基于 PLC 新型多功能八路抢答器的设计作者：付焕森，李祺，于晶晶 摘

基于 PLC 新型多功能八路抢答器的设计<BR>作者：付焕森，李祺，于晶晶 <BR>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-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 30 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<BR>关键词：信号衰减；PLC；抢答器；新型多功能 <BR>引言： 学校、工厂、军队、电视台等越来越多的单位里在展开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，保证了竞赛的公平、公正。 <BR>（一）系统设计 <BR>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限制。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。<BR>（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 30 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。 <BR>（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。<BR>（3）犯规操作 <BR>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，红灯亮，并显示选手号码。<BR>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。 <BR>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。 <BR>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. <BR>3.控制器：本系统的控制器采用日本三菱公司生产 PLC，选用 FX1N-40MR，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。<BR>抢答选手抢答会更好 。<BR>（二）软件设计：本设计已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。<BR>1.抢答器控制：主持人提出问题后，按下开始开关 SB1，蜂鸣器发出声音和红光，在十秒内抢答，该设计可以在抢到 5 后实现自动复位。<BR>2.数码显示控制： 抢答成功后，常触头闭合，启动音效电路（Y010）和 绿灯（Y011），同时利用内部编码程序段控制输出点 Y000～ Y006，输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答成功的组号<BR>（三）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，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。 <BR>（四）结语：本设计采用 PLC 为控制器、24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。

基于 PLC 新型多功能八路抢答器的设计<BR>作者：付焕森，李祺，于晶晶 <BR>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-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 30 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<BR>关键词：信号衰减；PLC；抢答器；新型多功能 <BR>引言： 学校、工厂、军队、电视台等越来越多的单位里在展开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，保证了竞赛的公平、公正。 <BR>（一）系统设计 <BR>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限制。 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。<BR>（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 30 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。 <BR>（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。<BR>（3）犯规操作 <BR>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，红灯亮，并显示选手号码。<BR>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。 <BR>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。 <BR>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. <BR>3.控制器：本系统的控制器采用日本三菱公司生产 PLC，选用 FX1N-40MR，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。<BR>抢答选手抢答会更好 。<BR>（二）软件设计：本设计已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。<BR>1.抢答器控制：主持人提出问题后，按下开始开关 SB1，蜂鸣器发出声音和红光，在十秒内抢答，该设计可以在抢到 5 后实现自动复位。<BR>2.数码显示控制： 抢答成功后，常触头闭合，启动音效电路（Y010）和 绿灯（Y011），同时利用内部编码程序段控制输出点 Y000～ Y006，输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答成功的组号<BR>（三）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，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。 <BR>（四）结语：本设计采用 PLC 为控制器、24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。

基于 PLC 新型多功能八路抢答器的设计作者：付焕森，李祺，于晶晶 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-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 30 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 引言： 学校、工厂、军队、电视台等越来越多的单位里在展开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，保证了竞赛的公平、公正。 （一）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限制。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。（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 30 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 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，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. 3.控制器：本系统的控制器采用日本三菱公司生产 PLC，选用 FX1N-40MR，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。抢答选手抢答会更好 。（二）软件设计：本设计已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.抢答器控制：主持人提出问题后，按下开始开关 SB1，蜂鸣器发出声音和红光，在十秒内抢答，该设计可以在抢到 5 后实现自动复位。2.数码显示控制： 抢答成功后，常触头闭合，启动音效电路（Y010）和 绿灯（Y011），同时利用内部编码程序段控制输出点 Y000～ Y006，输出驱动信号，驱动外部数码显示器显示抢答成功的组号（三）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，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。 （四）结语：本设计采用 PLC 为控制器、24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。