摘要：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。近年来随着科技的飞速发展，单片机、CPLD、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。本文介绍的是一种基于PLC控制技术的智能化四路抢答器设计。该系统以日本松下FPl一C40C型PLC制作的6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。

　　0 引言

　　无论是在学校、工厂、军队还是电视节目中，都可能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人，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。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的性能优势必定会使得竞赛真正达到公正、公平、公开。

　　1 PLC的设计步骤

　　开发应用PLC的设计任务分为硬件和软件设计两部分。

　　1)硬件设计主要包括：

(1)确定安排PLC的输入、输出点;

　　(2)设计外围电路，包括主电路;

　　(3)选购PLC并进行现场安装接线等内容。

　　2)软件设计，大多数用梯形图和指令程序，主要包括：

　　(1)设计控制流程。根据工艺要求先画出工作循环，如有必要再画详细的状态流程图;

　　(2)根据工作循环图.画出虚拟的电路图——继电器梯形图; 图1 8段数码显示器

　　(3)按梯形图编写指令程序表; Figure 18 segment digital display

　　(4)系统调试：根据设计要求。对程序进行调试和修改。必要时还可对硬件进行修改。知道符合要求为止。

　　2 系统设计要求及工作原理

　　2.1 设计要求

　　竞赛者若要回答问题时，须抢先按下桌子上的抢答按钮;竞赛共分6组，每个参赛组各设一常开按钮，分别为SBl、SB2、SB3、SB4、SB5、SB6，共用一个蜂鸣器和一个8段数码显示器。如图1所示。

　　当主持人按下复位按钮后，显示器和蜂鸣器复位。参赛选手开始答题，同时红色指示灯亮;在主持人相应后，参赛选手应在限定的时间(红色指示灯亮期间)内回答问题，根据题目难易程度可设定答题时间(120秒);如果参赛者在回答问题时超出设定时间，则红色指示灯熄灭，参赛者应马上停止回答问题。

　　2.2 输入/输出设备

　　松下FPl--C40C型PLC采用整体式结构，其控制单元提供了24个输入点，16个输出点。在本系统中使用了7个输入点，9个输出点。具体分配如表1所列。

　　表1 系统输入、输出端子分配

　　Table 1 system input and output terminal allocation 输入端子分配 输出端子分配 1组抢答按钮SB1 X0 八段码A Y1 2组抢答按钮SB2 X1 八段码B Y2 3组抢答按钮SB3 X2 八段码C Y3 4组抢答按钮SB4 X3 八段码D Y4 5组抢答按钮SB5 X4 八段码E Y5 6组抢答按钮SB6 X5 八段码F Y6 主持人复位按钮SB7 X7 八段码G Y7 蜂鸣器 Y0 红色指示灯 Y8 2.3 控制梯形图

　　系统控制梯形图如图2所示。

图2 系统梯形图

　　Figure 2 System Ladder

　　图2(续)系统梯形图

　　Figure 2 System Ladder

　　2.4 过程分析

　　当某一组按钮先按下时，对应的内部辅助继电器接通。如SBl先按下，则R1接通，导致Y0、Y2、Y3接通，使蜂鸣器响，对应数码管显示器上B、C两段发亮，即显示为“1”;如SB2先按下，则R2接通，导致Y0、Y1、Y2、Y3、Y5、Y7接通，使蜂鸣器响，对应数码管显示器上A、B、D、E、G5段发亮，即显示为“2”;如SB3先按下，则R3接通，导致Y0、Y1、Y2、Y3、Y4、Y7接通，使蜂鸣器响，对应数码管显示器上A、B、C、D、G5段发亮，即显示为“3”;如SB4先按下，则R4接通，导致Y0、Y2、Y3、Y6、Y7接通，使蜂鸣器响，对应数码管显示器上B、C、F、G4段发亮，即显示为“4”。如SB5先按下，则R5接通,导致Y0、Y1、Y3、Y4、Y6、Y7接通，是蜂鸣器响，对应数码管显示器上A、C、D、F、G5段发亮，如SB6先按下，则R6接通,导致Y0、Y1、Y3、Y4、Y5、Y6、Y7接通，是蜂鸣器响，对应数码管显示器上A、C、D、E、F、G6段发亮，

　　且内部辅助继电器R1、R2、R3、R4、R5、R6六者互锁，一个接通时，其它5个都断开。当主持人按下复位按钮SB7后，X7接通，其常闭触点断开，蜂呜器、显示器全部复位。

　　在X7接通的同时，R7接通，定时器T0开始计时(120S)，在此期间红色指示灯L始终亮。当参赛者在回答问题时超出设定时限时，即120 S，定时器T0动作，其常开触点闭合，使保持指令KEEP的复位信号接通，Y8线圈断电，红色指示灯L熄灭。

　　3 硬件连接图

本系统外部硬件连接方式如图3

　　图3 硬件界限图

　　Figure 3hardware boundaries map

　　参考文献

　　[1] 陈宇 可编程控制器基础及编程技巧 广州+华南理工大学出版社

　　[2] 彭利标,徐耀生,王芯.可编程控制器原理及应用[M]西安:西安电子科技大学出版社

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