基于FX1N_40MT的搶答器電路設(shè)計(jì)

摘要：基于三菱FX1N_40MT可編程控制器設(shè)計(jì)搶答器模塊，使可編程控制器實(shí)訓(xùn)臺(tái)功能更強(qiáng)，能完成豐富多彩且具有不同專業(yè)特色的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目。針對FX1N_40MT的輸出點(diǎn)不夠，采用軟硬件結(jié)合的設(shè)計(jì)方案節(jié)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(jì)時(shí)電路提供秒時(shí)鐘信號(hào)、利用特殊輔助繼電器M8011編程為超時(shí)語音報(bào)警電路提供100 Hz的輸入信號(hào)簡化硬件電路以減小模塊體積；采用順序控制編程方法編寫搶答器的指令表程序。電路具有搶答選手編號(hào)顯示功能、搶答倒計(jì)時(shí)功能和答題超時(shí)語音聲光報(bào)警功能，答題時(shí)間可在0～99 s范圍內(nèi)設(shè)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(xùn)臺(tái)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(xùn)項(xiàng)目采用了尺寸相同，功能不同的掛件，為了提供具有不同專業(yè)特色的實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目，使實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目既豐富多彩，又結(jié)合實(shí)際，設(shè)計(jì)開發(fā)搶答器實(shí)訓(xùn)模塊。

1 搶答器功能描述
搶答器可供8名參賽選手使用，主持人按下開始按鈕SB1，指示燈L1亮，表明競賽開始；主持人按清零按鈕SB2或無人搶答時(shí)，搶答顯示為0；參賽選手按下?lián)尨鸢粹oJ1～J8后，LED數(shù)碼管顯示搶答成功選手的編號(hào)；主持人按下置數(shù)按鈕SB5，倒計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)器置數(shù)(設(shè)定答題時(shí)間)；主持人宣布答題開始的同時(shí)按下倒計(jì)時(shí)開始按鈕SB3，選手開始答題，同時(shí)開始倒計(jì)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(yáng)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(bào)警，開始新一輪搶答；主持人按下停止按鈕SB4，所有顯示熄滅，競賽結(jié)束。

2 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(jì)數(shù)等功能都通過編程實(shí)現(xiàn)，而硬件電路比較簡單，只有指示燈、顯示搶答結(jié)果和倒計(jì)時(shí)的三個(gè)數(shù)碼管及超時(shí)報(bào)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-3線編碼功能，顯示譯碼、計(jì)數(shù)、顯示等功能通過硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以此方式節(jié)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)不夠的問題。
在設(shè)計(jì)中考慮到搶答器模塊的尺寸應(yīng)和其他已有功能模塊的尺寸相同，硬件電路應(yīng)盡量簡單。因此，圖1(b)所示方案中，計(jì)數(shù)器所需的時(shí)鐘信號(hào)和超時(shí)語音報(bào)警信號(hào)并未通過硬件電路產(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(xiàn)，使硬件電路大大簡化。因此采用圖1(b)所示方案作為搶答器的設(shè)計(jì)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。