可编程控制器在智能多路抢答器中的应用

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  摘要:针对抢答器制作过程复杂,可靠性低等问题,设计了一种智能抢答器。以SIMATIC S7-1200为主控制器,成功抢答选手编号通过共阴极数码管显示,系统启动及复位采用按键控制。该抢答器具有上电初始化、抢答自锁和互锁控制、数字集成电路组成、抢答功能健全,作为一种全新的智能多路抢答器,可以使得比赛更加公平、合理、且运行稳定、操作方便。
  关键词:智能抢答器;S7-1200;數码管;抢答自锁
  0 引言
  本文介绍一种以SIMATIC S7-1200为核心控制器的四路抢答器系统,该系统在传统抢答器的基础上加以改进,能够使得比赛过程有条不紊,克服传统抢答器可靠性不高的缺点,更加公平、合理。
  1 框架组成
  SIMATIC S7-1200 作为主控制器的四路抢答器,共包含一个出题按钮、一个复位按钮、四个抢答按钮,还外接了一个七段数码管,实时显示抢答选手编号。可实现如下要求:
  (1)抢答器可同时供四位选手参赛,每个竞赛台均设有一个抢答按钮。
  (2)主持人控制台处设有出题按钮以及复位按钮,用来控制选手开始答题和抢答系统的复位。
  (3)抢答器能实时锁存抢答成功选手编号,并显示到数码管上。主持人按下抢答键,如果选手抢答成功,选手编号立即被锁存,并显示到七段数码管,同时禁止其他选手再进行抢答。
  (4)主持人按下开始抢答按钮后,抢答指示
  灯会以一定的频率开始闪烁,示意选手开始抢答。如果参赛选手在主持人按下开始抢答按钮前已经抢答,则抢答无效,系统还是会锁定主持人按下开始抢答按钮后第一个抢答到的选手。
  (5)抢答过程呈现周期性。当主持人按下复位按钮后,将清除数码管上的数字,同时复位系统状态,为下一轮抢答做准备。
  2 框架硬件系统
  2.1数码显示
  7段数码管组合显示十进制0~9以及十六进制A~F。系统只需显示数字0~3来显示4位参赛选手的编号。本文采用共阴极数码管,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就会被点亮,为低电平时,就不亮。
  2.2 I/O分配
  本文共用到6个输入触点I0.0~I0.3、I1.0及I1.1,8个输出线圈Q0.0~Q0.6、Q1.0。其中,I0.0~I0.3为0~3号参赛选手面前相对应的输入触点,I1.0为出题触点,I1.1为系统的复位触点;Q0.0~Q0.6输出线圈接7段数码管,Q1.0接出题指示灯。PLC的I/O接线图如图1所示。
  3 框架软件系统
  3.1初始化、开始及复位控制
  上电时,初始化所有标志位。当主持人按下开始抢答按钮,建立开始抢答标志位。按下复位按钮后,清除中间标志位,为下次开始抢答做准备。M10.0为首次扫描位,在启动组织块完成后的第一次扫描期间内,该位为1。利用首次扫描位,可实现系统状态的复位功能,清除掉M1.0开始的5个状态标志位,Q0.0开始的8个输出线圈。I1.0为开始抢答按钮,建立开始抢答标志位。I1.1为复位按钮,复位M1.0开始的5个状态标志位。
  3.2选手抢答
  采用经典的“起保停”控制电路。四位参赛选手抢答成功,分别建立四个不同的抢答标志位M1.0~M1.3。采用互锁程序,只要有一位选手抢答成功,其他选手就不能继续抢答。可以防止抢答现场出现多人抢答成功的混乱局面。I0.0为1号选手抢答按钮端,M1.1~M1.3为2~4号选手抢答成功标志位,M2.0为开始抢答标志位。只有当主持人按下开始抢答按钮后,其他选手还未曾抢答,1号选手方可抢答成功。
  3.3答题指示灯控制及数码管显示
  SIMATIC S7-1200可用来产生0.1 s、0.2 s、0.4 s等8种不同周期的方波信号,选手抢答成功,相应的M1.0~M1.3标志位会有信号,根据M1.0~M1.3四个不同标志位的状态,再用七段数码管显示1~4不同的选手编号。M2.0为开始抢答标志位,M0.5为系统内部1Hz周期信号,Q1.0为出题指示灯。主持人按下开始抢答按钮,开始抢答标志位M2.0有效,若4位参赛选手均未按下抢答按钮,则出题指示灯Q1.0会以1 s的周期闪烁,直到有一位选手抢答成功。M1.1为2号选手抢答标志位,M1.2为3号选手抢答标志位,这两位选手编号的显示,均需要点亮7段数码管的“a”字段。
  4 结论
  本文主要介绍了SIMATIC S7-1200系列PLC的四路抢答器控制系统。通过按钮SB0控制输入端子I1.0进而控制抢答系统的开始;开始抢答后,出题指示灯Q1.0会以1 s的周期闪烁;闪烁期间,选手可按下抢答按键I0.0~I0.3进行抢答,只要有一位选手抢答成功,其他选手就不能抢答,并通过控制七段数码管Q0.0~Q0.6来显示抢答成功的选手编号;通过按钮SB9控制输入端子I1.1来完成抢答系统的复位功能,清除一切系统状态,开启下一轮抢答。本文所介绍的控制系统性能稳定,使用方便,可广泛用于各种比赛抢答系统。
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