。
3. 培养学生遵守竞赛规则、尊重对手，形成良好的竞技道德。
课程性质：本课程为实践性、互动性较强的课程，结合竞猜抢答活动，激发学生的学习兴趣和参与热情。
学生特点：学生具备一定的电气基础和计算机操作能力，对新技术充满好奇，喜欢动手实践。
教学要求：教师需引导学生掌握PLC相关知识，注重理论与实践相结合，关注学生个体差异，提高学生的综合能力。
在教学过程中，将目标分解为具体的学习成果，以便进行教学设计和评估。
二、教学内容1. PLC基本概念：介绍PLC的定义、发展历程、分类及基本构成。
教材章节：第一章第一节2. PLC工作原理：讲解PLC的工作过程、扫描周期、输入输出接口等。
教材章节：第一章第二节3. PLC编程软件使用：学习PLC编程软件的安装、界面认识、基本操作及程序调试。
教材章节：第二章4. PLC基本指令：学习PLC常用的逻辑指令、定时器、计数器等。
教材章节：第三章5. PLC程序设计：介绍PLC程序设计的方法、步骤，以实际案例进行讲解。
教材章节：第四章6. PLC在工业控制中的应用：分析PLC在各个领域的应用实例，了解其优势。
教材章节：第五章7. 竞猜抢答活动设计与实践：结合PLC技术，设计并实施竞猜抢答活动。
教材章节：综合实践教学内容安排与进度：第一周：PLC基本概念、工作原理第二周：PLC编程软件使用第三周：PLC基本指令学习第四周：PLC程序设计、工业控制应用第五周：竞猜抢答活动设计与实践教学内容确保科学性和系统性，注重理论与实践相结合，使学生能够逐步掌握PLC技术及其应用。
基于PLC的知识竞赛抢答器设计
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统 的设 计 ．设 计 出 了 系 统 结 构 框 图 、硬 件 接 线 图 ， 完 成 主 要 硬 件 选 型 、程 序 流 程 图 及 软 件 梯 形 图 。在 模 拟 竞
统 进 行 了现 场 调 试 。调 试 结 果 表 明 系统 运 行 良好 ，性 能稳 定 。 关 键 词 ：Ｐ Ｃ控 制 ：抢 答 器 控 制 ；报 警 功 能 ；数 码 显 示 Ｌ 中 图分 类 号 ：Ｔ ２ ３ Ｐ ７ 文献 标 识码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — ４ ２ （０ ０ ２ — ３ ０ ９ ９ ９ ２ １ ）１ － ０ ５ ０ ｏ １
答：
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３ ）音 响 叫 （ 定 响 １秒 ）＋ 判 台灯 亮 ，无 人 抢 答 或 设 裁 答 题超时。
２抢 答 器 控 制 系 统 设 计
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PLC课程设计竞赛抢答器的设计
课程设计任务书及成绩评定设计题目竞赛抢答器的设计目录摘要 (1)关键字 (1)Abstract (1)Key words (1)1.绪论 (2)课程设计研究内容 (2)竞赛抢答器操纵要求 (2)2.系统总方案设计 (3)设计要求 (3)方案分析 (3) (3)系统结构框图设计 (3)流程图设计 (4)I/O分派表 (6)硬件电路图 (7)数码管显示部份 (8)依照设计要求梯形图设计 (9) (13)调试进程总结 (14)展望后续 (15)参考文献 (16)竞赛抢答器的设计摘要：随着我国经济和文化实业的进展，在很多公布竞争场合要求有公正的竞争裁决，诸如证券、股票交易及各类智力竞赛等，因此显现了抢答器。
最初的抢答器是由优先权编码器组成的逻辑电路，其运算速度慢，线路复杂，靠得住性不高，功能也比较简单，专门是当抢答路数很多时，实现起来就加倍困难。
因此，一种能够表现竞赛的公布、公平、公正性的知识竞赛抢答器成为一种需求。
本设计将以PLC为核心设计了系统结构图、程序指令、梯形图和输入输出端子的分派方案，在保留了原始抢答器的大体功能的同时又增加一系列的有效功能并简化其电路结构，其将以其操纵方便，灵活，只要改变输入PLC的操纵程序，即可改变竞赛抢答器的抢答方案，从而使得竞赛不断完善其公平、公正性。
关键字：PLC；竞赛抢答器；七段译码器Design Of Contest ResponterStudent majoring in Atomation Name YangchongtaoTutor ShenyongAbstact:With the development of China's economy and culture industry, in many publicoccasions require a fair competition competition award, such as securities, stock trading and various intelligence contest, hence the responder. Responder firstlogic circuit is composed of a priority encoder, the operation speed slow, circuit complexity, reliability is not high, the function is simple, especially when theanswer way a lot, it is more difficult to achieve. Therefore, one can reflect therace open, fair, justice knowledge contest Responder become a demand.This design takes PLC as a core design of the system structure diagram, program instructions,ladder diagram as well as input and output terminal assignment,while retaining the basic functions of the original responder and a series of practical functions and simplify the circuit structure, the control is convenient,flexible, as long as the change control procedure input PLC, responder schemecan change the contest Responder, which makes the competition and constantly improve its fairness, impartiality.Key words: PLC Race responder The seven segment decoder1绪论目前国内外市场上已有很多类型的知识竞赛抢答器，其大致采纳模拟电路、数字电路、单片机或PLC芯片、运算机操纵系统等四类产品。
基于PLC的知识竞赛抢答器设计
目录摘要 (6)Abstract (7)第一章可编程控制器及工作原理 (9)1.1 可编程控制器简介 (9)1.1.1可编程控制器的产生和定义 (9)1.1.2可编程控制器的应用及发展 (9)1.1.3可编程控制器的功能及特点 (3)1.1.4 PLC的性能指标和分类 (4)1.2可编程控制器的构成及工作原理 (5)1.2.1可编程控制器的基本组成 (5)1.2.2可编程控制器的编程语言 (7)1.2.3 可编程控制器的工作原理 (7)1.3 PLC的扫描周期 (16)1.4 PLC的I/O响应时间 (16)第二章抢答器的整体系统设计 (17)2.1可编程控制器控制系统设计的原则 (17)2.2可编程控制器控制系统设计的步骤 (17)2.3抢答器系统的控制要求 (19)第三章抢答器系统的硬件电路设计 (14)3.1 PLC机型的选择 (14)3.2 PLC容量的选择 (21)3.3 抢答器的控制及显示特点 (22)3.3.1 LED数码管的结构及主要特性 (22)3.3.2 集成块4511的主要功能 (23)3.4 抢答器外部硬件接线图 (25)第四章抢答器系统的软件设计 (26)4.1 I/O分配 (26)4.2 梯形图的设计 (26)第五章总结 (26)参考文献 (25)致谢 (26)第一章可编程控制器及工作原理1.1可编程控制器简介1.1.1可编程控制器的产生和定义可编程控制器（Programmable controller）简称PC，为了避免和通用计算机的简称PC区分开，所以在很多书中对可编程控制器仍沿用以前PLC的简称。
在1969年美国数字设备公司（DEC）研制出了世界上第一台PLC。
七十年代后，PLC已成为一种新型的工业自动控制标准设备，而且PLC不再是仅有逻辑判断功能，还同时具有数据处理、PID控制和数据通信功能。
[1]1987年2月，国际电工委员会（IEC）在可编程控制器的标准草案中作了如下定义：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计。
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基于PLC的知识竞赛抢答器设计
电气自动化092 唐忠忠
摘要：
基于PLC（可编程控制器）的知识设计竞赛抢答器的控制系统。
此类系统，随着可编程逻辑器件在工程实践中广泛的应用，也为数字式抢答器的设计提供了方便的器件。
不仅如此，抢答器在文体娱乐活动和竞赛中具有广泛的应用，其具有倒计时、定时、自动（或手动）复位、报警（即声响提示，有的以音乐的方式来体现）、数码显示等多种功能。
抢答器一般分为电子抢答器和电脑抢答器.本系统设计简单，程序简洁易懂，基本能满足学生各种知识竞赛的需求，具有较高的实用价值。
关键词：PLC控制抢答器数码显示
一·引言
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、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。
二·抢答器控制系统设计
（一）抢答器控制要求
该抢答器的主要控制要求和功能如下。
1·竞赛抢答器能使 4 个队同时抢答。
2·设裁判台与参赛台。
裁判台设有音响和裁判台灯，并设开始按钮和复位按钮；参赛台设有参赛台按钮及参赛台灯。
3·知识抢答器至少应满足以下比赛规则。
（1）出题后，各队抢答必须在裁判员说出“开始”并按下裁判台开始按钮后 15 秒内抢答，并由数码管显示时间。
若抢答，抢答器
将发出“违规”信号。
（2） 15 秒时间到，如无对抢答，则抢答器给出时间已到信号，该题作废。
(3）在有对抢答的情况下，抢答器发出“抢答”信号数码管开始计时显示，并由数码管显示抢到题的参赛队号。
（4）抢到题的队必须在 30 秒内答完题，如 30 秒内未答完，做超时处理。
4·赛场设时间数码显示器和显示抢到答题对号的数码显示器。
5·灯光与音响信号的意义如下：
（1）音响叫（设定响 1 秒）＋某台灯亮，由某对正常抢答；
（2）音响叫（设定响 1 秒）＋某台灯亮＋总台灯亮，某对违规；
（3）音响叫（设定响 1 秒）＋裁判台灯亮，无人抢答或答题超时。
6·某个题目结束后，裁判员按下复位按钮，抢答器恢复到原来的状态，为下一轮抢答做好准备。
7·各输出口统一用 24V 电源。
（二）系统设计
1·本软件设计部分主要是 PLC 梯形图的设计，本设计分为两个部分：一是开始抢答、无人抢答、抢答犯规等控制程序；二是数码管显示控制程序。
（1）抢答控制梯形图
主持人提出问题后，按下开始开关 SB1，蜂鸣器发出声音和红光，在十秒内抢答，该设计可以在抢到 5 后实现自动复位。
图 1 为抢答开始程
序图，图 2 为 10 秒内选择抢答控制程序，图 3 为无人抢答、犯规等部
分控制图。
下图为图2：选手抢答控制程序
（2）数码显示控制
抢答成功后，常开触头闭合，启动音效电路（Y010）和绿灯（Y011），同时利用内部编码程序段控制输出点 Y000～Y006，输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答成功的组号，部分程序如图 4 所示。
下图为图4：数码显示部分程序
（三）系统硬件设计
知识竞赛抢答器有六个输入信号（即六个按钮），二十一个输出信号（即五个台灯信号、一个音响信号、三个数码管的驱动输出信号）。
如图5
（图5 系统基本结构图）
由上可知 PLC 共有六个输入点，二十一个输出点。
基于以上输入、输出点的
要求，选用日本三菱公司 FX－48MR－001系列的 PLC 作为控制主机。
它是输
入点数24 点、输出点数24 点继电器输出型小型PLC，多出的输入、输出点
用于抢答器参赛队数增加时系统进行扩充。
（1）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。
（2）外部硬件接线图
为了硬件电路接线方便， SB0作为抢答的开始按钮，对应输入点为 X0，输出点为 Y0。
SB1、 SB2、 SB3、 SB4 分别对应四个参赛队抢答按钮，输入点分别X1、 X2、X3、 X4，输出点 Y1、 Y2、 Y3、 Y4 为对应队抢到灯光指示。
SB5 作为抢答的复位按钮，对应输入点为 X5。
音响输出点为 Y5。
数码管1显示输出点为Y10 －Y16。
数码管2显示输出点为Y20－Y26。
数码管 3 显示输出点 Y30－Y36。
PLC 与数码管采用串电阻直接连接方式。
其硬件接线图如图6 所示。
（图6系统硬件接线图）
三·系统模拟调试
根据所设计的四路抢答器梯形图，采用型号为 FX－48MR－001 的 PLC。
把PLC 方式开关置于运行“SHOP”，通过数据线把程序写到 PLC 中；再把 PLC 方式开关置于运行“RUN”档，进行调试：
（1）主持人未按下开始按钮 SB0，有人违规抢答，报警器 YH 报警并显示其组号；
（2）主持人按下开始按钮 SB0，电源抢答指示灯 EL0亮，无人抢答， 15s 后抢答无效；
（3）按下各个抢答按钮，看显示器显示数字是否正常；
（4）检查各数码显示器显示是否正常，各指示灯指示是否正常。
四·小结
该抢答器具有硬件结构简单、控制程序修改和调试方便、系统扩充容易等优点，并且由主持人操纵停止和开始抢答控制，具有准确地定时功能，能准确、公正、直观地判断出第 1 抢答者，具有很强的实用性，在各种竞赛场合有广泛的推广应用价值。
参考文献：
［1］廖常初． FX 系列 PLC 编程及应用［M］．北京：机械工业出版社，2005．
［2］钟肇新．范建东．可编程控制器原理及应用［M］．广州：华南理工大学出版社， 2003．
［3] 史国生．电气控制与可编程控制器技术[M].北京:北京化工工业出版社，2004.
[4] 王兆义．小型可编程控制器实用技术[M].北京:机械工业出版社，2002.
[5] 戴一平．可编程序控制器技术[M].北京:机械工业出版社，2005.。