六路竞赛用智力抢答器的设计

六路抢答器课程设计报告一、设计任务与要求设计并制作一个六路抢答器，要求满足以下条件：1. 抢答器同时供6名参赛者使用，每人一个抢答按钮；2. 抢答器具有锁存功能，即按下抢答按钮后，其他参赛者无法再按下按钮；3. 抢答器具有显示功能，能够显示最先按下按钮的参赛者编号；4. 抢答器电路结构简单，易于实现。

二、设计方案根据设计要求，可以采用以下方案实现六路抢答器：1. 抢答按钮电路：使用6个单刀单掷开关（SW1-SW6）作为抢答按钮，每个开关的一端接地，另一端接至输入端子上。

当某个参赛者按下按钮时，对应的输入端子变为低电平。

2. 锁存电路：采用6个D触发器（DFF1-DFF6）实现锁存功能。

每个D触发器的置位端（S）和复位端（R）均接地，时钟端（CP）接至时钟信号发生器的输出端，数据输入端（D）接至相应的输入端子。

当某个参赛者按下按钮时，对应的输入端子变为低电平，触发D触发器置位，将对应的状态锁存下来。

3. 显示电路：采用6个LED灯（LED1-LED6）作为显示器件，每个LED灯的正极接至电源，负极接至相应的D触发器的输出端。

当某个D触发器置位时，对应的LED灯点亮，指示最先按下按钮的参赛者编号。

4. 时钟信号发生器：采用555定时器构成多谐振荡器，产生时钟信号。

将555定时器的2脚和6脚接至电源，3脚接地，4脚接至电阻和电容组成的RC电路。

通过调节RC电路的参数，可以改变时钟信号的频率和占空比。

三、电路原理图与元件清单由于无法在此处绘制电路原理图，以下提供元件清单：1. 单刀单掷开关（SW1-SW6）：6个；2. D触发器（DFF1-DFF6）：6个；3. LED灯（LED1-LED6）：6个；4. 555定时器：1个；5. 电阻、电容等元件。

四、制作过程与测试结果按照设计方案制作六路抢答器，并进行测试。

测试结果表明，六路抢答器能够正常工作，满足设计要求。

当某个参赛者按下按钮时，对应的LED灯点亮，同时其他参赛者无法再按下按钮。

六人抢答器设计一、题目：六人抢答器的设计二、要求：1.设计一个六人参加的智力抢答计时器。

2. 六组中任一组按下开关后，相应的指示灯亮，并有声响提示。

同时闭锁另外五组的电路输入，使其再按开关失去作用，以排除其它组的干扰。

3. 选手回答问题时，电路能自动为其倒计时，当到达限定时间时，有声响提示。

4. 主持人控制复位按钮。

三、电路原理1. 数字电路总体方框图如图1所示总体方框图。

其工作原理：接通电源后，主持人将开关拨到“清除”状态，抢答器处于禁止状态，当主持人将开关拨到“开始”状态时，宣布开始抢答。

定时器倒计时时，扬声器发声提示。

选手在规定的时间内抢答时，抢答完成。

当一轮抢答完成后，定时器停止工作。

如果再次抢答则要主持人再次操场作清除和开始状态。

2. 单元电路设计：（1）逻辑控制电路：该系统由清零装置和抢答装置两部分组成，分别由开关J和A，B，C，D，E，F 控制。

开关分别由主持人和六组参赛队操作。

在比赛开始前，主持人要将各触发器的状态统一清零，以保证电路正常工作。

此时主持人将开关J按下时，输入低电平，从而使输出端为高电平，而与二极管相接的三极管基极为低电平，三极管不导通，从而六个发光二极管不导通，所有的指示灯灭，从而实现清零。

本系统是利用D 触发器的异步复位端R D非实现清零功能的，其低电平有效。

在正常比赛时R D非和S D非均处于高电平。

对于开关A，B，C，D，E，F 常态时接地，比赛时按下开关，使该端为高电平，从而实现抢答。

（2）抢答器电路：电路图如2所示，设计电路有两个功能。

一是分辨出选手按键先后，最先抢答的指示灯亮，并且扬声器给出声响提示。

二是使其它选手再进行的按键操作无效。

由电路图可以看出，抢答器是由六个D 型触发器和与非门G1组成。

它的工作原理是：当A参赛组首先按下开关时，该端的输入信号为高电平，触发器F A的输入端D接收该信号使输出Q为高电平，相应的Q非为低电平，这个低电平信号同时送到与非门G1的输入端，与非门G1被封锁，使触发器的控制脉冲CP信号由于与非门封锁而被拒之门外，触发器F2，F3，Ｆ4，F5和F6因不具备CP脉冲信号而不接收开关B，C，Ｄ，Ｅ和Ｆ控制端送入的信号。

六路抢答器的设计一、设计要求与任务：1、设计抢答器可供六名选手抢答，编号1~6号，分别用六个按钮键s1~s6。

2、设置一个系统清除和抢答控制开关，控制开关由主持人控制，当主持人置“清除”端，抢答无效。

置“开始”端才有效。

3、每位选手的抢答具有锁存与显示功能，优先抢答的编号一直保持到主持人将系统清除为止。

4分辨出选手按键的先后，并锁存优先抢答者，同时译码显示电路显示编号，再禁止其他选手的按键操作无效。

二、确定方案和器件：由电路的输入功能，为六路输入，优先的顺序，选用8线-3线优先编码器74LS148，优先选择后，用锁存器将编号锁存，再编号译码显示。

这里锁存器用D触发器和RS触发器。

译码显示用BCD-七段显示译码器，形成的LED灯显示的数字即为选手编号。

其基本原理图如下：三、各部分功能介绍：1、当主持人开关置“清除”端，由74LS148功能表如图：选择1I ~6I 一次为编号1~6选手的按钮，S 为选通输入端，只有在S =0的条件下，编码器才能正常工作。

设计双向开关，在“清除”端74LS148不工作，即无论选手们怎么按键都不起作用，在“开始”端，S =0使74LS148工作，这时EX Y =0，但为了禁止其他选手按键起作用，通过逻辑电路，使EX Y 为输入，输出为高电平，反馈给“S ”端，这样就使74LS148芯片停止工作，但锁存器存储的数据还可以继续工作。

当主持人置“开始”端，控制电路同上继续工作。

如图为输入控制电路：2、对于锁存器，采用D 触发器和RS 触发器，这样就保证了在74LS148停止工作时其输出还是有效状态，再进行下一步译码过程。

D 触发器的功能表如下：3、BCD-七段显示码（7448芯片）：由其功能表，这里只有6路，所以在7448的输入端只有三端（3位），令3A =0. LT 为灯测试输入，只要令LT =0，便可使被驱动数码管的七段同时点亮，以检查该数码管各段能否正常发光，在工作是应置LT 为高电平。

单片机六路抢答器课程设计概述在现代教育中，抢答器是一种被广泛应用的工具，能够有效提高学生的积极性和参与度。

本课程设计旨在使用单片机设计一个六路抢答器，实现简单、高效的抢答系统，为教学活动增添趣味和互动性。

设计要求1.使用单片机实现六个抢答按键，每个按键代表一个选手。

2.设计一个显示屏，显示抢答结果，包括选手编号和抢答时间。

3.实现按键的状态检测和抢答时间的计时功能。

4.提供简单的用户界面，包括开始抢答、停止抢答和重置功能。

结构设计按键和状态检测为了实现六个抢答按键，可以使用六个GPIO口作为输入端，通过外部上拉电阻连接到VCC电源。

当按键按下时，GPIO口会检测到低电平。

使用中断机制可以实现按键状态的实时检测，当检测到按键按下时，触发中断处理函数进行相应的操作。

抢答时间计时抢答时间计时可以使用定时器实现，定时器在启动抢答过程后开始计时，当有选手按下按键时，记录下计时器的当前值作为该选手的抢答时间。

为了满足要求，可以选择使用32位定时器，以提供足够的计时范围。

显示屏和界面设计为了显示抢答结果，可以使用简单的数码管或液晶显示屏。

数码管可以显示选手编号和抢答时间，而液晶显示屏可以提供更多的显示信息，如选手姓名等。

为了方便用户操作，可以设计几个按钮实现开始抢答、停止抢答和重置功能。

可以使用单片机的GPIO口作为输出端，通过外部上拉电阻连接到VCC电源。

当按钮按下时，GPIO口会检测到低电平。

使用中断机制可以实现按钮状态的实时检测，当检测到按钮按下时，触发中断处理函数进行相应的操作。

硬件原理图以下是单片机六路抢答器的硬件原理图：1. VCC2. GND3. 抢答器按键14. 抢答器按键25. 抢答器按键36. 抢答器按键47. 抢答器按键58. 抢答器按键69. 显示屏数据线10. 显示屏使能线11. 按钮112. 按钮213. 按钮3软件设计初始化在软件设计中，首先需要进行初始化设置，包括初始化GPIO口、定时器、中断等。

六路抢答器设计抢答器是用来进行竞赛和比赛的电子设备。

六路抢答器是一种能够实现六个人同时抢答的设备。

一、电路设计1. 基本电路六路抢答器基本电路包括控制模块、计时模块、显示模块和触发模块。

控制模块负责控制整个电路的工作流程，计时模块用于计时，显示模块用于显示时间和抢答排名，触发模块用于抢答。

2. 抢答触发电路触发电路采用按键开关的设计，每个按键开关连接一个独立的触发电路。

由于使用人数比较少，一般就不采用矩阵键盘，并且每个按键开关都需要与控制模块进行连接。

二、电路原理1. 基本原理六路抢答器采用单片机控制，由控制模块完成抢答模式和倒计时模式的切换。

同时，单片机还可控制计时器开始计时和停止计时。

2. 抢答触发原理抢答触发原理是判断抢答时间的先后并进行排名。

触发电路采用电容电压计，当短按键开关被按下时，即可为触发电路充电，由此控制模块判断按下的时间先后，并将每个人的抢答时间进行记录，最终进行排名并在显示模块中呈现出来。

三、电路设计及实现1. 六路抢答器的控制模块控制模块主要由单片机、LCD显示屏和红外线接收器三部分构成。

单片机和LCD显示屏的关系通过对LCD显示框架内代码的修改和重定位来实现。

红外线接收器主要接收红外线遥控的信息，并将该信息传递给单片机进行识别和执行。

2. 六路抢答器的计时模块计时模块采用TI的LM555定时器，单片机通过软件来控制LM555的开关状态，保证计时的准确性。

LM555的输出脚将接入单片机的外部中断引脚，每次计时结束时，外部中断引脚均会产生一个上升沿信号，单片机就可根据此信号来判断计时是否完成。

3. 六路抢答器的显示模块显示模块采用1602液晶显示屏，显示有关倒计时、排名等信息。

通过单片机的I/O口控制，将所需的信息以字符的方式写入到液晶屏中，从而实现对计时和抢答情况进行实时监控。

4. 六路抢答器的触发模块触发模块主要由按键开关和触发电路两部分构成。

按键开关负责抢答的主要操作，当按下按键时，触发电路将开始计时，控制模块则定时时间并将抢答时间进行记录，以便后续的排名操作。

6路抢答计分器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解6路抢答计分器的基本原理和电路组成，掌握相关电子元件的功能和使用方法。

2. 学生能够运用所学的数字电路知识，设计并搭建一个简单的6路抢答计分器电路。

3. 学生能够解释6路抢答计分器中各个部分的工作原理，如抢答按钮、计时器、计分显示等。

技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行电路图的绘制和电路搭建，培养实际操作能力。

2. 学生能够通过小组合作，解决搭建过程中遇到的问题，提高团队协作和问题解决能力。

3. 学生能够运用编程知识，为6路抢答计分器编写简单的控制程序，实现计分功能。

情感态度价值观目标：1. 学生在课程学习中，培养对电子技术和编程的兴趣，提高学习积极性。

2. 学生通过实践操作，体会团队合作的重要性，培养合作精神。

3. 学生在解决问题的过程中，培养耐心、细心和勇于尝试的精神，增强自信心。

课程性质：本课程为电子技术实践课程，注重理论知识与实际操作相结合，培养学生的动手能力和创新思维。

学生特点：六年级学生具备一定的数字电路基础，对电子制作有浓厚兴趣，喜欢动手操作，但需加强团队协作和问题解决能力的培养。

教学要求：教师应注重引导学生运用所学知识，进行实践操作，关注学生的个体差异，鼓励学生积极参与讨论，发挥团队协作精神，提高解决问题的能力。

通过本课程的学习，使学生能够将理论知识运用到实际项目中，达到学以致用的目的。

二、教学内容本课程教学内容分为以下三个部分，确保学生能够逐步掌握6路抢答计分器的制作与应用。

第一部分：基础知识学习1. 学习电子元件的基本知识，如电阻、电容、二极管、三极管等。

2. 学习数字电路的基本原理，包括逻辑门电路、触发器、计数器等。

3. 结合课本相关章节，了解抢答器电路的基本组成和原理。

第二部分：实践操作与制作1. 学习绘制6路抢答计分器电路图，明确各个电子元件的连接关系。

2. 学习电路板的焊接和调试，掌握基本的电子制作技能。

1问题描述1.1设计任务设计制作一个可容纳六组参赛队的智力竞赛抢答器，每组设置一个抢答按钮供抢答者使用。

电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。

1.2设计要求要求确定第一个输入的抢答信号，并保持该信号不变，同时使后输入的信号无效。

在发出“抢答开始命令”后开始计时，经过规定的抢答时间后若没有人抢答，就发出“抢答时间到”信号，并锁定输入电路，使各路抢答信号无法再输入。

设置计分电路，开始时每组预置为100分或其他，答对一次加10分，答错减10分（可选）。

2设计思想课程设计此次课程设计有点难度，刚开始是一直都没有设计思路，后来通过在网上收集资料，参考一些比较成功的设计思路。

慢慢就有了一些自己的想法以及思路的形成。

我设计的智力竞赛抢答器可同时供6名选手或6个代表队参加比赛，他们的编号分别是1、2、3、4、5、6、, 各用一个抢答按钮，按钮的编号与选手的编号是相对应的，分别是S1、S2、S3、S4、S5、S6；给节目主持人设置二个控制按钮开关，用来控制系统的清零和抢答的开始抢答器具有程序存储、数据锁存和显示功能，抢答开始后，若有选手按动抢答按钮，编号立即锁存，并在数码管上显示出选手的编号，同时蜂鸣器给出音响提示，此外，要封锁输入电路，禁止其他选手抢答，优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清零为止如果想调节抢答时间或答题时间,按"抢答时间调节"键或"答题时间调节"键进入调节状态,此时会显示现在设定的抢答时间或回答时间值,如想加一秒按一下"加1s"键,如果想减一秒按一下"-1s"键，时间就会显示改变后的时间，调整范围为0s~99s, 0s时再减1s会跳到99，99s时再加1s 会变到0s，主持人按"抢答开始"键，会有提示音，并立刻进入抢答倒计时（预设15s 抢答时间），如有选手抢答，会有提示音，并会显示其号数并立刻进入回答倒计时（预设10s抢答时间），不进行抢答查询，所以只有第一个按抢答的选手有效。

摘要本次设计是利用PLC（Programmable Logic Controller）对六路抢答器进行控制。

考虑到只是对六组智能抢答器进行控制，则输出端口需要9个，输入端口需要29个，所以需要有一个CPU226的模块和两个EM222数字量扩展模块，考虑到还要实现声光功能需要两个喇叭和三个指示灯。

由于抢答时要显示组号和倒计时故还需要三个数码管，以上的器件价格不贵并且容易买到，另外PLC具有可靠性高、体积小、通用性、使用方便等优点，因此，我决定选用SIMATIC S7-200 系列的CPU226和数字量扩展模块EM222作为本次设计的PLC。

另外，系统设计可分硬件设计和软件设计，并采用手动控制一种方式，具有方便灵活，维护使用方便等特点。

关键词：竞赛抢答器 PLC PLC程序设计目录第一章 PLC概述 (1)1.1 PLC的定义、组成及特点 (1)1.2 PLC工作原理 (4)1.3 PLC的编程语言 (5)1.4 PLC的分类及性能指标 (5)1.5 PLC的用途 (6)第二章 PLC抢答器的介绍 (8)2.1 PLC与单片机的对比 (8)2.2 PLC抢答器的工作原理 (9)第三章系统硬件设计 (10)3.1 系统控制要求 (10)3.2 控制系统选取 (10)3.3 控制系统的硬件组成 (11)3.4 控制系统I/O分配表 (11)3.5 系统硬件连接图 (13)第四章系统软件设计 (14)4.1 整体设计 (14)4.2 自动控制程序 (14)第五章模拟运行与调试过程 (24)5.1 程序的模拟运行 (24)5.2 程序的现场调试 (25)致谢 (27)参考文献 (27)第一章PLC概述1.1 PLC的定义、组成及特点一、概述可编程控制器（PLC）是一种新型的通用自动化控制装置，它将传统的继电器控制技术、计算机技术和通讯技术融为一体，具有控制功能强，可靠性高，使用灵活方便，易于扩展等优点而应用越来越广泛。