環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)任務(wù)書(shū).doc

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根據(jù)給出的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（附圖一）電路原理圖，把選取的元器件及功能部件正確地裝配在賽場(chǎng)提供的印刷電路板上。要求：元器件焊接安裝無(wú)錯(cuò)漏，元器件、導(dǎo)線安裝及元器件上字符標(biāo)示方向均應(yīng)符合工藝要求；電路板上插件位置正確，接插件、堅(jiān)固件安裝可靠牢固；線路板和元器件無(wú)燙傷和劃傷處，整機(jī)清潔無(wú)污物。 二、環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)(共50分) （一） 故障檢修（本項(xiàng)分2項(xiàng)，每項(xiàng)6分，共12分） 要求：在你已經(jīng)焊接好的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)線路板上，已經(jīng)設(shè)置了兩個(gè)故障。請(qǐng)你根據(jù)環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路原理和電路功能（電路功能看提供的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能）加以排除，故障排除后電路才能正常工作。并請(qǐng)完成以下的檢測(cè)修報(bào)告。1.故障一 檢修報(bào)告故障 現(xiàn)象 （1分） 故障 檢測(cè) （3分） 故障點(diǎn) （1分） 故障 排除 （1分）2.故障二 檢修報(bào)告故障 現(xiàn)象 （1分） 故障 檢測(cè) （3分） 故障點(diǎn) （1分） 故障 排除 （1分）（二） 環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能檢查 （本大項(xiàng)共14分） 要求：已經(jīng)焊接、裝配和故障排除后的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路板，可實(shí)現(xiàn)電路工作正常。1電源工作正常接上+5V電源后， D1發(fā)光，+5V電源正常。2分2鍵盤(pán)設(shè)置電路正常工作RESET1鍵按下后可以復(fù)位；K1鍵可以使字幕改變移動(dòng)的方式顯示。3點(diǎn)陣顯示電路正常工作能正常顯示波形時(shí)間（年月日）、溫度、濕度、空氣的質(zhì)量（廢氣的污染程度）、能見(jiàn)度（大氣懸浮的顆粒物)等信息。2分4單片機(jī)電路工作正常能夠檢測(cè)各個(gè)傳感器的電信息，經(jīng)過(guò)內(nèi)部程序進(jìn)行相關(guān)處理，再送到顯示電路顯示。2分5空氣質(zhì)量檢測(cè)電路正常。 1分6USB接口電路正常。 1分7時(shí)鐘電路正常。 1分8能見(jiàn)度檢測(cè)電路正常。 1分9溫度傳感器電路正常。 1分10蜂鳴器電路正常。 1分(三) 環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)測(cè)量（本大項(xiàng)分4項(xiàng)，共24分） 要求：根據(jù)給出的環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電路圖及已經(jīng)焊接好的信號(hào)發(fā)生器電路板。在正確完成電路的故障排除后，使用給出的儀器儀表，對(duì)相關(guān)電路進(jìn)行測(cè)量，并把測(cè)量的結(jié)果填在相關(guān)的表格及空格中。1 接通電路后，測(cè)量下列波形并記錄在相關(guān)表格。 （1）測(cè)量T7點(diǎn)的波形（2）測(cè)量T8點(diǎn)的波形2比較以上2個(gè)波形，分析它們幅度和頻率之間的關(guān)系（4分） （1）幅度關(guān)系_。 （2）頻率關(guān)系_。3使用示波器的雙蹤測(cè)量功能，研究他們的相位關(guān)系并從電路結(jié)構(gòu)上解釋原因（4分） 答：（1）相位關(guān)系_。 （2）形成原因_。4測(cè)量能見(jiàn)度檢測(cè)電路部分。4分 （1）TP3的電壓( D2與D3之間無(wú)遮擋物)電壓_V，測(cè)量TP3的(D2與D3之間有黑色物體遮擋)時(shí)的電壓是_V，電壓變化的原因是_。三繪畫(huà)電路圖和繪制元器件PCB封裝圖（本大項(xiàng)分2項(xiàng)，第1項(xiàng)13分，第2項(xiàng)2分，共15分） 說(shuō)明：選手在F盤(pán)根目錄下以工位號(hào)為名建立文件夾（為選手工位號(hào)，只取后兩位），選手競(jìng)賽畫(huà)出的電路圖命名為Sch.schdoc,PCB；元件封裝庫(kù)為splib.Pcblib，并存入該文件夾中，選手如不按說(shuō)明存盤(pán)，將不可能給予評(píng)價(jià)。1.繪畫(huà)電路圖 (13分) 內(nèi)容：使用Protel 2004 DXP軟件，根據(jù)賽場(chǎng)提供的多地控制實(shí)物電路板，準(zhǔn)確地畫(huà)出電路圖，并在電路圖中的元器件符號(hào)上標(biāo)明它的標(biāo)號(hào)和標(biāo)稱值或型號(hào)。2.繪制元器件PCB封裝圖 ( 2分) 請(qǐng)根據(jù)環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的U1(MQ-2)實(shí)物電路，繪制它的PCB封裝圖。四、職業(yè)與安全意識(shí)（本大項(xiàng)10分） 操作符合安全操作規(guī)程：工具擺放、包裝物品、導(dǎo)線線頭等的處理，符合職業(yè)崗位的要求；遵守賽場(chǎng)紀(jì)律，尊重賽場(chǎng)工作人員，愛(ài)惜賽場(chǎng)的設(shè)備和器材，保持工位的整潔。1.工作過(guò)程安全 2.儀器儀表操作規(guī)范安全 3.工具使用安全、規(guī)范 4.搭建模塊安全擺放 5.紀(jì)律、清潔環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)介隨著人類改造世界活動(dòng)的日益發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境的破壞也日益加??；環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重，環(huán)境的破壞直接影響人類的生存和發(fā)展。情景1：還記得九八年的特大洪災(zāi)么，多少無(wú)辜的生命，多少人民的財(cái)產(chǎn)，毀于一旦！ 情景2：北方的沙塵暴遮天蓋日，是什么使多少美麗的土地變成如今的一片戈壁！ 情景3：兩極冰雪開(kāi)始消融，威脅沿海億萬(wàn)的生命！ 情景4：工業(yè)生產(chǎn)造成二氧化碳、汽車尾氣大量排放，大城市幾乎需要帶口罩上街。 隨著人類認(rèn)識(shí)世界的不斷深入，人們對(duì)環(huán)境污染所引發(fā)的問(wèn)題也逐漸重視起來(lái)，環(huán)境保護(hù)環(huán)境的問(wèn)題第一次如此深刻地?cái)[在我們面前。 一、環(huán)保監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的功能描述 主要功能：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空氣中影響人體舒適度最重要因素，以動(dòng)態(tài)點(diǎn)陣方式顯示測(cè)量的結(jié)果。 1.溫度檢測(cè)。 2.濕度檢測(cè)。 3.空氣的質(zhì)量檢測(cè)、工業(yè)廢氣的濃度、污染程度檢測(cè)。 4能見(jiàn)度（大氣懸浮的顆粒物)信息。 大氣中粒徑小于或等于2.5微米的顆粒物，也稱為可吸入顆粒物，對(duì)空氣質(zhì)量和能見(jiàn)度有重要的影響，PM2.5也是形成灰霾天氣的主因。 5時(shí)間（只能在軟件中修改，本套件顯示的時(shí)間是開(kāi)發(fā)時(shí)的時(shí)間，不是考生比賽時(shí)的實(shí)時(shí)時(shí)間，請(qǐng)考生注意） 二工作原理簡(jiǎn)介 1電源部分 +5V電源輸入后經(jīng)過(guò)各級(jí)濾波送到各部分單元電路， D1作電源工作指示。 2 單片機(jī)電路 單片機(jī)U2的內(nèi)部已經(jīng)設(shè)定和固化相關(guān)程序，對(duì)輸入的指令和各傳感器送來(lái)的信息進(jìn)行運(yùn)算和測(cè)定，并輸出相應(yīng)的顯示驅(qū)動(dòng)信號(hào)和蜂鳴驅(qū)動(dòng)信號(hào)。 3鍵盤(pán)設(shè)置電路 RESET1鍵（復(fù)位）； K1鍵：改變顯示方式，（使字幕向上/左）移動(dòng)的方式顯示。 4點(diǎn)陣顯示電路 （1）CPU控制板：原理圖見(jiàn)附圖1。以STC12C02S2為核心,從P2.02.3端口驅(qū)動(dòng)外一片4-16譯碼器74LS154，完成LED的行掃描（X軸），從P1.41.7端口輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)可直接驅(qū)動(dòng)2塊串行移位芯片74HC595，完成場(chǎng)掃描（Y軸）。 （2）LED顯示板：原理見(jiàn)圖2，由一塊1616LED點(diǎn)陣組成。在CPU的內(nèi)部RAM開(kāi)辟一塊顯示緩存區(qū).CPU控制板讀取flash內(nèi)部的漢字點(diǎn)陣編碼，寫(xiě)入到顯示緩存區(qū)。然后讀取顯存中第一行數(shù)據(jù)，通過(guò)ISP接口驅(qū)動(dòng)74HC595，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為并行，然后再驅(qū)動(dòng)Q9Q16，接通對(duì)應(yīng)的場(chǎng)，顯示1ms后，取下一行的數(shù)據(jù)，同樣顯示1ms，直到第16行，完成一 次掃描。再把顯存中的數(shù)據(jù)整體左移一位，再掃描一遍。如此把全部的漢字依次移人顯存并顯示，便實(shí)現(xiàn)了漢字從右向左移，全部漢字移完后對(duì)時(shí)間、溫度和濕度、空氣質(zhì)量、能見(jiàn)度的寄存器刷新一次。 5實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路： 由DS1302組成。 6USB接口轉(zhuǎn)換電路 由U9 (PL2303)組成， RS232-USB 接口轉(zhuǎn)換器,完成計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的信息傳輸。 7空氣質(zhì)量檢測(cè)電路 由U1（MQ-Q）和外圍元件組成，廢氣經(jīng)過(guò)U1檢測(cè)，產(chǎn)生的電信號(hào)送到U6A放大，然后送到單片機(jī)U2的P1.0端口。 8能見(jiàn)度檢測(cè)電路 由紅外發(fā)射和接收電路組成，D2是發(fā)射，如果發(fā)射和接收器之間的能見(jiàn)度受灰塵等影響，則D3是接收到的信號(hào)會(huì)發(fā)生變化，送入單片機(jī)U2的P1.1端口。 9溫度/濕度檢測(cè)電路電路。 由DHT11數(shù)字溫/濕度一體化傳感器組成，它是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器，測(cè)量的溫度和濕度電信號(hào)送入單片機(jī)U2的P1.2端口。 10蜂鳴器電路。 由R11、Q1、BUZZER1組成，單片機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)出相應(yīng)的聲音。三主要芯片介紹 1. U1 (MQ-2) MQ-2氣體傳感器對(duì)液化氣、丙烷、氫氣的靈敏度高，對(duì)天然氣和其它氣體的檢測(cè)也很理想，它使用的氣敏材料是在清潔空氣中電導(dǎo)率較低的二氧化錫(SnO2)。當(dāng)傳感器所處環(huán)境中存在可燃?xì)怏w時(shí)，傳感器的電導(dǎo)率隨空氣中可燃?xì)怏w濃度的增加而增大。使用簡(jiǎn)單的電路即可將電導(dǎo)率的變化轉(zhuǎn)換為與該氣體濃度相對(duì)應(yīng)的輸出信號(hào)。圖1是傳感器典型的靈敏度特性曲線。圖中縱坐標(biāo)為傳感器的電阻比（Rs/Ro），橫坐標(biāo)為氣體濃度。Rs 表示傳感器在不同濃度氣體中的電阻值，Ro 表示傳感器在1000ppm 氫氣中的電阻值，圖中所有測(cè)試都是在標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件下完成的。 圖1 傳感器典型的靈敏度特性曲線。2.U2（STC12C5A08S2芯片）新一代宏晶芯片具有1個(gè)時(shí)鐘/機(jī)器周期，高速、高可靠，2路PWM，8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換，25萬(wàn)次/秒1T 8051帶總線,無(wú)法解密,管腳直接兼容傳統(tǒng)89C52，有全球唯一ID號(hào)可省復(fù)位電路，36-44個(gè)I/O內(nèi)部R/C時(shí)鐘的新一代宏晶芯片加密性強(qiáng)，解密難度高。微處理器U2已經(jīng)按功能要求，把相關(guān)的程序?qū)懭氲叫酒小Ｒ_如圖3所示，引腳功能說(shuō)明如下：（1）輸入/輸出引腳（I/O口線） P0.0P0.7:P0口8位雙向I/O口，占3932腳； P1.0P1.7:P1口8位準(zhǔn)雙向I/O口，占18腳； P2.0P2.7:P2口8位準(zhǔn)雙向I/O口，占2128腳； P3.0P3.7:P3口8位準(zhǔn)雙向I/O口，占1017腳； （2）控制口線PSEN(29腳)：外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)。ALE/PROG(30腳)：地址鎖存允許/編程信號(hào)。 圖2STC12C5A08S2引腳功能EA/VPP(31腳)：外部程序存儲(chǔ)器地址允許/固化編程電壓輸入端。RST/VPD(9腳)：RST是復(fù)位信號(hào)輸入端,VPD是備用電源輸入端。（3）電源及其它Vcc(40腳)：電源端+5V。GND(20腳)：接地端。XTALl、XTAL2(1918腳)：時(shí)鐘電路引腳。當(dāng)使用內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，這兩個(gè)引腳端外接石英晶體和微調(diào)電容。當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于外接外部時(shí)鐘源。3. U3( DHT11)DHT11數(shù)字溫濕度傳感器是一款含有已校準(zhǔn)數(shù)字信號(hào)輸出的溫濕度復(fù)合傳感器。它應(yīng)用專用的數(shù)字模塊采集技術(shù)和溫濕度傳感技術(shù)，確保產(chǎn)品具有極高的可靠性與卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。傳感器包括一個(gè)電阻式感濕元件和一個(gè)NTC測(cè)溫元件，并與一個(gè)高性能8位單片機(jī)相連接。應(yīng)用領(lǐng)域：暖通空調(diào)、測(cè)試及檢測(cè)設(shè)備、汽車、數(shù)據(jù)記錄器、自動(dòng)控制、氣象站、濕度調(diào)節(jié)器、醫(yī)療、除濕器等。DHT11引腳說(shuō)明4. U4( 74LS154)74LS154將4 個(gè)二進(jìn)制編碼輸入譯成16 個(gè)彼獨(dú)立的輸出，這種單片4 線16 線譯碼器非常適合用于高性能存儲(chǔ)器的譯碼器。當(dāng)兩個(gè)選通輸入G1 和G2 為低時(shí), 它可將4 個(gè)二進(jìn)制編碼的輸入譯成16 個(gè)互相獨(dú)立的輸出之一。引腳功能見(jiàn)圖4.圖4 74LS154引腳功能5U5(DS1302)的結(jié)構(gòu)及工作原理DS1302 是美國(guó)DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對(duì)年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V5.5V。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號(hào)或RAM數(shù)據(jù)。DS1302內(nèi)部有一個(gè)318的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器，引腳功能見(jiàn)圖5。圖5 DS1302引腳功能圖6U6四運(yùn)算放大器(LM324) ，引腳見(jiàn)圖6圖6 ILM324引腳圖7U7、U8(74HC595) 是具有8位移位寄存器和一個(gè)存儲(chǔ)器，三態(tài)輸出功能。移位寄存器和存儲(chǔ)器是分別的時(shí)鐘。數(shù)據(jù)在SHcp的上升沿輸入到移位寄存器中，在STcp的上升沿輸入到存儲(chǔ)寄存器中去。如果兩個(gè)時(shí)鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲(chǔ)寄存器早一個(gè)脈沖。移位寄存器有一個(gè)串行移位輸入（Ds），和一個(gè)串行輸出（Q7）,和一個(gè)異步的低電平復(fù)位，存儲(chǔ)寄存器有一個(gè)并行8位的，具備三態(tài)的總線輸出，當(dāng)使能OE時(shí)（為低電平），存儲(chǔ)寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。引腳功能見(jiàn)圖7。圖7 74HC595引腳功能8U9(PL2303) 由PL2303 組成，它是Prolific 公司生產(chǎn)的一種高度集成的RS232-USB 接口轉(zhuǎn)換器，可提供一個(gè)RS232 全雙工異步串行通信裝置與USB 功能接口便利聯(lián)接的解決方案。該器件內(nèi)置USB功能控制器、USB 收發(fā)器、振蕩器和帶有全部調(diào)制解調(diào)器控制信號(hào)的UART， 只需外接幾只電容就可實(shí)現(xiàn)USB