２０１０年第５期 （总第１２９期） 大众科技 ＤＡＺＨＯＮＧ ＫＥ Ｊ Ｎｏ．５，２０１０ （Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ Ｎｏ．１ ２９） 基于ＰＬＣ新型多功能八路抢答器的设计 付焕森’ 李祺２ 于晶晶’ （１．泰州师范高等专科学校，江苏泰州２２５３００；２．南京邮电大学，江苏南京２１００００） 【摘要】常规抢答器的设计以模拟电路、数字电路或单片机为基础，通过实验发现此类抢答器存在长距离信号衰减严重 而导致不能准确判断选手号码的缺点。以三菱ＦＸ１Ｎ一４０ＭＲ型ＰＬＣ为核心控制器、２４Ｖ高亮数码管为显示器，改善并丰富抢 答器的功能。设计了新型多功能八路抢答器。通过与以往抢答器的比较实验发现该设计克服了以往抢答器信号衰减的缺点，在 ３Ｏ米之内信号没有衰减；在多次实践比赛活动中证明了该设计具有良好的稳定性和广泛的应用性。 【关键词】信号衰减；ＰＬＣ；抢答器；新型多功能 【中图分类号】ＴＮ９１１．７ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００８—１１５１（２０１０）０５—００４１—０２ 红灯亮，并显示选手号码。 ２）犯规二 抢答成功后，系统在１０秒后自动复位，若有选手按下抢 答按钮，红灯亮，显示选手号码，蜂鸣器起动。 ３）犯规三 若主持人按下开关后十秒内无人抢答，则黄灯亮；若此 时选手再按开关则犯规，显示选手号码，蜂鸣器起动。 ２．数码管设计 而在比赛场合，数码管除了能够准确显示抢答成功的选 （一）引言 学校、工厂、、电视台等越来越多的单位里在开展 活动时注重知识的竞赛，抢答器成了不可少的工具。目前市 场上存在多种类型的抢答器，很多都是早期设计的，主要是 采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。随着市 场对功能需求的增加，以单片机、ＣＰＬＤ、ＦＰＧＡ、ＰＬＣ等为核心 的抢答器开始投入研究和进入市场。笔者设计了几种抢答器， 通过比较发现由于单片机、ＣＰＬＤ器件工作电压为５Ｖ，信号经 过长距离的传输衰减比较严重，导致不能准确判断选手号码 的缺点。本设计以ＰＬＣ为控制核心，利用ＰＬＣ输入信号电压 为２４Ｖ，克服了以往抢答器信号衰减的缺点；利用２４Ｖ的高亮 度指示灯组成高亮度数码管，改善了以往抢答器数码显示亮 度不够的缺点；并通过信号比较实验证明该设计具有良好的 稳定性和广泛的应用性，保证了竞赛的公正、公平、公开。 手号码外，还要能够适应比赛场地的要求，在强光线下，能 够让主持人、选手和观众清晰看到数码管显示的号码。以往 抢答器的的设计采用普通的数码管，存在亮度不够的缺点， 本设计改善常规的设计方法，采用高亮度的２４Ｖ指示灯设计 八段数码管，如图Ｉ所示。 （二）系统设计 １．抢答器功能设计 以往基于ＰＬＣ设计的抢答器功能比较简单，对选手犯规 的可能性研究不深入，也没有考虑答题时间的。本设计 总结实际比赛的经验，对选手犯规的可能性进行了全面的考 虑，并增加答题倒计时功能。 现说明如下： （１）正常答题 主持人按下开始开关ＳＢ１，蜂鸣器发出声音和红光，在十 秒内抢答。若十秒内抢答成功，显示抢答选手号码，并有绿 灯显示抢答成功。 答题开始，主持人按下倒计时开关ＳＢ３或ＳＢ４（１８０秒或 ３Ｏ秒），答题时间到，红灯亮。 进入下一题，主持人按下复位按钮ＳＢ２后，按ＳＢ１开始 抢答，如此循环。 （２）无人抢答 主持人按下开始开关ＳＢ１，蜂鸣器发出声音和红光，若十 秒内无人抢答，蜂鸣器发生声音，黄灯开始，表示无人抢答。 （３）犯规操作 ３．系统结构 本设计系统 １）犯规一 若主持人未按下开关时，有选手抢答，选手抢答则犯规， 【收稿日期ｌ ２０１０—０１—２９ 图２答器系统结构图 ４．控制器 【作者简介】付焕森，男，江苏兴化人，泰州师范高等专科学校教师，硕士，研究方向为电力电子与电力传动；李祺，男， 江苏靖江人，南京邮电大学在读生，研究方向为电子技术；于晶晶，男，江苏扬州人，泰州师范高等专科学校教师，研究方向 为电子技术。 ４ｌ一 一本系统的控制器采用日本三菱公司生产ＰＬＣ，选用 ＦＸＩＮ－４ＯＭＲ，该ＰＬＣ提供１６个输入点和１６个输出点。三菱ＰＬＣ 编程叫采用编程软件ＧＸ—Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ，简单易懂。为了拓展抢 答器的功能 本设计采用两台ＰＬＣ，分别实现抢答控制和实现 答题限时控制。 ２．数码显示控制 抢答成功后，常开触头闭合，启动音效电路（ＹＯＩＯ）和 绿灯（ＹＯＩ１），同时利用内部编码程序段控制输出点ＹＯ００￣ ＹＯ０６，输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答成功的 组号，部分程序如图６所示。 ５．输入输出端子分配方案 输入端子分配如表１所示。 表１输入端子分配表 一一／ ＊ ” ０ ０ Ｈ ” ＊ （三）软件设计 本设计己成功在各类竞赛成功使用，为方便读者参考， 给出设计程序，软件设计部分主要是ＰＬＣ梯形图的设计，本 设计分为两个部分：一是开始抢答、无人抢答、抢答犯规等 控制程序；二是数码管显示控制程序。 １．抢答控制梯形图 主持人提出问题后，按下开始开关ＳＢＩ，蜂呜器发出声音 和红光，在十秒内抢答，该设计可以在抢到５后实现自动复 位。图３为抢答开始程序图，图４为１０秒内选择抢答控制程 序，图５为无人抢答、犯规等部分控制图。 图３抢答开始程序 ——————一 ————一 ————一 图４选手抢答控制程序 ．４２． 图５部分控制程序 图６数码显示部分程序 ３．指令表 设计程序如表２所示。 表２指令表 ＬＤ Ｘ０ｏ０ ＮＡＩ Ｍ４ ＾ＮＩ■５ ＾ＮＩ ＸＯＩＯ ＾ＮＩ ＾ＮＩ啪 ＡＮＩ Ｍ２ ＾ＮＩ －ｌ０ ＾ＮＩ ０ＵＴ■３ ＡＮＩ－Ｉ４ ＬＤ Ｘ ＡＮＩ ＸＯｌＯ ＾ＮＩ ７ ＾ＮＩ■ｌ ＾ＮＩ ＿２ ０ＵＴ＿０ ＾ＮＩ－ｌ３ ＬＤ ＸＯ０１ ＾ＮＩ－Ｏ ０Ｒ Ｍｌ ＾ＮＩ惦 ＡＮＩ Ｘ０ｌ０ ＾ＮＩ ｍ ＾ＮＩ耵 ＡＨＩ Ｍ２ ＮＡＩ ＭＩＯ ｏＵＴ Ｍ４ ＬＤ Ｘ００５ ＡＮＩ Ｍ５ ＯＲ＿５ ＾ＮＩ Ｘ０ｌ０ ＡＮＩ Ｍ７ ＾ＮＩ Ｈｌ ＮＡＩ ＭＩＯ ＾ＮＩ 叫Ｔ Ｍｌ ＾ＮＩ ｌＩ３ ＬＤ ＸＯ０３ ＾ＮＩ ｍ ＾ＮＩ＿１ ＮＡＩ ＭＩＯ ０ＵＴ Ｉ５ Ｉ Ｎ４ ＬＤ ＸＯ０６ ＾ＮＩ Ｍ５ ０Ｒ懈 ＡＮ１ Ｍ７ ＾ＮＩ Ｖ１ ＾ＮＩ Ｍｌ０ ＤＵＴ＿２ ＾ＮＩ淞 ＬＤ ＸＯ０３ ＾ＮＩ Ｍ４ ０Ｒ Ｍ３ ＾ＮＩ蝣 ＾ＮＩ Ｘ０ｌＯ ＾ＮＩ ＭＯ ＾｝ｌＩ Ｍｌ ＡＮＩ＊７ ＡＮＩ ＭＯ ８４ ＯＵＴ‘Ｉ６ （四）硬件电路设计 本设计硬件电路设计如图７所示，实物图如图８，图９ 所示。 图８ 实物图（控制部分） 图９实物图（显示部分） （五）比较实验结果 笔者设计了几种抢答器，通过比较发现由于单片机、ＣＰＬＤ 器件工作电压为５Ｖ，信号经过长距离的传输衰减比较严重， 而以ＰＬＣ为核心的抢答器输入信号电压为２４Ｖ，信号传输良 好。通过不断加大输入信号信号线的长度进行比较实验，经 数据处理用Ｍａｔｌａｂ软件仿真如图１０所示。通过图比较可以 发现采用ＰＬＣ控制器的抢答在信号２８ｍ的时候成功率可达到 ９９％～１００％，２８ｍ外略有衰减；而以单片机为控制器的抢答器 在７ｍ处开始衰减。 图１０实验比较图 （六）结语 本设计采用ＰＬＣ为控制器、２４Ｖ高亮度数码管以及 ＧＸ—Ｄｅｖｅｌｏｐｅｒ编程软件，通过多次比赛和比较实验证明，该 设计具有广泛的实用性。基于此设计，如果去除系统中的互 锁和限时功能，叫以把抢答器改为呼叫器，能够用在医院病 房、宾馆客房、写字楼办公室、工厂生产车间多种场合，而 且具备准确稳定的优点。 【参考文献】 …１胡育林．用ＰＬＣ程序设计的八路抢答器Ⅱ】＿大众科 技，２００８，１：５３—５４． 【２】夏江涛．八路抢答器的ＰＬＣ程序设计Ⅱ】＿安阳工学院学 报，２００７，１：３３—３４． 【３】漆汉宏．ＰＬＣ电气控制技术ｆＭ】．北京：机械工业出版 社．２００６：１５０－１５５． 【４】廖常初．ＰＬＣ基础及应用【Ｍ】．北京：机械工业出版社， ２００３：８３－８８． 【５】张凤姗．电气控制及可编程程序控制器【Ｍ】．北京：中国轻工 业出版社，２００３：１２０—１３５． ．．４３．．
