四路抢答器说明书

四路抢答器说明书（共3篇）

四路抢答器说明书 篇1

plc控制四路抢答器课程设计

市场上有许许多多种抢答器，但功能却各不相同，电路也形形色色，而所选元件也各不相同。笔者设计了一款用plc控制的抢答器，该抢答器集抢答、声音警示、灯光指示和计时于一身，借助较少的外围元件完成抢答的整个过程，选用的是（OMRON）生产的C20p型PLC设计制作了四路抢答器，该设计编程简单，容易理解掌握，且工作稳定可靠。总体电路简单，易于制作。

1、系统工作原理 1．1 控制要求

（1）竞赛者若要回答主持人所提问题时，须抢先按下桌上的抢答按钮；

（2）绿色指示灯亮后，须等主持人按下复位按钮PB5后，指示灯才熄灭；

（3）如果竞赛者在主持人打开SW1开关10 s内抢先按下按钮，电磁线圈将使彩球摇动，以示竞赛者得到一次幸运的机会；

（4）如果在主持人打开SW1开关10 s内无人抢答，则必须有声音警示，同时红色指示灯亮，以示竞赛者放弃该题；

（5）在竞赛者抢答成功后，应限定一定的时间回答问题，根据题目难易可设定时间（如2 min）；

（6）当主持人打开SW2开关后记时开始，如果竞赛者在回答问题时超出设定时限，则红色指示灯亮并伴有声音提示，竞赛者停止回答问题。1．2 选定输入、输出设备

输入设备

输入端子号

抢答按钮 PB11 0000

抢答按钮 PB12 0001

抢答按钮 PB21 0002抢答按钮

抢答按钮 PB31 0004

抢答按钮 PB32 0005

抢答按钮 PB41 0006

抢答按钮 PB42 0007

复位按钮 PB5 0008

选择开关 SW1 0009

限时开关 SW2 0010

输出设备

输出端子号

绿色指示灯L1输出

0500

绿色指示灯L2输出

0501

绿色指示灯L3输出

0502

绿色指示灯L4输出

0503

红色指示灯L5输出

0504

红色指示灯L6输出

0505

PB22 0003

电磁开关SOL输出

0506

回答限时声音输出

0508

2、系统软件设计［1～3］ 2．1 控制梯形图

系统控制梯形图如图1所示。

2．2 工作过程

（1）由于0500使用他的自身触点（常开触点），在0000或0001闭合后仍保持在ON状态（自锁）。同时，将其常闭触点串入其他各回路中，在0500接通后，他的常闭触点打开，切断其他抢答回路（互锁）；

（2）0501，0502和0503以同样方式动作，自锁继电器在复位按钮PB5再次动作时将清零；

（3）机会选择开关SW1使0009闭合后，10 s定时器TIM00启动；

（4）如果0500，0501，0502和0503在10 s定时器TM00动作之前任何一个闭合，则0506变为ON以示抢答成功，同时切断10 s计时显示输出回路，否则输出声音提示，以示竞赛者放弃该题；

（5）常开触点0009断开后，自锁继电器和定时器TIM00将清零；

（6）抢答成功后，主持人闭合限时开关SW2使 0010闭合后，2 min定时器TIM01启动，时间到0505和0508闭合，红灯亮并有声音提示停止回答；

（7）常开触点0010断开后，定时器TIM01清零，为下一轮抢答做好准备。2．3 程序指令

程序指令如表1所示。

2．4 外部接线图

外部接线如图2所示。

3、适当扩展

如果给电路加入适当的编、译码器件，就可以将红、绿灯指示变为直观的数字显示，对外围电路稍加修改，就可以变成多路多人抢答器，如六路或十路等，改为多路多人抢答器，可以在梯形图中再加入两路或六路分支即可。去掉程序中的互锁和抢答限时功能，可以将抢答器改成呼叫器，可以用在医院的病房、工厂的车间等多种地方。

四路抢答器说明书 篇2

关键词：四路智力抢答器,单片机

0 引言

软件设计利用中断系统的基本构成原理编写中断服务程序, 使用80C51单片机串行接口P1口、P2口、P3口的输入/输出功能向CPU输入信号, 其信号由按键电路提供, 由CPU响应中断, 并输出响应。用到了查询按键模块、定时器模块、显示时间模块、显示组号模块、报警模块等。软件涉及51系列单片机的中断系统、定时器/计数器、串行接口及外围电路的功能。

硬件设计使用的是51系列单片机中的80C51, 其他部件有74LS48、八段数码显示管、蜂鸣器、LED闪光灯, 按键等。硬件设计采通过外部12M的X1提供时钟的脉冲, 利用其中断控制程序进行抢答部分的处理, 通过多输入与门的控制去申请单片机内部的中断, 以达到显示抢答的目的。用分模块设计思想, 以CPU为中心逐一设计了时钟电路和复位电路;然后设计了按钮电路为CPU提供输入信号;再次, 为数码管选择输入信号电路;还有就是提供了报警电路;最终就是修饰和完善总原理图。

显示结果是主持人按键时, 数码管显示60, 即定时器定从一分钟开始计时, 若一分钟内有人抢答, 则此时定时器停止计时, 数码管显示此时的时间, 如计时56秒时有人抢答, 数码管就显示56, 同时蜂鸣器发出“嘀”声, 且警报灯闪烁一下, 与此同时显示抢答组的组数。如一分钟内无人按键抢答, 计时时间一分钟到时数码管显示00, 并停止计时。此时等待主持人按键进行下一轮抢答, 若主持人不按键, 数码管就一直显示00。

1 系统总体方案

首先, 以CPU为中心设计了时钟电路和复位电路;然后设计了按钮电路为CPU提供输入信号;再次, 为数码管选择输入信号电路;还有就是进一步完善设计而提供了报警电路。最终, 完善总括电路, 得到总设计原理图。利用单片机内部的时钟中断源, 外部中断源, 利用P3口进行第二功能进行控制。当外部中断输入时, 我们利用锁存, 稳定输出剩余时间。利用硬件电路防止外部在开始及结束的时候出现误操作。

2 控制部分80C51的设计

本设计中用的是80C51单片机, 80C51有40条引脚中有2条专用于主电路, 2条外接晶振, 4条控制或与其它电源的复用引脚, 32条I/O引脚。

2.1 主电源引脚

Vs s:接地。

Vcc:正常操作、对EPROM编程和验证时接+5V电源。

2.2 外接晶振引脚

XTAL1:接外部晶振的一个引脚。

XTAL2:接外部晶振的一个引脚。

2.3 控制或与其它电源复用引脚RST/Vpd:

当振荡器运行时, 在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使单机复位。一般在引脚与Vs s引脚之间连接一个约8.2KΩ的下拉电阻, 本设计使用的下拉电阻为1KΩ。与Vss引脚之间连接一个20uF的电容, 以保证可靠复位。复位以后, P0、P3口输出高电平, SP指针重新赋值为07H, 其它特殊功能寄存器和程序计数器PC被清0。只要REST保持高电平, 80C51就会循环复位。RESET由高电平变为低电平后, 80C51初始复位不影响内部RAM的状态, 包括工作寄存器R0～R7。

ALE (/PROG) :当访问外部数据存储器时, ALE的输出用于锁存地址低字节, 即使不访问外部存储器, ALE仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号, 为振荡器频率的1/6, 因此可用作对输出的时钟。

/PSEN:此输出是外部程序存储器的读选通信信号。在由外部程序存储器取指令周期, 每个机器周期两次/PSEN有效。但当访问外部数据存储器时, 这两次有效的PSEN信号不出现。/PSEN可以带动8个TTL负载。

/EA (Vpp) :当/EA保持高电平时访问内部程序存储器, 但当PC值超过OFFF或1FFF时, 将自动转向执行外部程序存储器的程序。当/EA端保持低电平时, 则只访问外部程序存储器, 而不管是否有内部程序存储器。

2.4 输入/输出引脚

PO:是一个8位漏极开路的双向输入/输出口。

P1:是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P2:是一个带有内部上拉电阻的8位双向输入/输出口, 访问外部存储器时送高8位地址。

P3:是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。在MCS-51中, 这8个引脚还用于专门的功能。其中, P3.0为串行输入口, P3.1为串行输出口, P3.2为外部中断0输入, P3.3为外部中断1输入, P3.4为定时器0的外部输入, P3.5为定时器1的输入, P3.6为外部数据存储器的写选通信号, P3.7为外部存储器的读选通信号。

3 数码显示部分LED的介绍

LED显示器是目前最常用的一种数显示器件。发光二极管是由半导体材料制成的, 能将电信号转换成光信号的结型电致发光器件。如果把发光二极管制成条状, 再按照一定方式连接, 组成数字“8”, 就构成LED数码管。使用时按规定使某些笔段上的发光二极管发光, 即可组成0-9的一系列数字。

本设计使用的是7SEG-COM-AN-GRN型数码管。

4 时钟电路的介绍

51系列单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器, 此放大器的输入和输出分别是引脚XTAL1和XTAL2, 在XTAL1和XTAL2上外接时钟源即可构成时钟电路。CPU的一系列动作都是在控制电路部件下工作的。

本设计采用的是内部时钟产生方式, 即是在引脚XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷振荡器, 与内部反相器构成稳定的自激振荡器。其发出的脉冲直接送给片内定时控制部件。

5 复位电路的介绍

复位是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态, 并从这个状态开始工作。51系列单片机通常采用上电自动复位、按钮电平复位、上电+按钮电平复位、上电+按钮电平复位、程序运行监视复位等方式。

本设计采用上电自动复位方式, 其实质是一阶充放电电路, 系统上电时该电路提供有效的复位信号RST (高电平) 直至系统电源稳定后撤销复位信号 (低电平) 。同时应注意保证加在RST引脚上的高电平持续两个机器周期, 才能使单片机可靠复位。

6 按钮电路

本设计使用的是机械按钮, 按钮电路主要用来为CPU串行口提供输入信号。在实际应用中机械按钮的抖动应该考虑的, 可用软件的设计来消除机械抖动。

7 显示管的输入信号电路

本设计使用的输入信号电路主要是74LS48, 八段数码显示管的输入信号是八位数, 而CPU提供的信号是三位的, 通过74LS48把三位的信号转化为八位的信号。

8 报警电路

该报警电路的作用是在参赛人员按键时进行报警。当主持人发出抢答信号, 而有人员抢答就有报警。此时报警灯闪烁一次, 蜂鸣器发出报警声, 提示主持人有人要答题。

参考文献

[1]余发山.单片机原理及应用技术.徐州:中国矿业大学出版社, 2003.21-209.

[2]赫建国, 郑燕, 薛延侠.单片机在设计电路中的应用.北京:清华大学出版社.2006.35-52.

四路智力抢答器 篇3

摘要：本设计是四路智力抢答器。使用51系列单片机，编写应用程序来实现智力抢答功能。设计思路是先等待主持人按键，当有主持人按键时，开始计时一分钟，并显示时间。有人抢答时，报警电路启动，并显示组号，同时计时显示停止。若在计时时间内无人抢答，一分钟到时，无报警，且计时停止，重新开始等待主持人按键，进行下一轮抢答。

关键词：四路智力抢答器单片机

0引言

软件设计利用中断系统的基本构成原理编写中断服务程序，使用80C51单片机串行接口P1口、P2口、P3口的输入/输出功能向CPU输入信号，其信号由按键电路提供，由CPU响应中断，并输出响应。用到了查询按键模块、定时器模块、显示时间模块、显示组号模块、报警模块等。软件涉及51系列单片机的中断系统、定时器/计数器、串行接口及外围电路的功能。

硬件设计使用的是51系列单片机中的80C51，其他部件有74LS48、八段数码显示管、蜂鸣器、LED闪光灯，按键等。硬件设计采通过外部12M的X1提供时钟的脉冲，利用其中断控制程序进行抢答部分的处理，通过多输入与门的控制去申请单片机内部的中断，以达到显示抢答的目的。用分模块设计思想，以CPU为中心逐一设计了时钟电路和复位电路，然后设计了按钮电路为CPU提供输入信号，再次，为数码管选择输入信号电路；还有就是提供了报警电路；最终就是修饰和完善总原理图。

显示结果是主持人按键时，数码管显示60，即定时器定从一分钟开始计时，若一分钟内有人抢答，则此时定时器停止计时，数码管显示此时的时间，如计时56秒时有人抢答，数码管就显示56，同时蜂鸣器发出“嘀”声，且警报灯闪烁一下，与此同时显示抢答组的组数。如一分钟内无人按键抢答，计时时间一分钟到时数码管显示00，并停止计时。此时等待主持人按键进行下一轮抢答，若主持人不按键，数码管就一直显示00。

1系统总体方案

首先，以CPU为中心设计了时钟电路和复位电路；然后设计了按钮电路为CPU提供输入信号：再次，为数码管选择输入信号电路；还有就是进一步完善设计而提供了报警电路。最终，完善总括电路，得到总设计原理图。利用单片机内部的时钟中断源，外部中断源，利用P3口进行第二功能进行控制。当外部中断输入时，我们利用锁存，稳定输出剩余时间。利用硬件电路防止外部在开始及结束的时候出现误操作。

2控制部分80C51的设计

本设计中用的是80C51单片机，80C51有40条引脚中有2条专用于主电路，2条外接晶振，4条控制或与其它电源的复用引脚，32条I/O引脚。

2.1主电源引脚

Vss：接地。

Vcc：正常操作、对EPROM编程和验证时接+5V电源。

2.2外接晶振引脚

XTALl接外部晶振的一个引脚。

XTAL2接外部晶振的一个引脚。

2.3控制或与其它电源复用引脚RST/Vpd当振荡器运行时，在此引脚上出现两个机器周期的高电平将使单机复位。一般在引脚与Vss引脚之间连接一个约8.2KΩ的下拉电阻，本设计使用的下拉电阻为1KΩ。与Vss引脚之间连接一个20uF的电容，以保证可靠复位。复位以后，P0、P3口输出高电平，SP指针重新赋值为07H，其它特殊功能寄存器和程序计数器PC被清0。只要REST保持高电平，80C51就会循环复位。RESET由高电平变为低电平后，80C51初始复位不影响内部RAM的状态，包括工作寄存器R0～R7。

ALE(/PROG)：当访问外部数据存储器时，ALE的输出用于锁存地址低字节，即使不访问外部存储器，ALE仍以不变的频率周期性地出现正脉冲信号，为振荡器频率的1/6，因此可用作对输出的时钟。/PSEN：此输出是外部程序存储器的读选通信信号。在由外部程序存储器取指令周期，每个机器周期两次/PSEN有效。但当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号不出现。/PSEN可以带动8个TTL负载。

/EA(Vpp)当/EA保持高电平时访问内部程序存储器，但当PC值超过OFFF或1FFF时，将自动转向执行外部程序存储器的程序。当/EA端保持低电平时，则只访问外部程序存储器，而不管是否有内部程序存储器。

2.4输入/输出引脚

PO：是一个8位漏极开路的双向输入/输出口。

P1：是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。

P2：是一个带有内部上拉电阻的8位双向输入/输出口，访问外部存储器时送高8位地址。

P3：是一个带有内部上拉电阻的8位双向I/O口。在MCS—51中，这8个引脚还用于专门的功能。其中，P3.0为串行输入口，P31为串行输出口，P3.2为外部中断0输入，P3 3为外部中断1输入，P3.4为定时器0的外部输入，P3.5为定时器1的输入，P3.6为外部数据存储器的写选通信号，P3.7为外部存储器的读选通信号。

3数码显示部分LED的介绍

LED显示器是目前最常用的一种数显示器件。发光二极管是由半导体材料制成的，能将电信号转换成光信号的结型电致发光器件。如果把发光二极管制成条状，再按照一定方式连接，组成数字“8”，就构成LED数码管。使用时按规定使某些笔段上的发光二极管发光，即可组成0—9的一系列数字。

本设计使用的是7SEG—COM—AN—GRN型数码管。

4时钟电路的介绍

51系列单片机内部有一个用于构成振荡器的高增益反相放大器，此放大器的输入和输出分别是引脚XTAL1和XTAL2，在XTAL1和XTAL2上外接时钟源即可构成时钟电路。CPU的一系列动作都是在控制电路部件下工作的。

本设计采用的是内部时钟产生方式，即是在引脚XTAL1和XTAL2两端跨接晶体或陶瓷振荡器，与内部反相器构成稳定的自激振荡器。其发出的脉冲直接送给片内定时控制部件。

5复位电路的介绍

复位是使CPU和系统中其他部件都处于一个确定的初始状态，并从这个状态开始工作。51系列单片机通常采用上电自动复位、按钮电平复位、上电+按钮电平复位、上电+按钮电平复位、程序运行监视复位等方式。

本设计采用上电自动复位方式，其实质是一阶充放电电路，系统上电时该电路提供有效的复位信号RST(高电平)直至系统电源稳定后撤销复位信号(低电平)。同时应注意保证加在RST引脚上的高电平持续两个机器周期，才能使单片机可靠复位。

6按钮电路

本设计使用的是机械按钮，按钮电路主要用来为CPU串行口提供输入信号。在实际应用中机械按钮的抖动应该考虑的，可用软件的设计来消除机械抖动。

7显示管的输入信号电路

本设计使用的输入信号电路主要是74LS48，八段数码显示管的输入信号是八位数，而CPU提供的信号是三位的，通过74LS48把三位的信号转化为八位的信号。

8报警电路

该报警电路的作用是在参赛人员按键时进行报警。当主持人发出抢答信号，而有人员抢答就有报警。此时报警灯闪烁一次，蜂鸣器发出报警声，提示主持人有人要答题。

参考文献：

[1]余发山.单片机原理及应用技术徐州：中国矿业大学出版社,2003.21—209.

[2]赫建国，郑燕，薛延侠.单片机在设计电路中的应用北京：清华大学出版社2006.35—52