基于FX1N_40MT的搶答器電路設(shè)計

摘要：基于三菱FX1N_40MT可編程控制器設(shè)計搶答器模塊，使可編程控制器實訓(xùn)臺功能更強，能完成豐富多彩且具有不同專業(yè)特色的實訓(xùn)項目。針對FX1N_40MT的輸出點不夠，采用軟硬件結(jié)合的設(shè)計方案節(jié)省I／O點；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編程為倒計時電路提供秒時鐘信號、利用特殊輔助繼電器M8011編程為超時語音報警電路提供100 Hz的輸入信號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顯示功能、搶答倒計時功能和答題超時語音聲光報警功能，答題時間可在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

可編程控制器實訓(xùn)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，不同的實訓(xùn)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業(yè)特色的實訓(xùn)項目，使實訓(xùn)項目既豐富多彩，又結(jié)合實際，設(shè)計開發(fā)搶答器實訓(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，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；主持人按下置數(shù)按鈕SB5，倒計時計數(shù)器置數(shù)(設(shè)定答題時間)；主持人宣布答題開始的同時按下倒計時開始按鈕SB3，選手開始答題，同時開始倒計時；選手回答正確且未超時，才能得分，否則，不能得分；答題超時，揚聲器鳴叫，提醒主持人及選手答題超時；主持人按清零按鈕SB2，可清除聲光報警，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)計方案分別如圖1中(a)，(b)所示。

圖1(a)所示方案的特點是：編碼，譯碼，計數(shù)等功能都通過編程實現(xiàn)，而硬件電路比較簡單，只有指示燈、顯示搶答結(jié)果和倒計時的三個數(shù)碼管及超時報警電路。該方案共需13個輸入點(I)，23個輸出點(O)，而FX1N_40MT僅有24點輸入，16點輸出，顯然，輸出點不夠，因此，圖1(a)所示方案不可行。
圖1(b)所示方案的特點是：程序主要完成8線-3線編碼功能，顯示譯碼、計數(shù)、顯示等功能通過硬件設(shè)計實現(xiàn)，以此方式節(jié)省I／O點。該方案共需13個輸入點和8個輸出點，解決了方案1(a)中輸出點不夠的問題。
在設(shè)計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，計數(shù)器所需的時鐘信號和超時語音報警信號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)計方案切實可行。
可編程控制器的輸入、輸出地址分配如表1所示。