基于FX1N_40MT的搶答器電路設計

摘要：基于三菱FX1N_40MT可編程控制器設計搶答器模塊，使可編程控制器實(shí)訓臺功能更強，能完成豐富多彩且具有不同專(zhuān)業(yè)特色的實(shí)訓項目。針對FX1N_40MT的輸出點(diǎn)不夠，采用軟硬件結合的設計方案節省I／O點(diǎn)；針對模塊電路體積的尺寸要求，采用FX1N_40MT的可編程元件特殊輔助繼電器M8013編程為倒計時(shí)電路提供秒時(shí)鐘信號、利用特殊輔助繼電器M8011編程為超時(shí)語(yǔ)音報警電路提供100 Hz的輸入信號簡(jiǎn)化硬件電路以減小模塊體積；采用順序控制編程方法編寫(xiě)搶答器的指令表程序。電路具有搶答選手編號顯示功能、搶答倒計時(shí)功能和答題超時(shí)語(yǔ)音聲光報警功能，答題時(shí)間可在0～99 s范圍內設置，搶答器具有小于15 ms分辨率。
關(guān)鍵詞：FX1N_40MT；可編程控制器；搶答器；顯示電路；指令表程序

可編程控制器實(shí)訓臺是基于三菱公司生產(chǎn)的FX系列可編程控制器FX1N_40MT研發(fā)的，不同的實(shí)訓項目采用了尺寸相同，功能不同的掛件，為了提供具有不同專(zhuān)業(yè)特色的實(shí)訓項目，使實(shí)訓項目既豐富多彩，又結合實(shí)際，設計開(kāi)發(fā)搶答器實(shí)訓模塊。

1 搶答器功能描述
搶答器可供8名參賽選手使用，主持人按下開(kāi)始按鈕SB1，指示燈L1亮，表明競賽開(kāi)始；主持人按清零按鈕SB2或無(wú)人搶答時(shí)，搶答顯示為0；參賽選手按下?lián)尨鸢粹oJ1～J8后，LED數碼管顯示搶答成功選手的編號；主持人按下置數按鈕SB5，倒計時(shí)計數器置數(設定答題時(shí)間)；主持人宣布答題開(kāi)始的同時(shí)按下倒計時(shí)開(kāi)始按鈕SB3，選手開(kāi)始答題，同時(shí)開(kāi)始倒計時(shí)；選手回答正確且未超時(shí)，才能得分，否則，不能得分；答題超時(shí)，揚聲器鳴叫，提醒主持人及選手答題超時(shí)；主持人按清零按鈕SB2，可清除聲光報警，開(kāi)始新一輪搶答；主持人按下停止按鈕SB4，所有顯示熄滅，競賽結束。

2 設計方案及可編程控制器的地址分配
依搶答器的功能要求，提出兩種設計方案分別如圖1中(a)，(b)所示。

圖1(a)所示方案的特點(diǎn)是：編碼，譯碼，計數等功能都通過(guò)編程實(shí)現，而硬件電路比較簡(jiǎn)單，只有指示燈、顯示搶答結果和倒計時(shí)的三個(gè)數碼管及超時(shí)報警電路。該方案共需13個(gè)輸入點(diǎn)(I)，23個(gè)輸出點(diǎn)(O)，而FX1N_40MT僅有24點(diǎn)輸入，16點(diǎn)輸出，顯然，輸出點(diǎn)不夠，因此，圖1(a)所示方案不可行。
圖1(b)所示方案的特點(diǎn)是：程序主要完成8線(xiàn)-3線(xiàn)編碼功能，顯示譯碼、計數、顯示等功能通過(guò)硬件設計實(shí)現，以此方式節省I／O點(diǎn)。該方案共需13個(gè)輸入點(diǎn)和8個(gè)輸出點(diǎn)，解決了方案1(a)中輸出點(diǎn)不夠的問(wèn)題。
在設計中考慮到搶答器模塊的尺寸應和其他已有功能模塊的尺寸相同，硬件電路應盡量簡(jiǎn)單。因此，圖1(b)所示方案中，計數器所需的時(shí)鐘信號和超時(shí)語(yǔ)音報警信號并未通過(guò)硬件電路產(chǎn)生，而是利用可編程控制器的可編程元件特殊輔助繼電器M8013和M8011編程實(shí)現，使硬件電路大大簡(jiǎn)化。因此采用圖1(b)所示方案作為搶答器的設計方案切實(shí)可行。
可編程控制器的輸入、輸出地址分配如表1所示。