广西中等职业学校学生技能大赛单片机控制项目任务书第一套Word格式文档下载.docx
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图1蒸汽供热系统示意图
电路控制部分、加热部分和蒸汽阀门控制部分。
电路控制部分由相关控制按钮、液晶显示器、数码管显示器和相关指示灯等部分组成，其主要功能有：
控制炉内水加热的开始、暂停或继续，预设水温度，指示水温度和炉内水量等信息。
加热部分由燃炉、加热炉、压力检测、温度检测，燃料以及运送燃料的机械手等部分组成，其主要功能是：
在电路控制部分指挥下使用机械手把燃料运到燃炉加热炉内的水，同时将水温、压力等信息传递给电路控制部分。
蒸汽阀门控制部分主要根据锅炉内的压力值控制阀门的开度。
（二）蒸汽供热系统模拟装置的组成模块及相关说明
系统使用YL-236型单片机控制实训考核装置来模拟制作，具体要求如下：
1．数码管显示：
使用8位数码管显示器，其各位的显示内容与显示位置对应关系如表1所示。
表1数码管显示器各位显示内容
显示位置
DS7
DS6
DS5
DS4
DS3
DS2
DS1
DS0
显示内容
炉内实时水量
当前室温
预设热水温度值
2．液晶显示：
使用128X64液晶显示模块，显示整个系统的信息。
3．功能按键：
使用指令模块中的独立按键。
7个按键从左至右分别设置为“开始”键、“停止”键、“暂停／继续”键、“确认”键、设置键、设置温度和压力“+”键和设置温度和压力“一”键。
4．功能指示灯：
使用显示模块的4个LED灯。
指示灯从左至右分别设置为：
电源指示灯，进水指示灯，加热指示灯和报警指示灯。
5．燃料运送机构：
使用YL-G001型智能物料搬运装置，如图2所示。
其中工位一、工位二、工位三下方为模拟燃料放置区，工位三上方为模拟燃料入口处。
图2燃料运送机结构示意图
6．水温指示：
使用步进电机模块模拟指针式温度计，指示炉内实时水温值。
步进电机每走lmm代表温度变化1℃。
例如：
炉内水温为50℃，则步进电机指针应指示到50mm标尺处。
7．储水量检测：
使用ADC／DAC模块（即MCU07模块）上电压源的电压来模拟水量检测传感器的检测输出电压值。
使用时，手动调节调压电位器得到某一输出电压值，模拟水量检测传感器在该水量时的输出电压。
设加热炉的最大储水量为280升，储水量与水量检测传感器的输出电压之间的关系如表2所示（注：
表格中储水量与电压相邻两点之间可看做性关系）。
表2储水量与水量传感器输出电压关系表
储水量
（升）
20
40
60
80
120
160
200
240
280
输出电
压（伏）
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
水量
状态
低水量
报警
正常水量范围
高水量
8．蒸汽阀门控制部分：
使用ADC／DAC模块（即MCU07模块）上的DAC输出电压的大小来模拟。
使用时，DAC输出电压值代表阀门的开度。
设阀门的开度分为三档，每一档对应出水量与DAC输出电压值得关系如表3所示。
表3蒸汽阀门控制开度与DAC输出电压的关系表
阀门
开度
小
中
大
0~1
1~3.5
3.5~4.5
三、蒸汽供热系统模拟装置
（一）系统初始化
系统上电后进行初始化，各部分初始状态要求如下：
1．电源指示灯亮，其余指示灯熄灭。
2．数码管显示器各位实时显示内容如表3所示，炉内水量的检测刷新速度应不低于0.5秒）。
表4数码管显示器初始化各位显示内容
显示内容
X
Y
Z
Z
注：
上表中XXX代表炉内实际水量（单位为升，按照四舍五入原则保留至个位），通过手动调节MCU07模块上电位器旋钮使输出电压为1.25V时，转换得到对应水量初始值在数码管DS7、DS6、DS5位显示为050（即50升），水量增减与传感器输出电压值分段符合线性关系（与表2对应）。
数码管DS4、DS3显示的YY为温度传感器检测到的当前室温值（℃）。
数码管DS2、DS1、DS0位显示的ZZZ为水温预设初始值25（即025℃）。
3．液晶显示的初始界面如图3所示：
图3液晶显示初始界面
液晶所有字体必须使用12X16宋体显示，标点符号和数字符号均使用全角字符。
4．步进电机指针指示在25mm处（相当于炉内水温为025℃）。
5．压力表指示0kg。
6．机械手初始化操作：
使用前请调整机械手的功能，排除故障，使其能正常工作。
在机械手正常工作的前提下，系统控制机械手复位至工位二正上方，手爪处于放松状态。
调整时请在工作记录单上做好调整工作记录。
如果不能排除相应的故障，为不影响后续任务，请填写请求技术支持报告单，并举手示意，经裁判同意后，可得到技术人员的帮助，排除故障。
（二）系统运行要求
1．热水加热温度设置
预设的水温值范围应在“25℃-100℃”之间变化，否则系统无法进行下一步工作。
使用“+”或“一”键预设热水温度值，每按一次“+”或“一”键，数码管显示的预设热水温度值加4℃或减l℃。
当设定的水温值达到100℃后再按“+”键，“+”键失效，然后按“一”达到规定的预设温度值；
若设定水温值为25℃后再按“一”键，“一”键失效，设定的水温值仍为25℃。
2．水加热
在满足“25℃≤预设热水温度值≤100℃”的条件下，按下“开始”按键，系统进入下面的水加热流程。
2.1进水：
根据数码管显示的炉内实时水量，系统进入进水作业工作流程。
手动调节电压源，按表2关系模拟加热炉进水，进水指示灯点亮。
当调节电压源电位器使数码管显示的进水量超过200升时，进水指示灯闪烁，直到微调电压源电位器使炉内水量为200升时为止。
此过程中，若按下“暂停／继续”按键，进水暂停，手动调节电压源时数码管显示的实际水量不变（即调节电压源进水无效），进水指示灯灭；
如再次按下此按键，进水指示灯亮，进水继续。
2.2投放燃料和温度显示
2.2.1投放燃料：
当炉内水量为200升时，按下“确认”按键后，系统进入投放燃料状态。
其中燃料共有三种类型：
高燃烧值燃料为黑色燃料（用黑球代替），设：
一包黑色燃料能使50升水温度升高36℃：
中燃烧值燃料为黄色燃料（用黄球代替），设：
一包黄色燃料能使50升水温度升高20℃：
低燃烧值燃料为白色燃料（用白球代替），设：
一包白色燃料能使50升水温度升高4℃。
燃料燃烧升温与水量多少可看做线性关系，例如：
如果使用一包黑色燃料加热100升水，则只能使其升高18℃。
三种燃料随机放置在燃料放置区，机械手每搬运走一包燃料后由工位三下方自动补充相同的燃料进来（小球从工位三上方滚落到工位三下方模拟自动补充燃料过程），保证燃料放置区三种燃料每种只有一包。
水温初始值为25℃、预设加热水温100℃、当前炉内水量为200升，系统控制机械手智能判别投放燃料的种类和数量，并用最简的步骤去工位一或工位二搬运合适的燃料投放到工位三上方的燃料入口。
最简的步骤就是使机械手搬运燃料的次数最少。
投放燃料过程中若按下“暂停／继续”按键，机械手应立即暂停当前动作，再次按下此按键，机械手继续原来的投放燃料操作，直至水温升到设定的温度值。
2.2.2加热和热水温度指示
机械手投放燃料开始，加热指示灯点亮作加热指示，步进电机指针指示位置应和投放燃料后炉内达到的水温值相对应。
当炉内水温达到预设值时，步进电机指针停止移动，加热指示灯熄灭，一次加热过程结束，直至下一轮运送燃料开始。
3．压力表数值可用设置键、设置温度和压力“+”键和设置温度和压力“一”键来模拟，用设置键选择压力，然后每按一次“+”或“一”键液晶屏显示的压力值增加0.5kg或减0.5kg。
当压力值达到2kg则蒸汽阀门开度为小，当压力值达到3kg则蒸汽阀门开度为中，当压力值达到4kg则蒸汽阀门开度为大，在DAC输出上可测得对应电压。
液晶显示的界面如图4所示：
图4液晶显示工作界面
4．LED报警指示
任何情况下，若炉内水量低于40升，报警指示灯以0.5S的间隔闪烁报警，此时用户不能用水，代表用户水表的按键失效。
若炉内水量高于240升，报警指示灯以0.2S的间隔闪烁报警。
若进燃料时燃料区无燃料，则报警指示灯以0.5S的间隔闪烁报警，有燃料时自动停止报警。
5．一次加热过程结束后，系统等待再次按下“开始”按键，系统能重复上述步骤。
6．系统停止。
按下“停止”按键，系统停止工作，只有电源指示灯亮。
与制作过程相关的知识答题卷
一、处理相关数据
请根据工作任务书中表2储水量与水量检测传感器输出电压之间的关系，在图
6中用描点法画出L-V关系曲线图。
图6储水量与电压对应关系曲线图
二、确定机械手智能搬运燃料的工作步骤
根据工作任务书的要求将200升水从25℃升温到100℃，设当前燃料排列状态为：
黄色燃料在工位一，黑色燃料在工位二，白色燃料在工位三下方。
使用机械手智能判
别一、二工位燃料的种类和投放的数量，用最简的步骤（最简的步骤就是使机械手搬
运燃料的次数最少）去工位一或工位二搬运合适的燃料投放到工位三上方的燃料入口
试将最简的搬运步骤和对应燃料使炉内水温能达到的温度值填入下表4中：
表4机械手工作步骤计划表
搬运次数
去哪个工位取何种燃料
炉内水温达到的温度值（℃）
5
6
7
三、根据任务书的要求，正确选用相关的模块，画出模块接线图。
机械手调整工作过程记录单
工位号——
序号
调整部位名称
调整前现象
调整方法
自检功能恢复与否
调整用时
备注
机械手调整请求技术支持申请单
请求技术支持故障现象
技术支持人员处理结果
技术支持人员签名
评委签名
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