1. 选题的目的和意义

1.1 选题的目的

PLC即可编程控制器是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。“PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。

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。 

本次设计我选择的欧姆龙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、报警功能等。

国内外研究现状分析

目前市场上已有很多类型的竞赛抢答器，但其中绝大多数是早期设计的，采用模拟电路、数字电路或者模数混合电路的产品。这些抢答器已相当成熟，但是随着功能增多，电路也越复杂，并且成本偏高，故障率高，显示方式简单或者没有，无法准确判断抢按按钮的行为，也不便于参数调节及功能的升级换代。近年来随着科技的飞速发展，单片机、PLC 的应用正在不断地走向深入，同时带动传统的控制检测技术的不断更新。可编程控制器是以微机技术为基础发展起来的新一代控制装置，是实现自动化控制的理想工具之一，它有着传统继电接触控制无法比拟的优点，因而在控制领域中得到了广泛应用，若采用可编程控制器制作抢答器，则比用逻辑电路和继电器制作的抢答器具有更多的优点，其结构简单，抗干扰能力强，运行稳定可靠，定时准确，可方便地设置定时时间，编程容易，功能扩展方便，修改灵活。本设计就是利用 PLC 作为核心部件进行逻辑控制及信号的产生，PLC的性能优势必会使得竞赛真正达到公正、公平、公开。

2、研究内容及方案

2.1课题的研究内容

工作原理：通电后，主持人将开关拨到“清零状态，抢答器处于禁止状态，编号显示器灭灯，定时器显示设定时间：主持人将开关置“开始”状态，宣布“开始”抢答器工作。若是主持人开关并未置“开始”，此时若是有人抢答，则对应选手的灯亮，扬声器发出报警声并封锁输入电路。当定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时抢答。选手在定时时间内抢答时，抢答器完成：优先判断，编号锁存，编号显示，扬声器提示。当一轮抢答之后，定时器停止，禁止二次抢答，定时器显示剩余时间。如果再次抢答必须由主持人再次操作“清除”和“开始：状态开关。对于抢答者，答对题则可以进行相应的加分，提前抢答或是答错则扣掉相应的分值。

比赛开始时，节目主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁止工作状态，编码显示器灭灯，限时显示器上显示限定时间。当节目主持人宣布“抢答开始”并将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，限时器开始倒计时。若限定时间到，却没有选手抢答时，报警电路报警，指示灯亮起，并封锁输入电路禁止选手超时抢答。若选手在限定时间内按动抢答按钮，抢答器需完成以下工作： 

1.优先编码器电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号； 

2.指示灯亮起，提醒节目主持人注意； 

3.控制电路对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答； 

4.控制电路使限时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，是系统恢复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。

2.2研究方案

抢答器可同时供四组选手参加比赛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。 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，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。 违规抢答：若选手在未开时抢答试题时抢答了，则视为违规，违规时数码管显示其编号，同时红灯亮，音响电路发出声响。 抢答限时：当主持人按下开始按钮后，定时器开始计时若时限到仍无人抢答，则黄灯亮、音响电路发出声响，以示选手放弃该题。 答题限时：在抢答成功后，主持人按下答题计时开始按钮，同时数码管上显示答题倒计时时间，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

2.3预期目标

 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；绿色指示灯亮后，须等主持人按下复位按钮后，指示灯才熄灭；如果竞赛者在主持人打开开关10秒内抢先按下按钮，同时绿色指示灯亮且有声音警示，以示竞赛者得到一次幸运的机会。如果在主持人打开开关几秒内无人抢答，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；当主持人打开开关后记时开始，如果竞赛者在回答问题时出设定时限，则红色指示灯亮并伴有声音提示，竞赛者停止回答问题。

3、研究进度安排

参考文献

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第二篇：开题报告样板

太原理工大学信息工程学院

本科毕业设计（论文）开题报告

1.     国内外研究现状及课题意义

 1.1国内外研究现状

目前国内出现的抢答系统一般是针对某一学科或某一专用现场而设计开发的，由参赛选手利用专门设计的机械抢答器抢答，这种抢答器一般采用可编程控制器(Programmable Controller，简称为PLC)，以扫描方式工作，连续地、循环地、顺序地逐条执行程序，它的这种串行工作方式可避免继电器控制系统中触点竞争和时序失配的问题，具有响应速度快、功耗低、可重复编程上百次等特点，因此，PLC的应用十分广泛。但是，这种系统存在如下缺点:需要专家设计开发，开发周期长，不具有通用性，且功能单一，无法完成竞赛中诸如试题显示、语音提示等高级功能，因此在实际应用中有一定的局限性。

 国外虽然也有多种形式的抢答系统出现，但不适合我国开展知识竞赛的实际情况，而且通用性较差。

1.2课题背景及研究意义

抢答器是一种应用非常广泛的设备，在各种智力知识竞赛场合中它能迅速、准确、公正地判断第一抢答者并协助比赛顺利进行。随着我国教育事业的发展，公民的知识水平不断提高，对知识竞赛的参与意识越来越强。知识竞赛能培养公民的健康情趣和积极向上的精神，引导公民尊重科学、尊重知识，推动人们努力学习科学知识，运用科学知识为社会服务。知识竞赛不仅是丰富社会文化生活的重要形式之一，也是考核参赛者的智力和科学知识水平的一种重要手段。

早期的抢答器只由几个三极管，可控硅，发光二极管组成，通过发光二极管的指示辨认最先抢答选手。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，例如抢答倒计时，选手得分显示等等。但目前所使用的抢答器有的电路较复杂

目前，开展知识竞赛时普遍采用抢答竞赛的方式，所使用的抢答系统大多为专门制作的机械电子设备，通过发光块(管)灯箱显示数字分值，且安装调试成本昂贵、不便移动、通用性也不好，一般只在电视台的一些专业娱乐节目中得以应用，一般企事业单位则较难实现。

该系统己经在大、中、小学校以及企、事业单位主办的各类知识抢答赛中投入使用。实际应用证明，该系统易学易用，具有很强的通用性，大大活跃了知识抢答赛的现场气氛，具有较大的实用和推广价值。

2.主要研究内容

本抢答器主要研究可以同时供8名选手比赛，分别用8个按键进行抢答；主持人可以通过智能抢答器的按键设定每道题的抢答时间和回答时间；具有清零和非法抢答控制功能，并由主持人操纵，避免选手在主持人说“开始”前提前抢答，违反规则；当主持人启动“开始抢答”键后，定时器进行减计时，在15秒内无人抢答表示所有参赛选手对本题弃权，抢答时间耗尽则禁止抢答；倒计时5秒时，如果无人抢答，则系统每一秒报警一次，用以提示参赛选手；抢答器具有锁存与显示功能，即选手按下按键，锁存相应选手的参赛号码，并在LED数码管上显示，同时扬声器蜂鸣。选手抢答为优锁存，其他按键者将不能响应；参赛选手在设定的时间内进行抢答，抢答有效后，显示器显示选手编号并进入30s倒计时；倒计时期间，若主持人想终止倒计时，可以按下“停止”按键，系统自动进入准备状态。

设计电原理图，采用Protel软件画原理图，并用proteus进行仿真熟悉编译软件，编制代码，调试代码。

3.拟采用的研究思路（方法、技术路线、可行性论证等）

本课题主要采用STC89C52RC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，将软硬件有机的结合起来，使得系统能够正确的显示时间和选手号码。用开关做键盘输出，扬声器发生提示。系统达到要求: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设在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问倒记时显示，时间完后系统自动复位;按键锁定，在有效状态下，按键无效非法。控制系统的四个模块分别为：存储模块、显示模块、语音模块、抢答开关模块。通过按键输入抢答信号，经单片机的处理，输出控制信号，利用数码管来完成显示功能，蜂鸣器完成语音报警。从而实现整个抢答过程。

技术路线：

可行性论证

STC89C52RC是一种低功耗、高性能CMOSS位微控制器，具有;K储器。使用Annel公司高密度非易失性存储器技术制造，与工业全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规绷程器。在单芯片上，灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52RC为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

STC89C52RC具有以下标准功能:Sk字节Flash, 256字节RAn，32位班〕口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个巧位定时器叶数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。另外，STC89C52RC可降至Ollz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAh、定时器叶数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。

所以八路抢答系统能通过STC89C52RC单片机来实现。

4.设计工作安排及进度

我安排的进度如下：

1.        第1周下达任务书，布置写开题报告，查看资料，了解市场上的各种抢答装置，包括工作原理、单片机种类等。

2.        第2周学习STC89C52RC单片机的数据手册与相关资料，

3.        第3周  开题报告；

4.        第4周确定方案，画出方框图，设计测量电路，并对参数进行计算，设计电原理图；

5.        第5周 采用Protel软件画原理图；

6.        第6—7周 采用proteus进行初步的仿真

7.        第8—9周  毕业实习

8.        第9—11周  撰写毕业论文初稿，熟悉编译软件；

9.        第12—13周  交毕业论文初稿；

10.    第13—14周  编制代码，调试代码，

11.    第15—17周  修改、打印毕业设计论文，进行毕业答辩。

 经过老师的讲解，一段时间的学习和查找资料，基本上已经对本次的论文有了大概的了解，并且对它有了大概的思路，在20##年6月1日前应该能够圆满的做完毕业设计。

5.参考文献

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[14]宏晶科技（http://MCU-Memory.com）.STC89C51RC/RD+系列用户手册

[15]keil公司（http：//www.keil.com）.C51 Evaluation Software