八路声光抢答器.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流八路声光抢答器.精品文档.2.4 抢答器的工作流程抢答器的基本工作原理:在上电之后，系统开始运行，在抢答过程中，会有多个信号同时或不同时送入主电路中，抢答器内部电路和CD4511集成芯片会开始工作，并识别、记录第一个号码。在整个抢答器工作过程中，编码电路、优先锁存译码电路、显示电路、报警电路都会运行。抢答器的工作流程分为正常抢答流程、主持人复位等几部，如图2-2所示。2.5 抢答器的工作过程1、开始上电之后，主持人按复位键，抢答开始。如有选手按下抢答键，报警电路会发出讯响声，并且数码显示电路上会显示成功抢答的选手的编号。2、当有选手抢答成功之

2、后，系统就进行了优先锁存，其他抢答选手抢答无效。 3、如果主持人未按下复位键，而有人按了抢答按键，此次抢答无效，只有当主持人按下了复位键，选手才能进行顺利抢答。第3章 抢答器的单元电路设计八路智能抢答器主要由数字编码电路、译码优先锁存驱动电路、数码显示电路和报警电路组成。现简单介绍八路智能抢答器设计中的各单元电路的设计的情况。3.1抢答器设计中的数字编码电路参考电路如图3-1所示，S1S8组成18路抢答器，D1D12组成数字编码器。该电路完成的功能是：通过编码二极管编成BCD码，将高电平加到CD4511所对应的输入端。从CD4511的引脚可以看出，引脚6，2，1，7分别为BCD码的D、C、B、

3、A位（D这高位，A为低位，即D、C、B、A分别代表BCD码8、4、2、1位）。工作过程：当电路上电，主持人按下复位键，选手就可以开始抢答。当选手1按下S1抢答键，高电平通过编码二极管D1加到CD4511集成芯片的7脚（A位），7脚为高电平，1、2、6脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0001”；当选手2按下S2抢答键，高电平通过编码二极管D2加到CD4511集成芯片的1脚（B位），1脚为高电平，2、6、7脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0010”；当选手3按下S3抢答键，高电平通过编码二极管D3、D4加到CD4511集成芯片的1、7脚（B、A位），1、7脚为高电平，2

4、、6脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0011”；当选手4按下S4抢答键，高电平通过编码二极管D5加到CD4511集成芯片的2脚（C位），2脚为高电平，1、6、7脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0100”；当选手5按下S5抢答键，高电平通过编码二极管D6、D7加到CD4511集成芯片的2、7脚（C、A位），2、7脚为高电平，1、6脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0101”；当选手6按下S6抢答键，高电平通过编码二极管D8、D9加到CD4511集成芯片的1、2脚（B、C位），1、2脚为高电平，6、7脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0110”；

5、当选手7按下S7抢答键，高电平通过编码二极管D10、D11、D12加到CD4511集成芯片的1、2、7脚（B、C、A位），1、2、7脚为高电平，6脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“0111”；当选手8按下S8抢答键，高电平加到CD4511集成芯片的6脚（D位），6脚为高电平，1、2、7脚保持低电平，此时CD4511输入BCD码为“1000”。输入的BCD码就是键的号码，并自动地由CD4511内部电路译码成十进制数在数码管上显示。3.2抢答器设计中的译码/优先/锁存电路CD4511是一个用于驱动共阴极LED（数码管）显示器的BCD码七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、

6、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED显示器。CD4511是一片CMOSBCD锁存/7段译码/驱动器，引脚排列如图3-2-1所示。其中A、B、C、D为BCD码输入，a为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐；正常显示时，B1端应加高电平。另外CD4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。ag是7段输出，可驱动共阴LED数码管。另外，CD45

7、11显示数“6”时，a段消隐；显示数“9”时，d段消隐，所以显示6、9这两个数时，字形不太美观。图3-2-1CD4511的引脚图CD4511是常用的七段显示译码驱动器，它的内部除了七段译码电路外，还这有锁存电路和输出驱动器部分，具有输出电流大，最大可达25mA,可直接驱动LED数码管。CD4511由4个输入端A/B/C/D和7个输出端ag，它还具有输入BCD码锁存、灯测试和熄灭控制功能，它们分别由锁存端LE、灯测试LT、熄灭控制端BI来控制各引脚的名称：其中7、1、2、6分别表示BCD码的A、B、C、D位；5、4、3分别表示LE、BI、LT；13、12、11、10、9、15、14分别表示a、b

8、、c、d、e、f、g；上边的引脚表示输入，下边的引脚表示输出；还有两个引脚8、16分别表示的是VDD、VSS。其功能介绍如下：BI：4脚是消隐输入控制端。当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。LT：3脚是测试输入端。当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。如果该端为低电平，则译码器输出全为高电平，该端拥有最高级别权限，只要它为0，既有上述现象，而与其余所有输入端状态无关。这一功能主要用于测试目的，因此正常使用中应接高电平。LE：5脚是锁定控制端。当BI、LT为1时，若该端为高电平，则加在A、B、C、

9、D端的外部编码信息不能进入译码，所以译码器的输出状态保持不变；当LE=0时，则A、B、C、D端的BCD码一经改变，译码器就立即输出新的译码值。A、B、C、D：为8421BCD码输入端。a、b、c、d、e、f、g：为译码输出端，输出为高电平1有效。（2）译码驱动功能编码器实现了对开关信号的编码，并以BCD码的形式输出，为了将输出的BCD码能够显示出来，需要用译码显示电路，选择常用的七段译码显示驱动器CD4511作为译码电路。CD4511真值表如图3-2-4所示。CD4511译码用两级或非门担任，为了简化线路，先用二输入端与非门对输入数据B、C进行组合，得出四项，然后将输入的数据A、D一起用或非门

10、译码（3）锁存优先功能由于抢答器都是多路即须满足多位抢答者抢答要求，这就有一个先后判定的锁存优先电路，确保第一个抢答信号锁存住。同时数码显示并拒绝后面抢答信号的干扰。CD4511内部电路与Q1，R7，R8，D13，D14组成的控制电路（见图3-2-5CD4511真值表）可完成这一功能。当抢答键都未按下时，因为CD4511的BCD码输入端都有接地电阻（10K），所以BCD码的输入端为“0000”，则CD4511的输出端a、b、c、d、e、f均为高电平，g为低电平。通过对0-9这10个数字的分析（见图4-2-5锁存优先功能电路图）可以看到，只当数字为0时，才出现d为高电平，而g为低度电平，这时Q1

11、导通，D13、D14的阳极均为低电平，使CD4511的第5脚（即LE端）为低电平“0”，这种状态下，CD4511没有锁存而允许BCD码输入。在抢答准备阶段，主持人会按复位键，数显为“0”态，正是这种情况下，抢答开始，当S1-S8任一键按下时，CD4511的输出端d为低电平或输出端g为高电平，这两种状态必有一个存在或都存在，迫使CD4511的第5脚（即LE端）由0到1，反映抢答键信号的BCD码允许输入，并使CD4511的a、b、c、d、e、f、g七个输出锁存保持在LE为0时输入的BCD码的显示状态。例如S1按下，数码管应显示1，此时仅b、c为高电平，而d为低电平，此时三极管Q1的基极亦为低电平，

12、集电极为高电平，经D14加至CD4511第5脚（即LE端），即LE由0-1状态，则在LE为“0”时输入给CD4511的第一个BCD码数据被判定优先而锁存，所以数码管显示对应S1送来的信号是1，S1之后的任一按键信号都不显示。为了进行下一题的抢答，主持人需要按下复位键S9，清除锁存器内的数值，数显先是熄灭一下，再复显“0”状态，此后若S5键第一个按下，这时应立即显“5”，与此同时CD4511的输出端14脚g为高电平，10脚d为高电平，12脚b为低电平，Q1截止，并通过D14使CD4511的第4脚为高电平，此时LE呈01状态，于是电路判定优先锁存，后边输入的其它按键信号被封住，可见电路“优先锁存”

13、后，任何抢答键均失去作用。3.3抢答器设计中的数码显示电路共阴式LED数码管的原理图（图3-3-1数码显示管原理图），使用时，共阴极接地，7个阳极ag由相应的BCD七段译码器来驱动。数码管接0.5寸共阴数码管。3.4 抢答器设计中的报警电路参考电路如图3-4-1所示，抢答器报警电路由NE555接成音多谐振荡器，其中R16=R17=10K，扬声器通过100UF的电容器接在NE555IC的3脚与地（GND）之间。C1=0.01，R16没有直接和电源相接，而是通过四只1N4148组成二极管或门电路，四只二极管的阳极分别接CD4511的1，2，6，7脚，任何抢答按键按下，报警电路都能振荡发出讯响声。图

14、3-4-1抢答器报警电路由NE555接成音多谐振荡器构成的报警电路如图3-4-1所示。其中555构成多谐振荡器，振荡频率fo143（RI2R2）C，其输出信号经三极管推动扬声器。PR为控制信号，当PR为高电平时，多谐振荡器工作，反之，电路停振。555构成的多谐振荡器的工作原理如图3-4-2所示：接通电源Vcc后，Vcc经电阻R1和R2对电容C充电，其电压uc由0按指数律上。当uc2/3Vcc时，电压比较器C1和C2的输出分别为uc1=0,uc2=1,基本RS触发器被置0，Q等于0，Q非等于1，输出uO跃到低电平UOL。于此同时。放电管V导通，电容C经电阻R2和放电管V放电，电路进入暂稳态。随着

15、电容C的放电，uc随之下降。当uc下降到uc1/3Vcc时，则电压比较器C1和C2的输出uc1=1和uc2=0，基本RS触发器被置为1，Q等于1，Q非等于0，输出uO由低电平UOL跃到高电平UOH。同时因Q非等于0，放电管V截止，电源Vcc又经过R1和R2对电容C充电。电路又回到第一暂稳态。因此，电容C上的电压uc在2/3Vcc和1/3Vcc之间来回充电和放电，从而使电路产生振荡，输出矩形脉冲。将NE555多谐振荡器与成音多谐振荡器连接起来，前一个振荡器的输出接到后一个振荡器的复位端，后一个振荡器的输出接到扬声器上。这样，只有当前一个振荡器输出高电平时，才驱动后一个振荡器振荡，扬声器发声；而前

16、一个振荡器输出低电平时，导致后面振荡器复位并停止振荡，此时扬声器无音频输出。抢答器控制说课稿尊敬的各位领导和老师们：大家好！我有幸参加了2012年全国中等职业学校电类专业课程“创新杯”教师教学设计及说课比赛，我是来自秦皇岛市中等专业学校的郅颖。随着我国工业的快速发展，可编程控制器技术（简称PLC技术）更广泛地应用于工业控制的各个领域。许多中等职业学校已将其作为机电专业的主干专业课程。该课程是在电子技术基础、电工技术和电力拖动等课程的基础上开设的。学过本课程后，学生能够掌握可编程控制器技术的基本知识与技能，具有应用可编程控制器解决简单实际问题的能力。今天我说课的题目是简单智力抢答的PLC控制。下

17、面我将从教材内容、教学策略、教学过程和教学反思等四方面加以说明。一、教材内容1、使用教材 我校使用的教材是由高等教育出版社出版的PLC技术与技能训练- 西门子系列(项目式教学),该教材是中等职业学校电气运用与维修专业教学用书，是根据最新颁布的维修电工及相关工种国家职业标准及职业技能鉴定规范编写。2、教学内容处理根据教学大纲、教学内容、学生的专业特点和实际学习情况，对教学内容做如下处理：1）在项目三中加入知识点基本逻辑指令（装载、线圈驱动和触点串联、并联等梯形图指令和语句表指令）。2）结合学校的实训设备抢答器控制面板，又根据知识和技能的循序渐进和由浅入深，在项目三后，插入简单智力抢答的PLC控制

18、，作为项目四，与教材中原有的项目八 智力抢答的PLC控制相对应。增加的项目四，将为学生完成项目八打好基础。据此，调整了教材内容的编排顺序，将原有的项目八 智力抢答的PLC控制改为项目九 智力抢答的PLC控制。3、本课教学内容在教材中的地位和与相关知识的联系项目四 简单智力抢答的PLC控制是本课的第一个、也是最简单的典型工作任务。通过本次课的学习，使学生初步学会对简单的PLC控制系统进行设计、接线与调试的步骤和方法。对PLC控制系统进行设计、接线与调试是高级维修电工的必考内容，所以说，本次课为后续的PLC工作任务的完成和学生工作后参加高级维修电工考核打好基础。4教学目标根据课程教学大纲对本课教学

19、内容的要求，根据学生的实际，在“以能力为本位，以就业为导向”思想的指导下，确定了本次课的教学目标：知识与技能1.学会综合应用装载指令、线圈驱动指令和触点串联、并联指令等基本逻辑指令，即应用典型的启保停程序和互锁原理编制抢答器程序。2.进一步熟练使用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行程序的编写、运行及调试。3.学会对简单智力抢答的PLC控制系统进行设计、接线与调试的步骤和方法。过程与方法 通过提问、引入实例导入新课，采用引导探究法启发学生思考发现，实现知识的层层深入；采用引导文项目教学法、演示法、角色扮演法，在小组既合作又分工明确中，按步骤完成工作任务。利用信息化教学手段进行竞技比试

20、；采用教师评价、学生互评与自评等形式对学生进行评价。情感、态度与价值观1.在自主探究与合作学习中，收获成功、树立自信心和体验团队合作精神。2.在教师的引导与鼓励中，培养学生的创新能力。根据教学目标和学生实际确定：5.教学重点、难点与关键点重点：1.综合应用装载指令、线圈驱动指令和触点串联、并联指令等基本逻辑指令，即应用典型的启保停程序和互锁原理编制抢答器程序。2.对简单智力抢答的PLC控制系统进行设计、接线与调试的步骤和方法。难点：1.应用电力拖动中的顺序控制原理和通用辅助继电器M设计允许抢答程序段。2.根据控制要求和外部设备灵活、合理地设计I/O分配。关键点：采用理实一体和教、学、做一体的教

21、学模式。学生在小组合作与分工中自主探究、在教师的启发和引导下，即“在做中学”和“在做中教”中突出教学重点，突破教学难点。在整个教学过程中，诠释了本教材的教学理念：以做为主，边做边学，在实际操作中学会和掌握S7-200PLC的知识与技能。三、教学策略1.学情分析1）专业能力需求：本课是针对我校机电设备安装与维修专业二年级学生来设计的。作为未来的机电技术工人，必须具备具有应用可编程控制器技术解决简单实际问题的能力，才能满足将来工作的需要。2）学生的特点：10级机电设备安装与维修专业1班的学生活泼好动，思维敏捷，对新鲜事物感兴趣，有求知欲，喜欢实训教学。该班1/4的学生知识基础较好，学习目的明确，学

22、习积极性较高，想办法让这些学生带动其他同学，适宜实施启发式教学、互动式教学和小组合作学习。课前，根据学习现状和学生的性格特点，科学、合理地分组，确保组组同质、组内有层。3）知识与技能基础：（1）学生已学过电子技术课程，学习了数字电路的知识；从上学期开始学习电力拖动课，已经学过了基本电气控制线路的工作原理，也正在进行维修电工工种的实训。（2）初步学会了使用STEP7-Micro/WIN32编程软件进行程序的编写、运行及简单调试。（3）学会了PLC输入端子、输出端子与外部设备的连接。2教法与学法设计：为了实现本节课的教学目标，使学生掌握重点，突破难点，在教学中用任务驱动教学，采取引导文项目教学法、

23、角色扮演法和演示法。在学法上，我贯彻的指导思想是“学习的主动权还给学生”，倡导“自主、合作、探究”的学习方式，采用小组合作学习法，让学生在小组内交流探讨的氛围里动口、动手和动脑、自主探究、合作学习。3.教学手段采用多媒体教学设备和课件辅助教学，利用信息化手段完成竞技比试环节。四、教学过程教学环节一：设疑激趣，实例导入（用时5分钟）1、复习提问，要求一名学生在黑板上写出用PLC改造后的梯形图程序。2、导入：刚才半数多的同学都举手想要回答问题，举手的先后次序都差不多，我只点到一名学生。在举手的同学中间，最先举手的同学一定是准备答案最充分的，大家说，用什么办法找出这样的同学来回答问题？3、导入：请大

24、家看一段视频。 在各类知识竞赛上有抢答题环节，要使用抢答器，我们可以使用可编程控制器（PLC）技术来实现抢答器控制，本次课上，我们将应用学过的电力拖动中的控制原理、黑板上的梯形图程序及综合应用学过的PLC基本逻辑指令编制抢答器程序和完成简单智力抢答的PLC控制项目。设计意图：了解到应用已有知识能解决实际问题能激发学生的学习兴趣和积极性。4、讲解三维教学目标，设计意图：目标现行，明确学习目的。教学环节二：层层深入，思考发现 （用时20分钟）1教师对照黑板上学生用PLC改造的三相异步电动机接触器互锁正反转控制线路的梯形图程序，层层设疑，启发学生思考，在教师的启发和引导下，使学生能应用已有电力拖动的

25、知识去发现PLC的知识点，即找出梯形图程序中的自锁、互锁原理和启保停程序。设计意图：既让学生体验到学科间的关联，又培养学生迁移知识的能力。2.教师从该梯形图程序过度到两队抢答器程序，实现知识的深入，并引导学生分析两队抢答器的工作过程。设计意图：根据学生的认知特点，需要教师举一反三，使学生深入理解抢答器控制原理。3.教师提出控制要求，采用小组合作学习法，要求学生讨论和应用典型的启保停程序和互锁原理设计三队抢答器程序，实现知识的进一步深入，突出教学重点。设计意图：培养学生自主探究的学习习惯和应用已有知识解决实际问题的能力，4.在学生小组讨论时，教师巡回指导，当学生在编程时遇到困难，教师要及时引导，

26、例如：设计意图：教师充分了解学生，全面考虑学生可能会出现的问题，准备应对办法，提高驾驭课堂的能力。5.两个小组将设计好的梯形图和I/O接线图写在黑板上。教师提问检验学生对抢答器程序的掌握。6.教师说明：通过小组成员的共同努力，我们自己设计出程序，大家表现都不错。设计意图：让学生体验到成就感和小组合作学习的益处，也鼓励学生积极参与小组学习。7.提问：在观看抢答比赛视频时，大家注意到一个细节吗？每对抢答成功后，出现蜂鸣器的嗡鸣声。同学们可以应用我们之前使用过的实训台上的八音盒模块来修改程序，从而实现抢答成功时蜂鸣器发声的效果。既检验学生能否灵活应用触点并联指令，为接下来的控制要求的实现做好准备，又

27、扩展学生的编程思路，使编程思维得到升华。在此基础上，我们将完成一个典型工作任务，既完成简单抢答器控制系统的设计、接线与调试。教学环节三：理实一体， 自主探究 （用时45分钟）1.让学生明确项目目标。1.学生找出抢答器面板，看屏幕或是阅读学案中的控制要求。2.要求学生对比抢答器面板和刚才设计的抢答器的控制要求，对比分析它们的不同，两名学生说出不同之处。3.学生阅读学案中的项目准备的内容。4.放录像，录像内容为：演示抢答器面板与PLC输入、输出端子的接线和抢答器的使用效果。设计意图：为了省去多次的演示时间，并让全体学生同时看到，教师课前录像。看到抢答器面板的使用能调动学生的学习热情，也使学生对实训

28、成果做到心中有数。5.阅读学案中的评分标准和学生评价表。设计意图：使学生对教师的评价做到心中有数。6. 要求学生组内有效分工，填写学案中的第六项，小组讨论后，填写个人的岗位职责，在工作卡上也注明，佩戴工作卡。设计意图：采用角色扮演法，使学生融入职业角色，从而积极地参与实训。7.提出最简程序设计原则：输入、输出端子少、梯形图程序段少。8.开始项目实施：小组既有合作又有明确分工，按步骤完成各项任务。在学生按步骤实训中突出教学重点1和教学重点2。教师巡回检查，启发、引导学生完成各实训任务。查看学生的每项任务完成情况，按照评分标准打分，还要引导学生改正错误，记录学生存在的长处和不足。学生根据项目准备中

29、的知识点和讨论的问题，在小组成员思维火花的碰撞中，在教师引导下和小组合作探究中突破教学难点1。9.小组完成各任务后报告教师。教师观察学生操作抢答器面板，检验程序执行是否正确，参照评分标准给出实训成绩。如有错误，在教师引导下改正。整个实训过程培养学生自主、合作的探究能力及团队沟通能力，也实现了学生在“做中学”、教师在“做中教”。教学环节四：知识拓展 竞技比试1.教师提出要求：应用实验台上的按钮键和指示灯模块按照本次实训的抢答器控制要求设计模拟五队抢答器控制。每小组设计I/O分配表、接线图和梯形图程序。完成后将梯形图程序上传到教师机上，将I/O分配表和接线图交给教师。设计意图：既检验学生能否灵活设

30、计I/O分配，又强化教学重点，还培养了学生的创新能力。2. 阅读学案中的竞技比试评分标准。3. 进行比赛，教师记录时间。在最简程序设计原则的指导下，在小组合作中突破教学难点2。4. 完成的小组将梯形图程序上传到教师机上，并将设计的I/O分配表和接线图交给教师。教师记录每组完成设计所用的时间，根据I/O接线图和梯形图程序判断设计的正确性，并到实训台上要求学生运行程序检验抢答效果，根据竞技比试评分标准给出比赛成绩。5. 公布比赛成绩。6将设计较好的梯形图程序上传到各小组的计算机上。设计意图：利用信息化教学手段完成竞技比试任务，既便于教师评分，节省时间又促进学生相互学习，取长补短。7.小组完成各任务

31、后报告教师。教师观察学生操作抢答器面板，检验程序执行是否正确，参照评分标准给出实训成绩。如有错误，在教师引导下改正。10. 在规定时间内提前完成实训任务的学生可进行知识拓展中的内容。设计意图：由于学生的知识基础和学习能力有差异，要使学生有不同程度的提高，这也检验学生能否灵活应用启保停程序和互锁原理解决实际问题。教学环节四：评价总结，反思巩固 （用时19分钟）1.教师根据学生书写的正确梯形图程序归纳抢答器控制的梯形图设计思路：设计意图：帮助学生理清编程思路。2.每小组汇报实训中遇到的问题、解决办法和比赛的收获。设计意图：分享合作的收获，体验到团队合作的益处。3.教师总结各小组出现的共性问题，点评

32、每小组的实训表现，指出长处与不足，并提出建议。参照学案中的评价表进行小组内的互评与自评，再加上教师的评分，得出每人的实训成绩。设计意图：通过评价，使学生明确自己的优点和别人的长处，反思自己的不足，在今后的学习中争取更大的进步。教学环节五：布置作业 （用时2分钟）1.课下按实训报告格式书写实训报告。2.上网搜索抢答器控制要求实例，试着设计I/O接线图和编写梯形图程序，师生在QQ群里可以交流、讨论与共享。设计意图：反思实训，自查不足。五教学反思 在实际的课堂教学中，在教师启发引导、小组合作学习中学生们积极参与、在竞技比试中同学们热情高涨。学生们通过自主探究、合作学习学会了知识与技能，从中也体验到了信任、团队合作精神和相互学习的益处，达到了预期的教学目标，取得了良好的教学效果。本次课上启发学生思考和设计，培养了学生的逻辑思维能力和创新能力，为学生的终身学习打下基础。