声光显示智力竞赛抢答器
声光显示智力竞赛抢答器[20200128194119]
2012 年 10 月 20 日摘 要
当今的社会的电子科技在高速的发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构相对来说较简单、容易编程、可靠好等优点，已广泛用于工业国程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。有的专家认为可编程控制器会是，今后工业控制的最主要手段和基础设备之一，PLC、机器人、将会是工业生产的支柱。PLC型抢答器是将PLC用于对抢答器的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前使用的抢答器进行精确控制，特别是对多人抢答的控制可方便的实现。通过设计一个抢答器，使我们系统掌握可编程控制器的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，是我们掌握一些基本机型，掌握PLC控制技术的基本原理和应用，并学习PLC编程的多样性、灵活性，是我们掌握PLC在实际应用中的控制作用、动作顺序与原理，为今后从事自动化控制领域的工作打下坚实的基础。同时，在设计过程中还能培养我们独立工作能力与创造力，综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力，查阅图书资料、绘图、书写报告的能力。
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关键字:PLC；抢答器；CAD/CAM
一 引言 1
（一） 背景 1
（二） 设计要求 1
二 系统设计 2
（一） 控制系统的硬件组成 2
1 发光二极管显示器 2
2 声音电路设计 3
（二） 硬件连接图 3
1 抢答器电路分析图 5
（三） 软件设计 6
1 流程图 6
2 I/O分配 7
3 程序进行过程说明 7
三 模拟运行和调试过程 9
总结 9
致谢 10
参考文献 10
附录 12
一 引言
（一） 背景
市场上已有很多类型的智力竞赛抢答器，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。对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，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其功能的升级换代。对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。而对于科技飞速发展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心的部件成为主流。传统的普通抢答器主要存在一下缺点：
⑴ 在一次抢答过程中，当出现超前不规抢答时，处理违规抢答信号，而对没有违规的有效信号，一般不能进行处理，使该次抢答的过程，变为不好使。
⑵在多个不规抢答的时侯，先编码电路选一个，或者，电子元件的“竞争”选择一个。相对来说后面，抢答的电路制作完，以后电子元件被固定，各个电路抢答信号的“竞争”的能力，也被固定。所以本质上也有优先能力。普通的抢答器有的存在不公平。
⑶ 在多个不规抢答的时侯，一般的抢答器能“抓住”一个不规的人。所以出现了“漏洞”。
现在许多抢答器件是，以PLC、单片机为控制核心的智能抢答电子元件，为此对采样获得的，各种抢答信号，进行有效的分析。所以有抢答功能的，抢答器已经不能满足当今社会的需要。所以该设计不但有抢答能力，况且还有一个计分系统，而且还能分别对，四个选手进行计分，还能够对分数进行加、减。带计分功能的智能抢答器将会代替一般的智能抢答器，更好的为人服务。
（二） 设计要求
1）抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用5个按钮SB0 ~ SB4表示。
2）设置一个系统清除和抢答控制开关REST/START，该开关由主持人控制。
3）抢答电子器件还有锁存的，显示功能。所以选手的按钮，对应的编号，同时扬声器，发出声响提示。选手抢答，实行先锁存。而且先抢答选手的，编号一直保持到，主持人将系统，清除为止。
4）相对于抢答器来说，有定时抢答作用。在一次抢答的时间，是主持人设定。当主持人启动"开始"的键后，定时进行减计的时侯，与此同时，扬声器发出，短暂的声响，声响持续的时间一般在0.5秒左右。
5）一般选手在设定的时间内，进行抢答，抢答有效，定时器不工作，而且保持到主持人将系统清除为止。
6）若定时时间到了，没人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答。
二 系统设计
在抢答器，涉及用电的安全，及抢答过程中的性能的时候，抢答器使用的环境大多是室内，这样对我们来说，对设备的安全，要求很高。所以，对将要用的，控制系统进行多面的分析相对比。可编程控制器一般来说，是由输入, 输出设备、工业计算机的保护及抗干扰隔离的电路等构成的控制装置，所以具有顺序、周期性工作的特征，而且从应用角度来看控制器有以下的特点,可靠性好：同时可编程控制器的输入, 输出端口，都采用继电器或光电耦合的器件，一般用隔离和抗干扰的措施，所以有很高的抗干扰能力，所以可以在坏环境下安全的工作。体积也小：基于在制造时用许多集成电路和微处理器，用软件编程，代替硬连线，容易安装，实现了小型化。所以应用的范围广。所以使用也方便：对于不一样的，控制系统，在硬件结构选定以后，若输入、输出作不大的变动时，修改相应程序就可以了，不用对系统连线，做较大的修改，减少了调试的工作量，同时使用的时候也方便。同时还有很好的性价比，在以下几方面都有优越的表现：很好的可靠性、程序容易掌握，实时特性的功能好、编程语言指令，也很丰富，操作容易，还有丰富的扩展功能。
（一） 控制系统的硬件组成
智能抢答器组成单元简单,主要由指示器、按钮、倒计时显示器、组号显示器和音响组成。其结构包括主持人的按钮，显示器组成的，五十秒倒计时器，在每一次抢答的时候，显示组号的组号显示器，和各种情况下的，音响发生器。
实际运用中，主持人用按钮对比赛的开始进行控制，在主持人没开时的时候，如果按下抢答按钮，就会通过程序控制，进行违规抢答的反应，在主持人按下抢答开始按钮时，参赛组可以通过按钮，进行抢答，在抢答的过程中，抢答的过程在系统的调节下会做出正确抢答的提示，在接受正确的抢答以后，主持人就可以进行答题的限时，在这过程中，超时可通过系统的程序控制，进行做出相应的反应，通过程序的相互约束对系统的清零，包括主持人按复位按钮，对已有的程序进行清零和复位。
1 发光二极管显示器
8段发光二极管数码显示器BS201/202（共阴极）和BS211/212（共阳极）的等效电路。其中，BS201和BS211每段的最大驱动电流约10mA，BS202和BS212每段的最大驱动电流约15mA。
驱动共阴极显示器的译码器输出为高电平有效，如74LS48、CC4511；而驱动共阳极显示器的译码器输出为低电平有效。
2 声音电路设计
由555定时器和三极管构成的报警电路如图所示。其中，555构成多谐振荡器，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作；反之，电路停振。
图2—报警电路图
（二） 硬件连接图
为了使硬件电路接线方便，SB0作为抢答的“开始”按钮，对应输入点X0，输出点Y0。SB1-SB4分别对应四个参赛对号，输入点分别X1-X4，输出点分别为Y1-Y4。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显示输出点为Y30-Y36。PLC与数码管采用串电阻直接连接方式。其外部硬件接线图如图所示
图2—2硬件连接图
1 抢答器电路分析图
2012 年 10 月 20 日摘 要
当今的社会的电子科技在高速的发展，PLC的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测日新月益更新。它具有结构相对来说较简单、容易编程、可靠好等优点，已广泛用于工业国程和位置的自动控制中。据统计，可编程控制器是工业自动化装置中应用最多的一种设备。有的专家认为可编程控制器会是，今后工业控制的最主要手段和基础设备之一，PLC、机器人、将会是工业生产的支柱。PLC型抢答器是将PLC用于对抢答器的控制，主要是考虑其具有对使用环境适应性强的特性，同时其内部定时器资源十分丰富，可对目前使用的抢答器进行精确控制，特别是对多人抢答的控制可方便的实现。通过设计一个抢答器，使我们系统掌握可编程控制器的基本原理、功能、应用、程序设计方法和编程技巧，是我们掌握一些基本机型，掌握PLC控制技术的基本原理和应用，并学习PLC编程的多样性、灵活性，是我们掌握PLC在实际应用中的控制作用、动作顺序与原理，为今后从事自动化控制领域的工作打下坚实的基础。同时，在设计过程中还能培养我们独立工作能力与创造力，综合运用专业及基础知识的能力，解决实际工程技术问题的能力，查阅图书资料、绘图、书写报告的能力。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:PLC；抢答器；CAD/CAM
一 引言 1
（一） 背景 1
（二） 设计要求 1
二 系统设计 2
（一） 控制系统的硬件组成 2
1 发光二极管显示器 2
2 声音电路设计 3
（二） 硬件连接图 3
1 抢答器电路分析图 5
（三） 软件设计 6
1 流程图 6
2 I/O分配 7
3 程序进行过程说明 7
三 模拟运行和调试过程 9
总结 9
致谢 10
参考文献 10
附录 12
一 引言
（一） 背景
市场上已有很多类型的智力竞赛抢答器，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。对于采用模拟电路或者数字电路的产品，其技术相当成熟。但是随着功能的增多，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其功能的升级换代。对于计算机控制系统来说，其程序简单，反应灵敏，便于参数调节及其功能的升级换代，但鉴于其必须配合计算机实用，可操作性差，没有得到广泛的应用。而对于科技飞速发展的今天，PLC、单片机应用的不断深入，带动了传统控制检测技术的不断更新，并鉴于其本身具有的优点，以PLC、单片机为核心的部件成为主流。传统的普通抢答器主要存在一下缺点：
⑴ 在一次抢答过程中，当出现超前不规抢答时，处理违规抢答信号，而对没有违规的有效信号，一般不能进行处理，使该次抢答的过程，变为不好使。
⑵在多个不规抢答的时侯，先编码电路选一个，或者，电子元件的“竞争”选择一个。相对来说后面，抢答的电路制作完，以后电子元件被固定，各个电路抢答信号的“竞争”的能力，也被固定。所以本质上也有优先能力。普通的抢答器有的存在不公平。
⑶ 在多个不规抢答的时侯，一般的抢答器能“抓住”一个不规的人。所以出现了“漏洞”。
现在许多抢答器件是，以PLC、单片机为控制核心的智能抢答电子元件，为此对采样获得的，各种抢答信号，进行有效的分析。所以有抢答功能的，抢答器已经不能满足当今社会的需要。所以该设计不但有抢答能力，况且还有一个计分系统，而且还能分别对，四个选手进行计分，还能够对分数进行加、减。带计分功能的智能抢答器将会代替一般的智能抢答器，更好的为人服务。
（二） 设计要求
1）抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛，分别用5个按钮SB0 ~ SB4表示。
2）设置一个系统清除和抢答控制开关REST/START，该开关由主持人控制。
3）抢答电子器件还有锁存的，显示功能。所以选手的按钮，对应的编号，同时扬声器，发出声响提示。选手抢答，实行先锁存。而且先抢答选手的，编号一直保持到，主持人将系统，清除为止。
4）相对于抢答器来说，有定时抢答作用。在一次抢答的时间，是主持人设定。当主持人启动"开始"的键后，定时进行减计的时侯，与此同时，扬声器发出，短暂的声响，声响持续的时间一般在0.5秒左右。
5）一般选手在设定的时间内，进行抢答，抢答有效，定时器不工作，而且保持到主持人将系统清除为止。
6）若定时时间到了，没人抢答，本次抢答无效，系统报警并禁止抢答。
二 系统设计
在抢答器，涉及用电的安全，及抢答过程中的性能的时候，抢答器使用的环境大多是室内，这样对我们来说，对设备的安全，要求很高。所以，对将要用的，控制系统进行多面的分析相对比。可编程控制器一般来说，是由输入, 输出设备、工业计算机的保护及抗干扰隔离的电路等构成的控制装置，所以具有顺序、周期性工作的特征，而且从应用角度来看控制器有以下的特点,可靠性好：同时可编程控制器的输入, 输出端口，都采用继电器或光电耦合的器件，一般用隔离和抗干扰的措施，所以有很高的抗干扰能力，所以可以在坏环境下安全的工作。体积也小：基于在制造时用许多集成电路和微处理器，用软件编程，代替硬连线，容易安装，实现了小型化。所以应用的范围广。所以使用也方便：对于不一样的，控制系统，在硬件结构选定以后，若输入、输出作不大的变动时，修改相应程序就可以了，不用对系统连线，做较大的修改，减少了调试的工作量，同时使用的时候也方便。同时还有很好的性价比，在以下几方面都有优越的表现：很好的可靠性、程序容易掌握，实时特性的功能好、编程语言指令，也很丰富，操作容易，还有丰富的扩展功能。
（一） 控制系统的硬件组成
智能抢答器组成单元简单,主要由指示器、按钮、倒计时显示器、组号显示器和音响组成。其结构包括主持人的按钮，显示器组成的，五十秒倒计时器，在每一次抢答的时候，显示组号的组号显示器，和各种情况下的，音响发生器。
实际运用中，主持人用按钮对比赛的开始进行控制，在主持人没开时的时候，如果按下抢答按钮，就会通过程序控制，进行违规抢答的反应，在主持人按下抢答开始按钮时，参赛组可以通过按钮，进行抢答，在抢答的过程中，抢答的过程在系统的调节下会做出正确抢答的提示，在接受正确的抢答以后，主持人就可以进行答题的限时，在这过程中，超时可通过系统的程序控制，进行做出相应的反应，通过程序的相互约束对系统的清零，包括主持人按复位按钮，对已有的程序进行清零和复位。
1 发光二极管显示器
8段发光二极管数码显示器BS201/202（共阴极）和BS211/212（共阳极）的等效电路。其中，BS201和BS211每段的最大驱动电流约10mA，BS202和BS212每段的最大驱动电流约15mA。
驱动共阴极显示器的译码器输出为高电平有效，如74LS48、CC4511；而驱动共阳极显示器的译码器输出为低电平有效。
2 声音电路设计
由555定时器和三极管构成的报警电路如图所示。其中，555构成多谐振荡器，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作；反之，电路停振。
图2—报警电路图
（二） 硬件连接图
为了使硬件电路接线方便，SB0作为抢答的“开始”按钮，对应输入点X0，输出点Y0。SB1-SB4分别对应四个参赛对号，输入点分别X1-X4，输出点分别为Y1-Y4。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显示输出点为Y30-Y36。PLC与数码管采用串电阻直接连接方式。其外部硬件接线图如图所示
图2—2硬件连接图
1 抢答器电路分析图
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