王雪

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

基于PLC的六路搶答器設(shè)計

王雪

遼寧錦州渤海大學(xué)工學(xué)院

搶答器中現(xiàn)實的知識競賽以及綜藝節(jié)目中都有廣泛的應(yīng)用，設(shè)計六路搶答器有著重要的意義。通過PLC主機設(shè)計了知識競賽中常用到的六路搶答器，該搶答器的倒計時功能顯示是通過數(shù)碼管顯示實現(xiàn)的。系統(tǒng)中介紹了硬件接線圖、以及輸入輸出接線圖。

搶答器 PLC 數(shù)碼管

1 引言

在現(xiàn)實生活娛樂場合中搶答器的應(yīng)用十分廣泛，搶答器的功能通常包括的主要有對時間可以自動設(shè)置，能夠?qū)崿F(xiàn)時間的復(fù)位，同時當(dāng)需要的場合中能夠發(fā)出音樂般的報警聲音，其次顯示的主要載體是屏幕等功能。搶答器根據(jù)應(yīng)用的設(shè)備不同能夠細(xì)分為電腦搶答器與電子搶答器。電子搶答器的組成部分主要包括了單片機和其他的外圍電路等設(shè)備，而電腦搶答器的組成部分通常包括了電腦以及其他的輔助設(shè)備以及軟件。本文設(shè)計的是基于PLC的六路搶答器的設(shè)計，其中的控制器選擇的是來自日本立石公司的PLC。

2 系統(tǒng)工作原理

系統(tǒng)中設(shè)置了一個啟動的開關(guān)，一個計時按鈕，以及包括了一個復(fù)位按鈕，其中包括了6個六路搶答按鈕，用于發(fā)出警報聲音的蜂鳴器有一個，顯示數(shù)據(jù)的數(shù)碼管一個，6個六路指示燈和一個復(fù)位指示燈。

①當(dāng)六路搶答器搶答操作開始的時候，系統(tǒng)的工作指示燈就會顯亮，此時代表著系統(tǒng)已經(jīng)進(jìn)入了運行。

②當(dāng)數(shù)碼管中顯示的數(shù)據(jù)是0的時候，代表著系統(tǒng)的狀態(tài)還是搶答即將開始，六路中的任何一路都可以實現(xiàn)搶答。當(dāng)六路中的其中一路搶答開始之后，對應(yīng)的指示燈就會亮，蜂鳴器也會發(fā)出警報的聲音。此外數(shù)碼管就會將組別顯示出來。

③當(dāng)搶答按鈕被按下的時候，主持人就會將計時按鈕按下，數(shù)碼管就會進(jìn)入到倒計時的狀態(tài)，如果系統(tǒng)的設(shè)定的搶答時間是20秒，那么按下?lián)尨鹌鞯膮①愓呔捅仨氁?0秒以內(nèi)進(jìn)行解答，當(dāng)剩余時間是0的時候，蜂鳴器就會發(fā)出警報的聲音，這個“嘟”的聲音代表著搶答環(huán)節(jié)結(jié)束。當(dāng)參賽者沒有在規(guī)定的時間回答完畢，這將會被歸為扣分的規(guī)則中。

④當(dāng)搶答結(jié)束以后，主持人就會將復(fù)位按鈕按下，此時的搶答器組別指示燈就會滅，當(dāng)數(shù)碼管重新顯示的值是0的時候，表示答題可以繼續(xù)開始。

3 工作過程分析

3.1 選手獲得答題權(quán)的實現(xiàn)

在六路搶答器中有一個功能恢復(fù)按鈕，這個按鈕不存在自動鎖定的功能，因此為了彌補這個不足，需要通過基于PLC中的內(nèi)部繼電器實現(xiàn)記憶搶答意愿。在搶答比賽開始之前，主持人第一要做的就是進(jìn)行電路復(fù)位，這個過程的實現(xiàn)主要是借用了復(fù)位按鈕SB（00000）。此刻數(shù)碼管顯示器以及全部的指示燈都會熄滅，而對應(yīng)的音效電路就會實現(xiàn)復(fù)位。當(dāng)主持人對參賽者發(fā)出提問的時候，主持人則宣布搶答正式開始，與此同時主持人將開始按鈕SW1按下，這表示搶答正式開始，如果按下?lián)尨鸢粹o所花費的時間最短，那么就意味著這個參賽者對應(yīng)的內(nèi)部繼電器首先進(jìn)行了自鎖，相比其他的參賽者排序第一。此刻，這個內(nèi)部繼電器中的常閉觸點會和其他選手相對應(yīng)的內(nèi)部繼電器線圈是共同串聯(lián)在一起的，當(dāng)這個觸點中的電源斷開的時候，剩余的選手的內(nèi)部繼電器線圈中的電源就會出現(xiàn)斷電的現(xiàn)象，此時就產(chǎn)生了所謂的互鎖。通過判斷哪位選手中的內(nèi)部繼電器線圈是否通電，就能夠得出這些選手中按下?lián)尨鸢粹o誰是速度最快的。這個時候指示燈中的L1就顯亮，音效電路1也會發(fā)出聲響，數(shù)碼管顯示器中顯示的數(shù)據(jù)就是最先搶答的選手的編號。

3.2 選手提前搶答的判別

當(dāng)主持人發(fā)出搶答開始的指示之前，參加的選手就提前按下了搶答器，那么指示燈L2就會顯亮，對應(yīng)的音效電路2也會同樣發(fā)出聲音，這個聲音是警報的作用，此刻報警的聲音提示有人提前搶答，同樣的數(shù)碼管顯示器中的顯示數(shù)據(jù)對應(yīng)的是提前搶答選手所對應(yīng)的編號，根據(jù)搶答規(guī)則規(guī)定，提前搶答被判為無效。如果需要重新開始下一次的搶答，就需要主持人將復(fù)位按鈕SB0按下，這樣新的搶答才可以重新開始。

4 系統(tǒng)設(shè)計

系統(tǒng)的設(shè)計組成部分主要分為了按鈕，蜂鳴器，以及PLC控制器，接線端等。系統(tǒng)中的輸入點一共包括了8個，對應(yīng)的輸出點也包括了8個。輸入輸出端子分配表如表1所示。

表1 輸入輸出端子分配表

5 系統(tǒng)硬件設(shè)計

5.1 主控制器

系統(tǒng)中選擇的主控制器是來自日本立石公司的PLC。作為可編程控制器中CPU單元的PLC，PLC中的輸入點一共包括了24個，其中的輸出點一共包括了16個，繼電器輸出方式主要包括了可擴充I/O數(shù)目的擴展單元，其中的I/O數(shù)目擴展到最大值是100個，此外還包括了用于特殊控制的擴展單元。在進(jìn)行編程的時候，外設(shè)端口能夠和手持編程器直接聯(lián)系起來，甚至還能通過RS232C的通信適配器連接上位計算機，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)程序的編程以及運行程序和編譯程序、調(diào)試程序。

5.2 數(shù)碼管

數(shù)碼管的型號選擇的是BS583，BS583型號的數(shù)碼管是共陰極的數(shù)碼管，工作的電源選擇的是12V，其中顯示管中每一位都會和大小為100Ω的電阻串聯(lián)起來，整個電阻作為限流電阻，并且該電阻和顯示管串聯(lián)到PLC主機中。串聯(lián)圖如圖1所示。

圖1 限流電阻串聯(lián)圖

5.3 硬件外部接線圖

本系統(tǒng)的硬件外部接線圖如圖2所示。

圖2 硬件外部接線圖

6 軟件設(shè)計

（1）當(dāng)搶答比賽開始之后，工作人員能夠通過在FP1到C40的面板上，對數(shù)據(jù)寄存器中對應(yīng)的DT9040值進(jìn)行調(diào)整，從而對搶答時間進(jìn)行確定。本系統(tǒng)的六路搶答器的搶答時間設(shè)置為20秒。

（2）當(dāng)主持人將搶答SB0按下的時候，內(nèi)部繼電器R0就會斷開同時將其他的各搶答按鈕鎖定。

（3）接通R0

①TMY0計時是從9到0開始的，同時調(diào)用解碼指令F91和數(shù)據(jù)傳送指令F6能夠在七段碼中顯示出搶答器的倒計時時間。如果在系統(tǒng)設(shè)定的時間之內(nèi)，搶答器按鈕沒有人按下，那么這個時候的T0就會斷開，其他的內(nèi)部繼電器R0也會斷開同時會將其他的各搶答按鈕鎖住。

②接通R7和R8，Y8也會因此被接通，當(dāng)Y8控制的電鈴發(fā)出的響聲持續(xù)了1秒鐘以后，TMX1就會接通，T1和Y8就會斷開。

（4）當(dāng)參賽者成功按下了搶答按鈕之后，主持人就會啟動答題倒計時按鈕。

如果答題的時間結(jié)束時，T2就會常閉斷開，電路會進(jìn)行重新復(fù)位，直至主持人按下重新答題按鈕。輸入輸出接線圖如圖3所示。

圖3 輸入輸出接線圖

7 結(jié)語

本文主要是圍繞著PLC設(shè)計了六路搶答器，設(shè)計部分主要包括了硬件設(shè)計和軟件設(shè)計，硬件設(shè)計部分介紹了硬件外部接線情況，軟件部分介紹了PLC控制的輸入輸出接線圖以及搶答器的工作流程。

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