基于PLC的六路搶答器設計

王雪

遼寧錦州渤海大學工學院

基于PLC的六路搶答器設計

王雪

遼寧錦州渤海大學工學院

搶答器中現實的知識競賽以及綜藝節目中都有廣泛的應用，設計六路搶答器有著重要的意義。通過PLC主機設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碼管顯示實現的。系統中介紹了硬件接線圖、以及輸入輸出接線圖。

搶答器 PLC 數碼管

1 引言

在現實生活娛樂場合中搶答器的應用十分廣泛，搶答器的功能通常包括的主要有對時間可以自動設置，能夠實現時間的復位，同時當需要的場合中能夠發出音樂般的報警聲音，其次顯示的主要載體是屏幕等功能。搶答器根據應用的設備不同能夠細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備以及軟件。本文設計的是基于PLC的六路搶答器的設計，其中的控制器選擇的是來自日本立石公司的PLC。

2 系統工作原理

系統中設置了一個啟動的開關，一個計時按鈕，以及包括了一個復位按鈕，其中包括了6個六路搶答按鈕，用于發出警報聲音的蜂鳴器有一個，顯示數據的數碼管一個，6個六路指示燈和一個復位指示燈。

①當六路搶答器搶答操作開始的時候，系統的工作指示燈就會顯亮，此時代表著系統已經進入了運行。

②當數碼管中顯示的數據是0的時候，代表著系統的狀態還是搶答即將開始，六路中的任何一路都可以實現搶答。當六路中的其中一路搶答開始之后，對應的指示燈就會亮，蜂鳴器也會發出警報的聲音。此外數碼管就會將組別顯示出來。

③當搶答按鈕被按下的時候，主持人就會將計時按鈕按下，數碼管就會進入到倒計時的狀態，如果系統的設定的搶答時間是20秒，那么按下搶答器的參賽者就必須要在20秒以內進行解答，當剩余時間是0的時候，蜂鳴器就會發出警報的聲音，這個“嘟”的聲音代表著搶答環節結束。當參賽者沒有在規定的時間回答完畢，這將會被歸為扣分的規則中。

④當搶答結束以后，主持人就會將復位按鈕按下，此時的搶答器組別指示燈就會滅，當數碼管重新顯示的值是0的時候，表示答題可以繼續開始。

3 工作過程分析

3.1 選手獲得答題權的實現

在六路搶答器中有一個功能恢復按鈕，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中的內部繼電器實現記憶搶答意愿。在搶答比賽開始之前，主持人第一要做的就是進行電路復位，這個過程的實現主要是借用了復位按鈕SB（00000）。此刻數碼管顯示器以及全部的指示燈都會熄滅，而對應的音效電路就會實現復位。當主持人對參賽者發出提問的時候，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，如果按下搶答按鈕所花費的時間最短，那么就意味著這個參賽者對應的內部繼電器首先進行了自鎖，相比其他的參賽者排序第一。此刻，這個內部繼電器中的常閉觸點會和其他選手相對應的內部繼電器線圈是共同串聯在一起的，當這個觸點中的電源斷開的時候，剩余的選手的內部繼電器線圈中的電源就會出現斷電的現象，此時就產生了所謂的互鎖。通過判斷哪位選手中的內部繼電器線圈是否通電，就能夠得出這些選手中按下搶答按鈕誰是速度最快的。這個時候指示燈中的L1就顯亮，音效電路1也會發出聲響，數碼管顯示器中顯示的數據就是最先搶答的選手的編號。

3.2 選手提前搶答的判別

當主持人發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，對應的音效電路2也會同樣發出聲音，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，同樣的數碼管顯示器中的顯示數據對應的是提前搶答選手所對應的編號，根據搶答規則規定，提前搶答被判為無效。如果需要重新開始下一次的搶答，就需要主持人將復位按鈕SB0按下，這樣新的搶答才可以重新開始。

4 系統設計

系統的設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。系統中的輸入點一共包括了8個，對應的輸出點也包括了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 系統硬件設計

5.1 主控制器

系統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數目的擴展單元，其中的I/O數目擴展到最大值是100個，此外還包括了用于特殊控制的擴展單元。在進行編程的時候，外設端口能夠和手持編程器直接聯系起來，甚至還能通過RS232C的通信適配器連接上位計算機，這樣就能夠實現程序的編程以及運行程序和編譯程序、調試程序。

5.2 數碼管

數碼管的型號選擇的是BS583，BS583型號的數碼管是共陰極的數碼管，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的電阻串聯起來，整個電阻作為限流電阻，并且該電阻和顯示管串聯到PLC主機中。串聯圖如圖1所示。

圖1 限流電阻串聯圖

5.3 硬件外部接線圖

本系統的硬件外部接線圖如圖2所示。

圖2 硬件外部接線圖

6 軟件設計

（1）當搶答比賽開始之后，工作人員能夠通過在FP1到C40的面板上，對數據寄存器中對應的DT9040值進行調整，從而對搶答時間進行確定。本系統的六路搶答器的搶答時間設置為20秒。

（2）當主持人將搶答SB0按下的時候，內部繼電器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，同時調用解碼指令F91和數據傳送指令F6能夠在七段碼中顯示出搶答器的倒計時時間。如果在系統設定的時間之內，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Y8控制的電鈴發出的響聲持續了1秒鐘以后，TMX1就會接通，T1和Y8就會斷開。

（4）當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。

如果答題的時間結束時，T2就會常閉斷開，電路會進行重新復位，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 結語

本文主要是圍繞著PLC設計了六路搶答器，設計部分主要包括了硬件設計和軟件設計，硬件設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。

[1]程磊,劉清平,鄒清源.基于PLC的六路搶答器設計[J].常熟理工學院學報,2011, 25(2):105-108

[2]梁燕菲.基于PLC控制和LED數碼顯示的六路搶答器系統設計[J].機電工程技術,2013(8):69-71

[3]鮑祖尚,李儒鋒.六路定時搶答器芯片的設計[J].長沙民政職業技術學院學報,2002(3):56-58

[4]尹長華,趙海鴻,呂向陽,等.十六路微控搶答器的設計[J].信息化研究, 2001,27(6):7-8