基于PLC的六路抢答器设计

王雪

辽宁锦州渤海大学工学院

基于PLC的六路抢答器设计

王雪

辽宁锦州渤海大学工学院

抢答器中现实的知识竞赛以及综艺节目中都有广泛的应用，设计六路抢答器有着重要的意义。通过PLC主机设计了知识竞赛中常用到的六路抢答器，该抢答器的倒计时功能显示是通过数码管显示实现的。系统中介绍了硬件接线图、以及输入输出接线图。

抢答器 PLC 数码管

1 引言

在现实生活娱乐场合中抢答器的应用十分广泛，抢答器的功能通常包括的主要有对时间可以自动设置，能够实现时间的复位，同时当需要的场合中能够发出音乐般的报警声音，其次显示的主要载体是屏幕等功能。抢答器根据应用的设备不同能够细分为电脑抢答器与电子抢答器。电子抢答器的组成部分主要包括了单片机和其他的外围电路等设备，而电脑抢答器的组成部分通常包括了电脑以及其他的辅助设备以及软件。本文设计的是基于PLC的六路抢答器的设计，其中的控制器选择的是来自日本立石公司的PLC。

2 系统工作原理

系统中设置了一个启动的开关，一个计时按钮，以及包括了一个复位按钮，其中包括了6个六路抢答按钮，用于发出警报声音的蜂鸣器有一个，显示数据的数码管一个，6个六路指示灯和一个复位指示灯。

①当六路抢答器抢答操作开始的时候，系统的工作指示灯就会显亮，此时代表着系统已经进入了运行。

②当数码管中显示的数据是0的时候，代表着系统的状态还是抢答即将开始，六路中的任何一路都可以实现抢答。当六路中的其中一路抢答开始之后，对应的指示灯就会亮，蜂鸣器也会发出警报的声音。此外数码管就会将组别显示出来。

③当抢答按钮被按下的时候，主持人就会将计时按钮按下，数码管就会进入到倒计时的状态，如果系统的设定的抢答时间是20秒，那么按下抢答器的参赛者就必须要在20秒以内进行解答，当剩余时间是0的时候，蜂鸣器就会发出警报的声音，这个“嘟”的声音代表着抢答环节结束。当参赛者没有在规定的时间回答完毕，这将会被归为扣分的规则中。

④当抢答结束以后，主持人就会将复位按钮按下，此时的抢答器组别指示灯就会灭，当数码管重新显示的值是0的时候，表示答题可以继续开始。

3 工作过程分析

3.1 选手获得答题权的实现

在六路抢答器中有一个功能恢复按钮，这个按钮不存在自动锁定的功能，因此为了弥补这个不足，需要通过基于PLC中的内部继电器实现记忆抢答意愿。在抢答比赛开始之前，主持人第一要做的就是进行电路复位，这个过程的实现主要是借用了复位按钮SB（00000）。此刻数码管显示器以及全部的指示灯都会熄灭，而对应的音效电路就会实现复位。当主持人对参赛者发出提问的时候，主持人则宣布抢答正式开始，与此同时主持人将开始按钮SW1按下，这表示抢答正式开始，如果按下抢答按钮所花费的时间最短，那么就意味着这个参赛者对应的内部继电器首先进行了自锁，相比其他的参赛者排序第一。此刻，这个内部继电器中的常闭触点会和其他选手相对应的内部继电器线圈是共同串联在一起的，当这个触点中的电源断开的时候，剩余的选手的内部继电器线圈中的电源就会出现断电的现象，此时就产生了所谓的互锁。通过判断哪位选手中的内部继电器线圈是否通电，就能够得出这些选手中按下抢答按钮谁是速度最快的。这个时候指示灯中的L1就显亮，音效电路1也会发出声响，数码管显示器中显示的数据就是最先抢答的选手的编号。

3.2 选手提前抢答的判别

当主持人发出抢答开始的指示之前，参加的选手就提前按下了抢答器，那么指示灯L2就会显亮，对应的音效电路2也会同样发出声音，这个声音是警报的作用，此刻报警的声音提示有人提前抢答，同样的数码管显示器中的显示数据对应的是提前抢答选手所对应的编号，根据抢答规则规定，提前抢答被判为无效。如果需要重新开始下一次的抢答，就需要主持人将复位按钮SB0按下，这样新的抢答才可以重新开始。

4 系统设计

系统的设计组成部分主要分为了按钮，蜂鸣器，以及PLC控制器，接线端等。系统中的输入点一共包括了8个，对应的输出点也包括了8个。输入输出端子分配表如表1所示。

表1 输入输出端子分配表

5 系统硬件设计

5.1 主控制器

系统中选择的主控制器是来自日本立石公司的PLC。作为可编程控制器中CPU单元的PLC，PLC中的输入点一共包括了24个，其中的输出点一共包括了16个，继电器输出方式主要包括了可扩充I/O数目的扩展单元，其中的I/O数目扩展到最大值是100个，此外还包括了用于特殊控制的扩展单元。在进行编程的时候，外设端口能够和手持编程器直接联系起来，甚至还能通过RS232C的通信适配器连接上位计算机，这样就能够实现程序的编程以及运行程序和编译程序、调试程序。

5.2 数码管

数码管的型号选择的是BS583，BS583型号的数码管是共阴极的数码管，工作的电源选择的是12V，其中显示管中每一位都会和大小为100Ω的电阻串联起来，整个电阻作为限流电阻，并且该电阻和显示管串联到PLC主机中。串联图如图1所示。

图1 限流电阻串联图

5.3 硬件外部接线图

本系统的硬件外部接线图如图2所示。

图2 硬件外部接线图

6 软件设计

（1）当抢答比赛开始之后，工作人员能够通过在FP1到C40的面板上，对数据寄存器中对应的DT9040值进行调整，从而对抢答时间进行确定。本系统的六路抢答器的抢答时间设置为20秒。

（2）当主持人将抢答SB0按下的时候，内部继电器R0就会断开同时将其他的各抢答按钮锁定。

（3）接通R0

①TMY0计时是从9到0开始的，同时调用解码指令F91和数据传送指令F6能够在七段码中显示出抢答器的倒计时时间。如果在系统设定的时间之内，抢答器按钮没有人按下，那么这个时候的T0就会断开，其他的内部继电器R0也会断开同时会将其他的各抢答按钮锁住。

②接通R7和R8，Y8也会因此被接通，当Y8控制的电铃发出的响声持续了1秒钟以后，TMX1就会接通，T1和Y8就会断开。

（4）当参赛者成功按下了抢答按钮之后，主持人就会启动答题倒计时按钮。

如果答题的时间结束时，T2就会常闭断开，电路会进行重新复位，直至主持人按下重新答题按钮。输入输出接线图如图3所示。

图3 输入输出接线图

7 结语

本文主要是围绕着PLC设计了六路抢答器，设计部分主要包括了硬件设计和软件设计，硬件设计部分介绍了硬件外部接线情况，软件部分介绍了PLC控制的输入输出接线图以及抢答器的工作流程。

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