【正文】 搶答器的基礎上，添加了許多使用功能，如計時功能功能，報警功能，限時功能等，并且簡化了電路。 搶答器在國內外發(fā)展現狀國外發(fā)展現狀：搶答器是一種廣泛應用于企事業(yè)單位和商業(yè)部門 ,為各種知識竟賽、文娛活動提供公正客觀快速裁決的一種常用電子設備 ,也是一種逐漸成型的電子產品[2]。目前市場上已有各種各樣的智力競賽搶答器,但絕大多數是早期設計的,以模擬電路、數字電路或者模擬電路與數字電路相結合的產品。這部分搶答器已相當成熟,但功能越多的電路相對來說就越復雜,且成本偏高,故障高,顯示方式簡單 (有的甚至沒有顯示電路) ,無法判斷提前搶按按鈕的行為,不便于電路升級換代。因此，提高搶答器的性能 ,使其具有更強的功能，使用可靠方便已為搶答器發(fā)展的一個方向。 隨著集成技術和計算機技術的發(fā)展 ,單片機作為其一個分支亦于 20世紀 80年代以來獲得了飛速發(fā)展 ,各種新品不斷涌現 ,使單片機的應用更加深入 ,靈活性也大大增強。介紹一種以 PLC為核心的八路搶答器系統(tǒng) ,它充分利用了PLC系統(tǒng)的優(yōu)點 ,具有結構簡單、功能強大、可靠性好、實用性強的特點[3]。2 設計方案 PLC簡介 PLC控制器PLC控制器，及Programmable Logic Controller的簡稱，中文為可編程邏輯控制器，是一種具有微處理器的電子設備，多用于自動化控制，可以將控制指令的程序轉換為電平信號，通過外部繼電器進行控制電路的開關，可編程邏輯控制器由內部CPU，內存，電源模組，輸入輸出單元，數字模擬單元等組成[4]。在PLC控制器出現之前，自動化系統(tǒng)一般由許多繼電器與計數器的模擬電路進行連接從而實現功能，電路復雜，原件多成本高，且可靠性不高。而PLC控制器，通過簡單的編程再由可編程邏輯模塊進行處理轉換從而代替大型設備，且系統(tǒng)可靠性較高[5]。 基本結構中央處理單元：中央處理單元一般運算器、控制器和寄存器組成這些電路都集中在一個芯片內；與計算機相同，CPU為PLC的核心，它通過執(zhí)行儲存在存儲器中的程序并通過掃描的方式執(zhí)行程序；CPU的主要任務是控制用戶程序和數據的接收與儲存，并掃描外部I/O口輸入輸出狀態(tài)并根據程序做出響應的反應，從而達到所需控制。PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器讀取程序，通過掃描I/O口輸入端口的電平信號結合所寫程序通過CPU的處理，在對應I/O口的輸出端口輸出對應電平信號[6]。存儲器：PLC存儲器包括系統(tǒng)儲存器和用戶存儲器兩部分。系統(tǒng)存儲器中寫死了一些程序，這些程序使PLC具有基本的功能，使得PLC能夠完成設計者規(guī)定的各項工作。用戶存儲器分為用戶程序存儲器和用戶數據存儲器，用戶程序存儲器用來存放PLC設計者針對某一具體任務所編寫的程序。用戶數據存儲器用來存放I/O口的開關狀態(tài)或數值[7]。輸入/輸出端口：PLC的輸入輸出信號可以是開關量或者是模擬量。輸入單元用來接收來自用戶設備的各種控制信號。輸出端口則通過輸入端口的控制信號，通過CPU與控制程序的運算輸出到對應端口的控制信號[8]。電源：PLC一般使用220V的交流電或者24V直流電，較高電壓也使得PLC具有其他微機如單片機之類使用5V供電的所沒有抗干擾能力，并且在遠距離傳輸時，信號衰減不明顯。 PLC特點抗干擾能力強，系統(tǒng)可靠性高：傳統(tǒng)的繼電觸控控制系統(tǒng)雖然也具有良好的抗干擾性，但是傳統(tǒng)繼電器觸控電路外部接線復雜，機械觸頭較多，且隨著時間推移，由于器件的老化、觸頭的抖動、脫焊及觸頭在開閉時受電弧的損害降低了系統(tǒng)的可靠性，線材老化導致的系統(tǒng)故障較為難以修復[9]。傳統(tǒng)繼電觸控控制系統(tǒng)線路中間需要中間繼電器進行信號的傳輸，系統(tǒng)外部電路更加復雜，由于觸電的老化，故障更容易發(fā)生，且外部線材等成本較高，更換頻繁。PLC用軟件代替大量的時間繼電器與中間繼電器，僅留下輸入輸出相關的少量外部硬件，這樣大大減少了因觸電或線材老化而產生的故障。而PLC運用微電子技術，大多數的開關動作由無觸點的電子存儲器件來完成，大部分復雜的連線和繼電器被軟件程序所替代，因而系統(tǒng)可靠性高，簡化了外部電路，使用壽命較長。微機，類似單片機也具有較強的功能，但是抗干擾能力較差，在許多工業(yè)現場電磁波干擾、機械振動、溫度和濕度的變化、電源波動等都會成為系統(tǒng)的外部干擾因素，從而系統(tǒng)的抗干擾能力就要求較高，也使得一般微機無法在這種條件下正常工作。而PLC在電子線路、軟件結構，以及機械結構上都汲取了生產控制經驗，主要模塊都采用了大規(guī)模集成電路，I/O系統(tǒng)設計有著較為完善的通道保護和信號調理電路[10]；在結構上對防潮、耐熱、抗震等都有精確的考慮；在硬件上采用隔離、濾波、屏蔽、接地等抗干擾能力。在本次畢業(yè)設計中，可以從硬件方面和軟件方面進行分析，提高系統(tǒng)可靠性。主要措施有：硬件措施：屏蔽：PLC采用的材料對電源變壓器、CPU編程器等重要模塊具有良好的導電和導磁，從而對外界的一些干擾（電磁干擾，溫度等）進行了屏蔽作用[11]。濾波：采用多種濾波方式對供電系統(tǒng)的輸入輸出進行濾波。以削弱各個模塊之間的相互干擾并消除高頻干擾[12]。 電源的調整與保護:為適應交流電的波動、欠電壓、過電壓的影響，PLC采用多級濾波，同時采用集成電壓調整器進行電壓的調整，從而形成微處理器所需的+5V電源。 隔離:微處理器的輸入和輸出傳輸數字信號，為了防止兩者之間的相互干擾，PLC采用光電隔離，有效的防止了不正常的輸出[13]。采用模塊式結構:這種結構有助于故障情況下短時修復。設置環(huán)境檢測和診斷電路:這種分電路與軟件配合，可以實現靈活保護與故障指示等功能。軟件措施：故障檢測:軟件周期性的檢測外界變量，對如掉電、強干擾信號等情況能進行反饋并處理。信息保護和恢復:對偶發(fā)性故障只要故障條件出現時，不破壞PLC內部的信息，一旦故障條件消失，就可恢復正常，繼續(xù)原來的工作。 設置了警戒時鐘WDT:如果程序每循環(huán)執(zhí)行時間超過了WDT規(guī)定時間，預示了程序進入死循環(huán)，立即報警[14]。 加強對程序的檢查和檢驗:一旦程序有錯，立即報警并停止執(zhí)行?？刂葡到y(tǒng)結構簡單、靈活、通用性強：可編程控制器系列產品現已生產，外部擴展的多個模塊，采用可編程控制器和外圍模塊類型，可以完成許多復雜的控