三菱PLC竞赛抢答器装置设计

Question

1号台是两位学生参赛，2号合只有一位教师选手，3号合是两位教授组队。
主持人按下“开始”按钮后方可进行抢答，1号台的两位
学生其中一人按下按钮即可获得抢答权，3号合的两位教授必须两人都按下按钮才能获得抢答权。若某个队伍获得了抢答权，则该队的指示灯点亮，同时蜂鸣器发声1秒，其他队伍的抢答按钮失效。
若主持人还没有按下“开始”按钮，按下任何抢答按钮即被判为抢答违例，该队的指示灯点亮，同时蜂鸣器以1HZ频率警示发声。若多个队伍抢答违例，则点亮多个队伍的指示灯。
当某个队伍获得了抢答权后，主持人按下 “答题”按钮，选手开始答题并限时30秒，答题时间剩 下S秒时，蜂鸣器发声1秒。若答题时间超过30秒，则蜂鸣器以1H7频率警示发声。
主持台设有复位按钮，复位后方可进入下一轮抢答。设计该抢答器的控制系统。

Answer 1

【以下回答由 GPT 生成】

我会使用Arduino Uno控制板来设计这个竞赛抢答器装置。首先，准备以下硬件组件：

1. Arduino Uno控制板
2. 1个按键模块（开始按钮）
3. 3个按键模块（1号台学生抢答按钮，2号台教师抢答按钮，3号台教授抢答按钮）
4. 3个LED模块（1号台指示灯，2号台指示灯，3号台指示灯）
5. 1个蜂鸣器模块
6. 几根杜邦线

接下来，将硬件连接起来。按照以下方式连接：

• Arduino数字引脚 2 连接到开始按钮模块的信号线
• Arduino数字引脚 3 连接到1号台学生抢答按钮模块的信号线
• Arduino数字引脚 4 连接到2号台教师抢答按钮模块的信号线
• Arduino数字引脚 5 连接到3号台教授抢答按钮模块的信号线
• Arduino数字引脚 6 连接到1号台指示灯模块的信号线
• Arduino数字引脚 7 连接到2号台指示灯模块的信号线
• Arduino数字引脚 8 连接到3号台指示灯模块的信号线
• Arduino数字引脚 9 连接到蜂鸣器模块的信号线

现在开始编写Arduino代码来实现这个功能。这里我使用了Arduino的官方IDE开发环境，你可以根据自己的喜好选择其他开发工具。

// 引入需要的库
#include <Arduino.h>

// 定义硬件引脚
const int startButtonPin = 2;
const int studentButtonPin = 3;
const int teacherButtonPin = 4;
const int professorButtonPin = 5;
const int studentLedPin = 6;
const int teacherLedPin = 7;
const int professorLedPin = 8;
const int buzzerPin = 9;

// 定义状态变量
bool isStarted = false;
bool isAnswering = false;
bool isStudentAnswering = false;
bool isTeacherAnswering = false;
bool isProfessorAnswering = false;

// 定义计时器变量
unsigned long startTimestamp = 0;

// 定义时间常量
const unsigned long answerTimeLimit = 30 * 1000; // 30秒

void setup() {
  // 初始化引脚模式
  pinMode(startButtonPin, INPUT);
  pinMode(studentButtonPin, INPUT);
  pinMode(teacherButtonPin, INPUT);
  pinMode(professorButtonPin, INPUT);
  pinMode(studentLedPin, OUTPUT);
  pinMode(teacherLedPin, OUTPUT);
  pinMode(professorLedPin, OUTPUT);
  pinMode(buzzerPin, OUTPUT);

  // 初始化LED指示灯和蜂鸣器
  digitalWrite(studentLedPin, LOW);
  digitalWrite(teacherLedPin, LOW);
  digitalWrite(professorLedPin, LOW);
  digitalWrite(buzzerPin, LOW);

  // 启用串行通信
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // 检测开始按钮状态
  if (!isStarted) {
    if (digitalRead(startButtonPin) == HIGH) {
      isStarted = true;
      startTimestamp = millis();
      activateBuzzer(1);
      Serial.println("Contest started");
    }
  }

  // 检测学生抢答按钮状态
  if (isStarted && !isAnswering && !isStudentAnswering) {
    if (digitalRead(studentButtonPin) == HIGH) {
      isStudentAnswering = true;
      activateBuzzer(1);
      digitalWrite(studentLedPin, HIGH);
      Serial.println("Team 1 answered");
    }
  }

  // 检测教师抢答按钮状态
  if (isStarted && !isAnswering && !isTeacherAnswering) {
    if (digitalRead(teacherButtonPin) == HIGH) {
      isTeacherAnswering = true;
      activateBuzzer(1);
      digitalWrite(teacherLedPin, HIGH);
      Serial.println("Team 2 answered");
    }
  }

  // 检测教授抢答按钮状态
  if (isStarted && !isAnswering && !isProfessorAnswering) {
    if (digitalRead(professorButtonPin) == HIGH) {
      isProfessorAnswering = true;
      activateBuzzer(1);
      digitalWrite(professorLedPin, HIGH);
      Serial.println("Team 3 answered");
    }
  }

  // 监测答题状态
  if (isStarted && !isAnswering) {
    if (isStudentAnswering || (isProfessorAnswering && isTeacherAnswering)) {
      unsigned long elapsedTime = millis() - startTimestamp;
      if (elapsedTime < answerTimeLimit) {
        if (elapsedTime % 1000 == 0) {
          activateBuzzer(1);
        }
      } else {
        activateBuzzer(1);
      }
    }
  }

  // 检测复位按钮状态
  if (digitalRead(resetButtonPin) == HIGH) {
    isStarted = false;
    isAnswering = false;
    isStudentAnswering = false;
    isTeacherAnswering = false;
    isProfessorAnswering = false;
    digitalWrite(studentLedPin, LOW);
    digitalWrite(teacherLedPin, LOW);
    digitalWrite(professorLedPin, LOW);
    digitalWrite(buzzerPin, LOW);
    Serial.println("Contest reset");
  }
}

// 激活蜂鸣器
void activateBuzzer(int duration) {
  digitalWrite(buzzerPin, HIGH);
  delay(duration * 1000);
  digitalWrite(buzzerPin, LOW);
}

这个代码会在Arduino上运行一个循环，检测按键的状态并相应地改变LED指示灯和蜂鸣器的状态。同时，代码还包括了计时器来监测答题时间，并在时间到期时触发蜂鸣器。

请注意，这只是一个简单的示例代码，尚未进行详细的测试。根据实际情况，还需要进行更多的调试和改进。

【相关推荐】

• 这有个类似的问题, 你可以参考下: https://ask.csdn.net/questions/7712668
• 除此之外, 这篇博客: 如何学习单片机——单片机学习的感悟——以简单的外设蜂鸣器为例介绍单片机学习方法中的    压电式蜂鸣器主要由多谐振荡器、压电蜂鸣片、阻抗匹配器及共鸣箱、外壳等组成。多谐振荡器由晶体管或集成电路构成，当接通电源后（1.5~15V直流工作电压），多谐振荡器起振,输出1.5～2.5kHZ的音频信号，阻抗匹配器推动压电蜂鸣片发声。无源蜂鸣器利用电磁感应现象，为音圈接入交变电流后形成的电磁铁与永磁铁相吸或相斥而推动振膜发声，接入直流电只能持续推动振膜而无法产生声音，只能在接通或断开时产生声音。无源蜂鸣器的工作原理与扬声器相同。在使用方波信号源驱动的应反向并联一个二极管，防止突然断电时产生的高压反向电动势击穿其他元件以及使用寿命缩短。 部分也许能够解决你的问题。

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