基于STM32的四路抢答器

基于STM32的四路抢答器
基于STM32的四路抢答器

课程设计说明书题目:基于STM32的四路抢答器

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摘要

在各种智力竞赛场合,抢答器是必不可少的最公正的用具。在我们各种竞赛中我们也经常能看到有抢答的环节,某些举办方采用让选手通过举答题板的方法判断选手的答题权,这在某种程度上会因为主持人的主观误断造成比赛的不公平性,而抢答器的应用就能避免这种弊端。今天随着科技的不断进步抢答器的制作也更加追求精益求精,人们摆脱了耗费很多元件仅来实现用指示灯和一些电路来实现简单的抢答功能,使第一个抢答的参赛者的编号能通过指示灯显示出来,避免不合理的现象发生。但这种电路不易于扩展,而且当有更高要求时就无法实现,例如参赛人数的增加。随着数字电路的发展,数字抢答器诞生了,它易于扩展,可靠性好,集成度高,而且费用低,功能更加多样,是一种高效能的产品。而如今在市场上销售的抢答器大多采用可编程逻辑元器件,或利用单片机技术进行设计。

本文实现了一个基于嵌入式STM32单片机的4路抢答器系统设计,本系统设计主要分为硬件设备和软件控制两大部分。外部硬件使用STM32单片机作为控制中心,用4个按键作为抢答输入,抢答开始后,抢答成功者的LED灯标识为红色闪烁,并且显示各抢答输入的时间。

关键词:智能抢答器,STM32,按键输入,数码管显示

目录

摘要 (2)

目录 (3)

第1章绪论 (5)

1.1课题研究的相关背景 (5)

1.2选题的目的和意义 (5)

1.3课题研究的容 (5)

1.4国外研究现状 (6)

1.5抢答器目前存在的主要问题 (6)

第2章抢答器的系统概述 (7)

2.1系统的主要功能 (7)

2.2抢答器的工作流程 (7)

2.3STM32的功能及简介 (7)

2.4抢答器的优点及组成 (10)

2.5本章小结 (11)

第3章系统的硬件设计与开发 (11)

3.1系统硬件总体设计 (11)

3.2STM32最小系统 (13)

3.4时钟频率电路的设计 (14)

3.5复位电路的设计 (15)

3.6数码管显示 (16)

3.7键盘电路的设计 (17)

3.8LED电路 (18)

3.9本章小结 (19)

第4章系统的软件设计与开发 (19)

4.4主要程序分析 (21)

4.5本章小结 (30)

第5章总结与展望 (31)

5.1总结 (31)

5.2展望 (32)

致 (33)

参考文献 (34)

第1章绪论

1.1课题研究的相关背景

抢答器是一种应用非常广泛的设备,在各种竞赛、抢答场合中,它能迅速、客观地分辨出最先获得发言权的选手。早期的抢答器只由几个三极管、可控硅、发光管等组成,能通过发光管的指示辩认出选手。现在大多数抢答器均使用单片机和数字集成电路,并增加了许多新功能,如选手显示、抢按前或抢按后的计时、选手得分显示等功能。本系统设计主要分为硬件设备和软件控制两大部分。外部硬件使用STM32单片机作为控制中心,用4个按键作为抢答输入,抢答开始后,抢答成功者的LED灯标识为红色闪烁,并且显示各抢答输入的时间。

1.2选题的目的和意义

通过这次设计,掌握STM32单片机的原理,了解简单多功能抢答器组成原理,初步掌握多功能抢答器的调整及测试方法,提高动手能力和排除故障的能力。同时通过本课题设计与仿真进行调试,提高自己的动手能力,巩固已学的理论知识,建立单片机理论和实践的结合,了解多功能抢答器各单元电路之间的关系及相互影响,从而能正确设计、应用各个单元电路。

1.3课题研究的容

本系统采用模块化设计智能抢答器,在抢答比赛中广泛应用,各组分别有一个抢答按钮。抢答开始后,抢答成功者的LED灯标识为红色闪烁,并且显示各抢答输入的时间。在通过研究并在设计验证后发现,采用单片机技术设计的抢答器与目前常用的抢答器相比,首先,电路连接简单,因为大多数功能单元都通过程序设计在单片机部,第二,工作性能可靠,抗干扰能力优于目前抢答器。所以本研究是一个实用的工程设计,具有创新性。

1.4国外研究现状

抢答器作为一种电子产品,早已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合,但目前所使用的抢答器有的电路较复杂不便于制作,可靠性低,实现起来很困难;有的则用一些专用的集成块,而专用集成块的购买又很困难。为适应高校等多代表队单位活动的需要而设计一个多功能抢答器,这种抢答器具有电路简单,元件普通,易于购买等优点,很好地解决了制作者制作困难和难于购买的问题。在国外已经开始了普遍的应用。

1.5抢答器目前存在的主要问题

随着改革开放事业的不断深入,促使人们学科学、学技术、学知识的手段多种多样,抢答器作为一种工具,已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率校低,且有的要么制作复杂,要么可靠性低,减少兴致。作为一个单位若专购一台抢答器虽然在经济上可以承受,但每年使用的次数极少,往往因长期存放使(电子器件的)抢答器损坏,再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展。

而且目前多数抢答器存在3个不足之处:第一,现场线路连接复杂。因为每个选手位于抢答现场的不同位置,每个选手与控制台之间要有长长的连接线。选手越多,连接线就越多、越乱,这些连接线不仅影响了现场的美观,而且降低了抢答器的可靠性,增加了安装的难度,甚至影响了现场人员的走动。第二,电路复杂。因为单片机只完成处理、计时、数据运算等功能,其它功能如选手的识别、译码、计分显示等仍只能通过数字集成电路完成。采用单片机扫描技术识别选手抢按时,电路的延迟时间较大。第三,选手抢按成功,但出现没有抢答被记录的问题。

四路抢答器课程设计报告

四 路 抢 答 器 设 计 实 验 报 告 信息科学技术学院自动化*班 ****

四路抢答器设计实验报告 一、设计任务: 1、巩固和加深对电子电路基本知识的理解,提高综合运用本课程所学知识的能 力。 2、养成根据设计需要选学参考书籍,查阅相关手册、图表和文献资料的自学能力。 3、通过电路方案的分析、论证和比较,设计计算和选取元器件、电路组装、 调试和检测等环节,初步掌握简单实用电路的分析方法和工程设计方法。 4、学会简单电路的实验调试和性能指标的测试方法,提高学生动手能力和进行 数字电子电路实验的基本技能。 二、技术指标 抢答器是一种具有优先输出的电子电路。它的基本功能是,在四组参赛的情况下,首先抢答者发出抢答信号,此时其他参赛组的抢答电路即失去控制作用。在优先抢答者解除抢答信号后,电路才自动恢复到各组又可均等抢答的状态中。 1、设计一个可供4人进行的抢答器。 2、系统设置复位按钮,按动后,重新开始抢答。

3、抢答器开始时数码管无显示,选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。抢答后显示优先抢答者序号,同时发出音响。并且不出现其他抢答者的序号,这样其它选手无法再抢答,达到抢答目的。 4、抢答器具有定时抢答功能,本抢答器的时间设定为10秒,当主持人启动“开始”开关后,定时器开始减计。 5、设定的抢答时间,选手可以抢答,这时定时器开始工作,显示器上显示选手 的和抢答时间。并保持到主持人按复位键。 6、当设定的时间一到,而无人抢答时,本题报废,选手们无法再抢答,同时扬 声器报警发出声音,定时器上显示0。 三、元件清单:

plc控制四路抢答器课程设计

plc控制四路抢答器课程设计 市场上有许许多多种抢答器,但功能却各不相同,电路也形形色色,而所选元件也各不相同。笔者设计了一款用plc 控制的抢答器,该抢答器集抢答、声音警示、灯光指示和计时于一身,借助较少的外围元件完成抢答的整个过程,选用的是(OMRON)生产的C20p型PLC设计制作了四路抢答器,该设计编程简单,容易理解掌握,且工作稳定可靠。总体电路简单,易于制作。 1、系统工作原理 1.1控制要求 (1)竞赛者若要回答主持人所提问题时,须抢先按下桌上的抢答按钮; (2)绿色指示灯亮后,须等主持人按下复位按钮PB5后,指示灯才熄灭; (3)如果竞赛者在主持人打开SW1开关10 s内抢先按下按钮,电磁线圈将使彩球摇动,以示竞赛者得到一次幸运的机会; (4)如果在主持人打开SW1开关10 s内无人抢答,则必须有声音警示,同时红色指示灯亮,以示竞赛者放弃该题; (5)在竞赛者抢答成功后,应限定一定的时间回答问题,根据题目难易可设定时间(如2 min);

(6)当主持人打开SW2开关后记时开始,如果竞赛者在回答问题时超出设定时限,则红色指示灯亮并伴有声音提示,竞赛者停止回答问题。 1.2选定输入、输出设备 输入设备输入端子号 抢答按钮PB110000 抢答按钮PB12 0001 抢答按钮PB21 0002抢答按钮PB22 0003 抢答按钮PB31 0004 抢答按钮PB32 0005 抢答按钮PB41 0006 抢答按钮PB42 0007 复位按钮PB5 0008 选择开关SW1 0009 限时开关SW2 0010 输出设备输出端子号 绿色指示灯L1输出0500 绿色指示灯L2输出0501 绿色指示灯L3输出0502 绿色指示灯L4输出0503 红色指示灯L5输出0504 红色指示灯L6输出0505

基于FPGA的电子抢答器的程序设计

基于FPGA的电子抢答器的程序设计 摘要 随着科学技术日新月异,文化生活日渐丰富,在各类竞赛、抢答场合电子抢答器已经作为一种工具得到了较为广泛的应用。顾名思义,电子抢答器是一种通过抢答者的指示灯显示、数码显示和警示显示等手段准确、公正、直观地判断出最先获得发言权选手的设备。 此次设计有4组抢答输入,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。当第一抢答者按下抢答开关时,该组指示灯亮以示抢答成功。同时,电路也具备自锁功能,保证能够实现在一路成功抢答有效后,其他三路均不能抢答。本设计基于VHDL语言,采用FPGA为控制核心,并结合动手实践完成,具有电路简单、操作方便、灵敏可靠等优点。该四路抢答器使用VHDL硬件描述语言进行编程,分为七个模块:判断模块,锁存模块,转换模块,扫描模块,片选模块,定时报警模块和译码模块。编程完成后,使用QuartersII工具软件进行编译仿真验证。 关键词:VHDL,FPGA,四路抢答器,仿真

目录 1 概述 (1) 1.1 设计背景 (1) 1.2 抢答器现状 (1) 1.3 本论文主要完成的工作 (1) 1.4 设计心得 (2) 2 开发工具简介 (3) 2.1 VHDL语言简介 (3) 2.2 FPGA开发过程与应用 (4) 2.2.1 FPGA发展历程及现状 (4) 2.2.2 FPGA工作原理 (4) 2.2.3 FPGA开发流程 (5) 2.3 Quartus II软件 (6) 3系统设计 (8) 3.1 系统设计要求 (8) 3.2 系统设计方案 (8) 3.2.1 系统硬件设计方案 (8) 3.2.2 系统软件设计方案 (8) 3.3.3 系统原理详述 (10) 4 电路程序设计及仿真 (12) 4.1 抢答锁存模块设计 (12) 4.1.1 VHDL源程序 (12) 4.1.2 抢答锁存电路的模块 (13) 4.2 仿真 (14) 总结 (15) 致谢 (17) 参考文献 (18)

基于PLC四路抢答器的设计

四路抢答器的设计 (完整规范) 专业名称:应用电子技术学生姓名: 导师姓名:### 职称 机电工程学院

2012年月 设计题目: 基于PLC四路抢答器的设计 设计要求: 1. 抢答器可同时供四组选手参加比赛 2. 主持人有三个控制按钮,用来控制抢答开始、复位和答题计时的开始。 3.每当主持人发出开始抢答指令后,那组选手最先按下抢答按钮,则数码管1就显示该组的编号,同时绿色指示灯亮,音响电路给出信箱提示信号(持续3S),以指示抢答成功,并对其后的抢答信号不再响应。选手答题完毕后,由主持人按下复位按钮,系统才能开始下一轮抢答。 4.违规抢答:若选手在未开时抢答试题时抢答了,则视为违规,违规时数码管1显示其编号,同时红灯亮,音响电路发出声响。 5.抢答限时:当主持人按下开始按钮后,定时器T0开始计时(设定30S)。若30S时限到仍无人抢答,则黄灯亮、音响电路3发出声响,以示选手放弃该题。 6.答题限时:在抢答成功后,主持人按下答题计时开始按钮,同时数码管2、3上显示答题倒计时时间(该时间设定为50S),选手必须在设定的时间内完成答题。否则,音响电路发出答题超时报警信号 设计进度要求: 第一、二周:确定题目,查阅资料,根据要求分析抢答器的设计、工作原理。 第三、四周:根据工作原理画流程图并编译梯形图,并进行硬件设计。 第五、六周:对软件设计,进行上机调试,找出问题,进行修改,并改进设计。 第七、八周:撰写论文,毕业答辩。 指导教师(签名)

摘要 近年来随着科技的飞速发展, PLC的应用不断地走向深入,同时带动传统的控制检测技术的不断更新,可编程控制器由于其优良的控制性能,极高的可靠性,在各行各业中的应用日益广泛普及。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用,为竞赛增添了刺激性、娱乐性,在一定程度上丰富了人们的业余生活,并且给人的视觉效果非常好,是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。 本次设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先,选择这个题目之后,我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路,然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理,以及它的一些工作过程,分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要25个,输入端口需要7个,由于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EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活,维护使用方便等特点。 关键词:智力控制,四路抢答器, PLC

基于PLC的六路抢答器系统设计

电气及自动化课程设计报告 题目:基于PLC的六路抢答器系统设计 课程:PLC原理与应用 学生姓名: 学生学号: 年级:14级 专业:自动化 班级:2班

指导教师: 机械与电气工程学院制 2017年6月 目录 1课程设计的任务和要求 (1) 1.1课程设计的任务 (1) 1.2课程设计的要求 (1) 2.PLC控制器的原理与组成 (1) 2.1PLC硬件系统 (1) 2.2PLC工作原理 (3) 2.3六人抢答器基本组成 (4) 2.4六人抢答器工作原理 (4) 3六人抢答器系统设计方案制定 (5) 3.1PLC选型 (5) 3.2六人抢答器系统的I/O口分配 (6) 4六人抢答器系统的软件设计 (7) 4.1PLC编程语言 (7) 4.2抢答器系统程序 (7)

4.2.1主持人控制端 (7) 4.2.2抢答成功与抢答犯规指示灯显示 (9) 4.2.3七段数码管显示 (9) 4.2.4蜂鸣器电路 (11) 5六人抢答器系统程序仿真 (12) 5.1抢答成功仿真 (12) 5.2抢答犯规及抢答超时仿真 (12) 5.3加减分及数码管显示 (13) 5.4抢答超时 (14) 6总结及心得体会 (14) 参考文献 (15)

基于PLC的六路抢答器系统设计 机械与电气工程学院自动化专业 1课程设计的任务和要求 1.1课程设计的任务 使用西门子S7-200PLC编写程序实现六路抢答器的系统设计并使用仿真软件进行其功能的实现。 1.2课程设计的要求 (1)主持人控制功能,具有开始抢答按钮和复位按钮; (2)主持人未按下开始抢答按钮时抢答为违规抢答,违规指示灯亮,蜂鸣器响; (3)抢答延时,超过20S无人抢答时此题作废,蜂鸣器长鸣; (4)抢答成功后,抢答成功指示灯亮,数码管显示抢答成功的队伍编号; (5)在抢答成功后,主持人根据回答的正确与否可以对该队伍进行加减分控制; (6)每次正确抢答时,只有第一位按下抢答按钮的队伍为有效抢答。 2.PLC控制器的原理与组成 2.1PLC硬件系统 可编程控制器,英文称ProgrammableLogicController,简称PLC。PLC是基于电子计算机,且适用于工业现场工作的电控制器。它源于继电控制装置,但它不像继电装置那样,通过电路的物理过程实现控制,而主要靠运行存储于PLC内存中的程序,进行入出信息变换实现控制。PLC基于电子计算机,但并不等同于普通计算机。普遍计算机进行入出信息变换,多只考虑信息本身,信息的入出,只要人机界面好就可以了。而PLC则还要考虑信息入出的可靠性、实时性,以及信息的使用等问题。特别要考虑怎么适应于工业环境,如便于安装,抗干扰等问题[1]。

FPGA四路电子抢答器设计

课程设计报告 专业班级 课程 FPGA/CPLD原理及应用题目四路电子抢答器设计学号 姓名 同组人 成绩 2013年5月

一、设计目的 1.进一步掌握QUARTUSⅡ软件的使用方法; 2.会使用VHDL语言设计小型数字电路系统; 3.掌握应用QUARTUSⅡ软件设计电路的流程; 4.掌握电子抢答器的设计方法。 二、设计要求 1.系统总体设计 (1)设计一个可以容纳四组参赛队进行比赛的电子抢答器。 (2)具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人发出抢答指令后,若有参赛者按抢答器按钮,则该组指示灯亮,显示器显示出抢答者的组别。同时,电路处于自锁存状态,使其他组的抢答器按钮不起作用。 (3)具有计时功能。在初始状态时,主持人可以设置答题时间的初始值。在主持人对抢答组别进行确认,并给出倒计时记数开始信号以后,抢答者开始回答问题。此时,显示器从初始值开始倒计时,计到0时停止计数,同时扬声器发出超时警报信号。若参赛者在规定的时间内回答完问题,主持人可以给出计时停止信号,以免扬声器鸣叫。 (4)具有计分功能。在初始状态时,主持人可以给每组设置初始分值。每组抢答完毕后,由主持人打分,答对一次加1分,答错一次减1分。 (5)设置一个系统清除开关,该开关由主持人控制。 (6)具有犯规设置电路。超时抢答者,给予鸣喇叭警示,并显示规范组别。 2.设计方案 系统的输入信号有:各组的抢答按钮A、B、C、D,系统允许抢答信号STA,系统清零信号RST,计分时钟信号CLK,加分按钮端ADD、en,减分端SUB、sta,计时使能端en时钟信号clk,复位rst;系统的输出信号有:四个组抢答成功与否的指示灯控制信号输出口可用a1、b1、c1、d1表示,四个组抢答时的计时数码显示控制信号,抢答成功组别显示的控制信号,各组计分显示的控制信号。整个系统至少有三个主要模块:抢答鉴别模块;抢答计时模块;抢答计分模块,其他功能模块(输出显示模块)。 3.如图为流程图: 开始→抢答→抢答鉴别→回答→加减分数→显示↑↑ 倒计时倒计时 犯规抢答或抢答后答题时间超时鸣喇叭警告。

四路竞赛抢答器设计

四路竞赛抢答器设计与仿真。 一、设计题目:四路竞赛抢答设计与仿真 二、设计要求 设计并仿真能容纳四组参赛队参赛的声光显示抢答器,要求: 1)主持人按下复位后,允许开始抢答, 2)有人抢答成功,即发出光、声报警信号,并封锁其他参赛队抢答信号的输入 主要器件 1)74LS175、74LS04; 2)发光二极管、蜂鸣器、三极管等。

三、题目分析 为达到设计要求可以有两种方案可以选择 方案1:采用CD4511芯片作为抢答信号的触发、锁存和译码输出。这样虽然比较简便,但实际在实现锁存功能时比较繁琐难实现。 方案2:采用集成4D触发器来完成抢答部分。虽然元件较多,但在实现锁存功能时可以简单的实现。 经过对比两方案的优缺点,决定采用抢答信号锁存简单实现的方案2。然后利用软件Multisim来进行仿真调试,再进行逐步改进。智力竞赛是在竞赛中分成几组参加,我设计的为四组,这时针对主持人提出的问题,各组一般进行抢答,对于抢答,需要一种逻辑电路抢答器作为裁判员。先由主持人控制主电路,各组再进行抢答,优先抢答者抢到并回答问题解除抢答信号后,电路才恢复下一次抢答。 以下是我设计的智力竞赛抢答器的主要设计思路:主持人控制开关接地与四组开关接5V 电压,我集成4D触发器74LS175,起到优先抢答的作用。利用当其中一组抢答即对应的开关关闭,对应的锁存输入端为高电平,对应的输出端也为高电平,经过与门,实现锁存功能。这样,当一组抢答时其它组就被屏蔽了。举个例子来说,若一组得到抢答权,则由于接上电压该组输出高电压,又由于锁存器的锁存原因,其它二组,三组,四组输出的为低电平,与一组相连的发光二极管会发光,同时通过或非门与报警电路相连,使之发出连续响声。因为由两个或门与译码器连接,译码器是输入高电平有效,而第一组输出高电平时,对应的LED 亮,说明改组拥有回答问题的权利。当主持人的控制开关复位时,各组的抢答者就开始抢答,当主持人的控制开关清零复位时,开始下一轮抢答。 以上就是我设计的竞赛抢答器的设计思路。

四路抢答器的PLC控制

摘要 抢答器广泛应用在学习生活及电视节目中。目前,市面上抢答器的控制核心部件主要有四种类型:数字电路、接触器、单片机和可编程逻辑控制器(PLC)。PLC具有结构简单、编程容易、改变控制要求只需要相应地改变程序等优点。目前,很多的抢答器设计仅仅基于抢答的控制,本研究利用基本指令编程设计,不仅实现了抢答的控制,而且还可在各台LED显示器上显示出相应的台号。 关键词:可编程控制器抢答器 PLC

目录 第一章设计选题及目的 (3) 1.1 设计选题 (3) 1.2 系统设计思想............................... 错误!未定义书签。第二章抢答器的系统设计.......................... 错误!未定义书签。 2.1 硬件选择..................................... 错误!未定义书签。 2.2抢答器控制系统I/O分配地址.................... 错误!未定义书签。 2.3抢答器PLC控制系统外部接线图.................. 错误!未定义书签。 2.4抢答器系统控制流程图.......................... 错误!未定义书签。 2.5控制系统的程序设计............................ 错误!未定义书签。参考文献.. (5) 致谢 (6)

第一章设计选题及目的 1.1 设计选题 设计选题:四路抢答器的PLC控制电路的设计。 控制要求:1.要求:(1)竞赛抢答器能使4个队同时参加抢答。(2)设裁判队为裁判台,参赛队为参赛台。裁判台设有音响和裁判台灯,并设有裁判台开始按钮SB0和裁判台复位按钮SB5;参赛台设有参赛台按钮及参赛台灯,1-4号参赛台分别对应按钮SB1-SB4及参赛台灯EL1-EL4。(3)只是竞赛抢答器能适合以下比赛规则:出题后,各队抢答必须在裁判员说出“开始”并按下裁判台开始按钮SB0后15S抢答,并由数码管显示时间。如提前抢答,抢答器将发出“违规”信号。15S时间到,如无队抢答,则抢答器给出时间已到信号,该题作废。在有队抢答的情况下,则抢答器发出“抢答”信号,数码管开始计时显示,并由数码管显示出抢到题的参赛队号。抢到题的队必须在30S答完题,如30S未答完,则作超时处理。赛场还设有时间数码显示器和显示抢到答题队号的数码显示器。 (4)灯光与音响信号的意义: 音响叫(响1S)+某台灯亮,由某参赛队正常抢答。 音响叫(响1S)+某台灯亮+总台灯亮,某参赛队违规。 音响叫(响1S)+裁判台灯亮,无人抢答或答题超时。 (5)在某个题目结束后,裁判员按下裁判台上的复位按钮SB5,抢答器恢复原来的状态,为下一轮抢答作好准备。抢答器示意图如图1所示。 图1 抢答器示意图 1.2系统设计思想

基于PLC控制的四路智能抢答器毕业设计

毕业设计 题目基于PLC控制的四路智能抢答器系别电气工程系系 专业电气自动化 班级 姓名 学号 指导教师 日期 2010年12月

设计任务书 设计题目: 基于PLC控制的四路智能抢答器 设计要求: 1.抢答器可同时供4组以下选手参加比赛。 2.给竞赛主持人设置了3个控制按钮,用来控制开始.复位.停止。 3.每当主持人发出开始抢答指令后,选手按下抢答器按钮,则数码管就显示编号,同时绿色指示灯亮,音响电路发出声响提示信号(持续三秒),选手答题完毕后,由主持人按下复位按钮,系统开始下一轮抢答。 4.违规抢答:若选手在未开始抢答时提前抢答了,则视为违规,违规时数码管显示其编号同时红灯亮音响电路发出声响。 5.抢答限时:当主持人按下抢答器按钮时定时器T0开始计时(设定15秒)若15秒限制到时仍无人抢答则黄灯亮音响电路发出声响,以示选手放弃该题。 6.答题限时:在抢答成功后,主持人按下答题计时按钮,同时数码管显示答题倒计时时间,此设定为30秒,选手必须在设定时间内完成答题,否则,音响电路发出超时报警信号。 设计进度要求: 第一周:确定题目,查阅相关资料。 第二周:根据设计要求分析PLC声光智能抢答器的工作原理。 第三周: 收集PLC声光智能抢答器的资料,对硬件进行设计。 第四周:从整体出发对PLC声光智能抢答器软件进行设计。 第五、六周:进行上机调试程序,找出问题,进行修改,并改进设计。 第七、八周:撰写毕业设计论问,进行毕业答辩。 指导教师(签名)

摘要 PLC四路智能抢答器是最简单竞赛抢答系统,具有结构简单、操作方便、安全可靠、造价低、发展前景广阔、功能强大等优点。抢答器广泛用于电视台娱乐性质的竞赛抢答活动,为竞赛增添了刺激性,在精神上丰富了人们的业余生活。抢答器在竞赛中能准确、公正、直观地判断出第1抢答者。通过抢答器的指示灯显示、数码显示和警示蜂鸣等手段指示出第1抢答者。 在PLC的三种编程语言中,梯形图和语句表是PLC最基本的、最常用的编程语言。本次设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对四路智能抢答器进行控制。考虑到只是对四组智能抢答器进行控制,则输入端口需要7个,输出端口需要23个,所以需要有一个CPU226的模块和两个EM222数字量扩展模块,考虑到要实现声光功能需要两个喇叭和四个指示灯。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S7-200系列系列的CPU226和数字量扩展模块EM222作为本次设计的PLC控制的四路智能抢答器的主要模块。 关键词:智能抢答,声光显示,PLC,自动控制

8路抢答器基于fpga解析

基于FPGA的多路数字抢答器的设计 摘要:本文主要介绍了以FPGA为基础的八路数字抢答器的设计,首先对各模块的功能进行分配,此次设计主要有七个模块,依次为分频模块、抢答模块、加减分模块、倒计时模块、设置倒计时模块、蜂鸣器模块和数字显示模块。主持人按下开始键可以实现抢答开始,选手号的显示,加减分模块,积分的显示,积分的重置,并启动倒计时模块;若有选手犯规或者倒计时记到五秒,停止倒计时,开启蜂鸣器,并为进入加减分模块做准备。此次设计程序用Quartus II12.0为软件开发平台,用Verilog语言来编写,使用模块化编程思想,自上向下,通过寄存器变量来控制各个模块的运行。本次设计采用FPGA来增强时序的灵活性,由于FPGA的I/O端口资源丰富,可以在此基础上稍加修改可以增加很多其他功能的抢答器,因此后期可塑性很强,因为核心是FPGA芯片,外围电路比较简单,可靠性强、运算速度高,因此便于维护,并且维护费用低。 关键词:FPGA、抢答器、倒计时、犯规报警、加减分、显示 目录 第一章绪论................. . (2) 第二章 FPGA原理及相关开发工具软件的介绍 (3) 2.1 FPGA的简介..... . (3) 2.1.1 FPGA的发展与趋势......... .. (3) 2.1.2 FPGA的工作原理及基本特点 (4) 2.1.3 FPGA的开发流程 (5) 2.1.4 FPGA的配置... . (5) 2.2 软件介绍............... .. (6) 2.2.1 Verilog HDL的介绍........... .. (6)

2.2.2 Quartus II软件.................... .. (7) 第三章数字抢答器系统设计方案和主要模块 (8) 3.1 功能描述及设计架构...... .. (8) 3.2 抢答器程序流程图以及各模块代码分析 (10) 3.2.1 抢答器程序结构及主程序流程图 (10) 3.2.2 秒分频模块 (15) 3.2.3 倒计时以及倒计时剩5S时报警模块...... 错误!未定义书签。 3.2.4 倒计时显示及倒数计时设置显示模块 (20) 3.2.5 选手号显示及违规报警模块 (26) 3.2.6倒计时设置模块 (30) 3.2.7顶层模块 (35) 3.3 硬件电路 (37) 3.3.1 按键电路图 (38) 3.3.2 数码管显示电路图 (38) 3.3.2 蜂鸣器电路图 (39) 第四章管脚分配及功能 (40) 第五章总结 (41) 参考文献 (418) 第一章绪论 1.1 课题研究背景 随着社会的发展,各种竞赛比赛日益增多,抢答器以它的方便快捷、直观反映首先取得发言权的选手等优点,深受比赛各方的辛睐,市场前景一片大好。另一方面随着电子科技的发展,抢答器的功能以及实现方式也越来越多,产品的可靠性以及准确性也越来越强。能够实现多路抢答器功能的方式有很多种,主要包括前期的数字电路、模拟电路以及数字电路与模拟电路组合的方式,但是这种方

四人抢答器plc课程设计

课程设计说明书 题目名称:四组抢答器plc课程设计 系部:机械工程系 专业班级:机械化13-1班 学生姓名: 学号:2013233 指导教师:全瑞琴 完成日期:2017年1月8号

新疆工程学院 课程设计评定意见 设计题目四组抢答器plc课程设计 系部机械工程系专业班级机械化13-1班学生姓名学生学号2013233 评定意见: 评定成绩: 指导教师(签名):年月日

(此页背书) 评定意见参考提纲: 1、学生完成的工作量与内容是否符合任务书的要求。 2、学生的勤勉态度。 3、设计或说明书的优缺点,包括:学生对理论知识的掌握程度、实践工作能力、表现出的创造性和综合应用能力等。

新疆工程学院 机械工程系系(部)课程设计任务书 2015-2016 学年第一学期2016 年 1 月10日 教研室主任(签名)系(部)主任(签名)

摘要 随着微处理器、计算机和数字通讯技术的飞速发展,计算机控制已扩展到了所有控制领域。而实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备,无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目,都会举办各种各样的智力竞赛,都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的,本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生,用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先选择这个题目之后我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理以及它的一些工作过程分析后得 出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要9个,输入端口需要6个,由于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EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活维护使用方便等特点。 关键词: 可编程控制器抢答器 PLC 模拟电路数字电路

基于PLC四路抢答器的设计毕业设计

毕业设计设计任务书 设计题目: 基于PLC四路抢答器的设计 设计要求: 1. 抢答器可同时供四组选手参加比赛 2. 主持人有三个控制按钮,用来控制抢答开始、复位和答题计时的开始。 3.每当主持人发出开始抢答指令后,那组选手最先按下抢答按钮,则数码管1就显示该组的编号,同时绿色指示灯亮,音响电路给出信箱提示信号(持续3S),以指示抢答成功,并对其后的抢答信号不再响应。选手答题完毕后,由主持人按下复位按钮,系统才能开始下一轮抢答。 4.违规抢答:若选手在未开时抢答试题时抢答了,则视为违规,违规时数码管1显示其编号,同时红灯亮,音响电路发出声响。 5.抢答限时:当主持人按下开始按钮后,定时器T0开始计时(设定30S)。若30S时限到仍无人抢答,则黄灯亮、音响电路3发出声响,以示选手放弃该题。 6.答题限时:在抢答成功后,主持人按下答题计时开始按钮,同时数码管2、3上显示答题倒计时时间(该时间设定为50S),选手必须在设定的时间内完成答题。否则,音响电路发出答题超时报警信号 设计进度要求: 第一、二周:确定题目,查阅资料,根据要求分析抢答器的设计、工作原理。 第三、四周:根据工作原理画流程图并编译梯形图,并进行硬件设计。 第五、六周:对软件设计,进行上机调试,找出问题,进行修改,并改进设计。 第七、八周:撰写论文,毕业答辩。 指导教师(签名)

摘要 近年来随着科技的飞速发展, PLC的应用不断地走向深入,同时带动传统的控制检测技术的不断更新,可编程控制器由于其优良的控制性能,极高的可靠性,在各行各业中的应用日益广泛普及。对于抢答器其广泛用于电视台、商业机构、企事业工会组织、俱乐部及学校等单位组织举办各种知识、技术竞赛及文娱活动时作抢答之用,为竞赛增添了刺激性、娱乐性,在一定程度上丰富了人们的业余生活,并且给人的视觉效果非常好,是各单位开展素质教育、精神文明、娱乐活动的必备产品。 本次设计是利用PLC(Programmable Logic Controller)对PLC控制的四路智力抢答器进行控制。首先,选择这个题目之后,我对本次设计进行了全面的思考。使自己对本次设计有一个大致的总体思路,然后仔细分析PLC控制的四路智力抢答器的工作原理,以及它的一些工作过程,分析后得出它主要需要完成主持人的控制、选手的抢答、报警、计时及输出显示功能等。考虑到只是PLC控制的四路智力抢答器则输出端口需要25个,输入端口需要7个,由于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EM223作为本次设计的PLC。具有方便灵活,维护使用方便等特点。 关键词:智力控制,四路抢答器, PLC

基于FPGA的四路抢答器的Verilog-HDL代码

module qiangda4(clk,clr,inputEn,add,stu,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4,Led1 ,Led2,Led3,Buzzer); // 开始声明各个端口 //输入口 input clk,clr,inputEn,add,stu,inputL1,inputL2,inputL3,inputL4; //输出口 output [0:7] Led1; //倒计时时使用的LED控制端 output [0:7] Led2; //数码管控制端 output [0:7] Led3; //分数显示数码管控制端 output Buzzer; //蜂鸣器 //各个寄存器变量声明 reg [0:7] Led1; reg [0:7] Led2; reg [0:7] Led3; reg cnt=32'b0; reg Buzzer; reg score=4’hf;//分数显示寄存器 //配置寄存器,EnFlat是表明开始抢答的标志位 reg EnFlat=1'b0; //BuClk是蜂鸣器的标志位 reg BuClk=1'b0; //BuL是做蜂鸣器的延时用 reg [0:7]BuL=8'd0; //抢答选手标志位 reg answer=3’d0; //各组分数标志位 reg score1=4’d5; reg score2=4’d5; reg score3=4’d5; reg score4=4’d5; //------------初始化模块--------------- always @ (posedge clk)//捕捉时钟 begin //初始化各按键并开始抢答 begin if(inputEn==1'b0) begin //初始化各个标志位和参数

简易四路抢答器

单片机课程设计 预习报告 班级:建电141 姓名:付鹏鑫 学号:1412032031 设计题目:四位竞赛抢答器系统设计设计时间:2016.01.03~01.07 评定成绩: 评定教师:

目录 摘要 -------------------------------------------------------------------- 错误!未定义书签。 一、任务分析: -------------------------------------------------------------------------------- 3 二、总体方案: -------------------------------------------------------------------------------- 4 2.1 可行方案--------------------------------------------------- 错误!未定义书签。 2.2 方案设计--------------------------------------------------- 错误!未定义书签。 三、硬件设计: -------------------------------------------------------------------------------- 8 3.1 电路原理图 --------------------------------------------------------------------------- 8 1.AT89C51简介 ------------------------------------------------------------------------ 10 2.PCF8591简介 --------------------------------------------------------------------------- 9 3.RESPACK8及RX8简介 (12) 3.2 器件选择--------------------------------------------------- 错误!未定义书签。 四、软件设计: ---------------------------------------------------- 错误!未定义书签。 4.1程序处理流程 --------------------------------------------- 错误!未定义书签。 4.2 程序流程图 ----------------------------------------------- 错误!未定义书签。 4.3 程序介绍--------------------------------------------------- 错误!未定义书签。 五、调试过程: ------------------------------------------------------------------------------ 22 5.1 调试步骤----------------------------------------------------------------------------- 22 六、参考文献: ---------------------------------------------------- 错误!未定义书签。 错误!未定义书签。 摘要:抢答器作为一种工具,已广泛应用于各自智力与知识竞赛场合。本设计是基于C52单片机系统的四路抢答器。考虑到其限时回答功能,

单片机四路抢答器课程设计

课程设计(论文) 题目名称简易四路抢答器设计 课程名称单片机原理及应用 学生姓名瞿永 学号0841229144 系、专业电气工程系测控类 指导教师杨波 2010年7 月1 日

邵阳学院课程设计(论文)评阅表 学生姓名瞿永学号0841229144 系别电气工程系专业班级08电本二班题目名称简易四路抢答器课程名称单片机原理及应用 二、指导教师评定

目录 摘要 (4) 一,设计任务与要求 (4) 二,方案设计与论证 (4) 三,硬件电路设计 (5) 四,软件设计 (8) 五,器件选型方案 (21) 六,调试: (22) 七,结论与心得 (22) 八,参考文献 (23)

单片机四路抢答器设计 摘要 抢答器作为一种工具,已广泛应用于各种智力和知识竞赛场合。但抢答器的使用频率较低,且有的要么制作复杂,要么可靠性低。作为一个单位,如果专门购一台抢答器虽然在经济上可以承受,但每年使用的次数极少,往往因长期存放使(电子器件的)抢答器损坏,再购置的麻烦和及时性就会影响活动的开展,因此设计了本抢答器。 本设计是以四路抢答为基本理念。考虑到依需设定限时回答的功能,利用AT49C51单片机及外围接口实现的抢答系统,利用单片机的定时器/计数器定时和记数的原理,将软、硬件有机地结合起来,使得系统能够正确地进行计时,同时使数码管能够正确地显示时间。用开关做键盘输出,扬声器发生提示。同时系统能够实现:在抢答中,只有开始后抢答才有效,如果在开始抢答前抢答为无效;抢答限定时间和回答问题的时间可在1-99s设定;可以显示是哪位选手有效抢答和无效抢答,正确按键后有音乐提示;抢答时间和回答问题时间倒记时显示,满时后系统计时自动复位及主控强制复位;按键锁定,在有效状态下,按键无效非法。 一,设计任务与要求 1、抢答器同时供4名选手或4个代表队比赛,分别用4个按钮S0 ~ S3表示。 2、设置一个系统清除和抢答控制开关S,该开关由主持人控制。 3、抢答器具有锁存与显示功能。即选手按动按钮,锁存相应的编号,并在LED数码管上显示,同时扬声器发出报警声响提示。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 4、参赛选手在设定的时间内进行抢答,抢答有效,定时器停止工作,显示器上显示选手的编号并保持到主持人将系统清除为止。 二,方案设计与论证

四路抢答器的plc控制线路的设计

机电传动控制课程设计 设计题目:四路抢答器PLC控制电路的设计 学校:梧州学院 专业:机械设计制造及其自动化 班级: 08机械2班 姓名: 学号: 指导老师: 年月日

摘要 随着微处理器、计算机和数字通信技术的飞速发展,计算机控制已扩展到所有的控制领域。现代社会要求制造业对市场需求迅速的反应,生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一需求,生产设备的控制系统必须具有极高的灵活性和可靠性,可编程控制器就顺应而生。 而实用抢答器的这一产品是各种竞赛活动中不可缺少的设备,无论是学校、工厂、军队还是益智性电视节目,都会举办各种各样的智力竞赛,都会用到抢答器。目前市场上已有的各种各样的智力竞赛抢答器绝大多数是早期设计的,只具有抢答锁定功能的一个电路,以模拟电路、数字电路或者模拟电路与数字电路相结合的产品,这部分抢答器已相当成熟。现在的抢答器具有倒计时、定时、自动(或手动)复位、报警(即声响提示,有的以音乐的方式来体现)、屏幕显示、按键发光等多种功能。但功能越多的电路相对来说就越复杂,且成本偏高,故障高,显示方式简单(有的甚至没有显示电路),无法判断提前抢按按钮的行为,不便于电路升级换代。本设计要求就是利用PLC作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生,用PLC本身的优势使竞赛真正达到公正、公平、公开。 关键词:可编程控制器抢答器 PLC 模拟电路数字电路

目录 第一章设计选题及目的 (1) 1.1 设计选题 (1) 1.2 设计目的 (1) 第二章功能介绍 (2) 2.1 主要功能介绍 (2) 2.2 扩展功能介绍 (2) 第三章总体方案设计模块 (3) 第四章 PLC抢答器编程 (4) 4.1 选定输入、输出设备 (4) 4.3 工作过程 (5) 4.4 程序指令表 (6) 4.5 外部接线图 (7) 第五章单元模块设计 (8) 5.1 抢答器电路模块 (8) 5.2 定时电路模块 (11) 5.3 控制电路 (15) 第六章组装和调试 (18) 参考文献 (19) 致谢 (20)

基于PLC的四路抢答器设计报告

基于PLC的四路抢答器设计报告

河南农业大学 《PLC生产实训》 报告 实训题目:基于PLC的智力竞赛抢答器 学院:理学院 班级:电子信息科学与技术一班 组员:相贺鹏、朱泽雷、张少华 指导教师:腾红丽 成绩: 时间:2014 年12 月30 日至2015 年1 月4 日

一、实训目的 《PLC 生产实训》是一门实践课程。本实训是配合《可编程控制器原理及应用》课程教学大纲、要求和课程实施计划展开。通过本课程的实训,使学生在学习了西门子S7-200系列PLC 理论知识的基础上,通过上机编程和程序调试实训,进一步提高S7-200系列PLC 的应用能力;了初步掌握PLC 控制系统的分析、设计能力;掌握PLC 的基本原理和选型应用方法,能够根据设备的工艺过程和控制要求正确选用可编程控制器及配套的常用功能模块。通过实习,要求学生能熟练掌握PLC 的理论知识和实验中所掌握的实践知识,能正确地进行系统设计,并通过实验使学生获得软件设计的初步能力。在实习的全过程中,培养学生勤奋学习、求真、求实的科学品德,培养学生的动手能力、观察能力、查阅文献能力、思维能力、想象能力、表达能力,为今后从事相关的专业技术工作打下基础。 二、实训要求 PLC 实训是对综合应用能力的培养,因此在实训过程中要求能够主动思考,积极参与。 每个同学必须做到的是:根据工艺要求,分析控制要求,设计控制程序,然后再进行 编程、调试,以满足加工所要求的基本工艺过程。 个别有能力的同学可以在原有控制要求的基础上进一步完善相应的控制环节,或者结 合实际(例如根据控制的某些特点),提出合理化建议并编程实现。 三、实训内容 基于PLC 的智力竞赛抢答器,其系统控制流程图如图1所示: 电路

基于FPGA的抢答器毕业设计.

摘要 本文介绍了一种采用EDA技术,在QuartusII工具软件环境下用VHDL语言编写的数码显示8路抢答器的电路组成、设计思路及功能。 抢答器同时供8名选手或8个代表队比赛,分别用8个按钮[1]~[8]表示。设置一个系统清除和抢答控制开关,该开关由主持人控制。抢答器具有锁存与显示功能,即选手按动按钮,锁存相应的编号,扬声器发出声响提示,并在七段数码管上显示选手号码。选手抢答实行优先锁存,优先抢答选手的编号一直保持到主持人将系统清除为止。 系统主芯片采用EP2C35F484C8,由基本时钟发生电路模块,复位电路模块,键盘防抖动模块,键盘扫描模块,数码管驱动模块,报警频率选择模块组成。经编译和仿真所设计的程序,在可编程逻辑器件上下载验证,从而完成抢答器功能。 关键词:抢答器;硬件描述语言;可编程逻辑门阵列;

Abstract This article introduces an EDA technology tools in QuartusII environment using VHDL language digital display 8 answering device circuit design ideas and features. Responder same time for eight players or eight team competition, with eight buttons, respectively [1] ~ [8] said. Setting clear and answer in a system control switch, the switch control by the moderator. Responder has a latch and display, the player press the button, latch the corresponding number, speaker audible prompts, and seven-segment digital tube display in player numbers. Players answer in the implementation of the priority latch, first answer in player numbers has been maintained to host the system cleared. System main chip EP2C35F484C8, from the basic clock circuit module, reset the circuit module, keyboard judder module, the keyboard scan module, a digital control drive module, alarm frequency selection module. The compilation and simulation process is designed, in the programmable logic device to download verification, thus completing the Responder feature. Key words:Responder;Very Hardware Description Language; FPGA;

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