單片機控制裝與調(diào)試任務(wù)一 單片機全國大賽試題

1、任務(wù)一任務(wù)一 2011年單片機全國大賽試題年單片機全國大賽試題熱水供應(yīng)系統(tǒng) 一一 、工作任務(wù)要求、工作任務(wù)要求二、熱水供應(yīng)系統(tǒng)的相關(guān)說明二、熱水供應(yīng)系統(tǒng)的相關(guān)說明三、熱水供應(yīng)控制系統(tǒng)的制作要求三、熱水供應(yīng)控制系統(tǒng)的制作要求（一）系統(tǒng)初始化 請你在四個半小時內(nèi)，使用yl-236型單片機控制實訓考核裝置制作完成熱水供應(yīng)系統(tǒng)模擬裝置，具體工作任務(wù)和要求如下： 詳細見書上（一）熱水供應(yīng)系統(tǒng)的組成與功能簡述 （二）熱水供應(yīng)模擬裝置的組成模塊及相關(guān)說明2 燃料運送機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖 圖1熱水供應(yīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖1電源指示燈亮，其余指示燈熄滅。 2數(shù)碼管顯示器各位實時顯示內(nèi)容如表3所示，爐內(nèi)水量的檢測刷新速度應(yīng)不

2、低于0.5s(秒)。 3液晶顯示的初始界面如圖4所示：4步進電機指針指示在50mm處（相當于爐內(nèi)水溫為25）。5機械手初始化操作：使用前請調(diào)整機械手的功能，排除故障，使其能正機械手初始化操作：使用前請調(diào)整機械手的功能，排除故障，使其能正常工作。在機械手正常工作的前提下，系統(tǒng)控制機械手復位至工位二正上方，常工作。在機械手正常工作的前提下，系統(tǒng)控制機械手復位至工位二正上方，手爪處于放松狀態(tài)。手爪處于放松狀態(tài)。 （二）系統(tǒng)運行要求（二）系統(tǒng)運行要求 1熱水加熱溫度設(shè)置預(yù)設(shè)的水溫值范圍應(yīng)在“25-50”之間變化，否則系統(tǒng)無法進行下一步工作。 2水加熱 在滿足“25預(yù)設(shè)熱水溫度值50”的條件下，按下“開

3、始”按鍵，系統(tǒng)進入下面的水加熱流程。2.1進水：根據(jù)數(shù)碼管顯示的爐內(nèi)實時水量，系統(tǒng)進入進水作業(yè)工作流程。 2.2投放燃料和溫度顯示 2.2.1投放燃料：當爐內(nèi)水量為200升時，按下“確認”按鍵后，系統(tǒng)進入投放燃料狀態(tài)。2.2.2加熱和熱水溫度指示3led報警指示4用水量和水費顯示 51次加熱過程結(jié)束后，系統(tǒng)等待再次按下“開始”按鍵，系統(tǒng)能重復上6系統(tǒng)停止。按下“停止”按鍵，系統(tǒng)停止工作，只有電源指示燈亮。 任務(wù)二任務(wù)二 真題剖析真題剖析1 所需的主要模塊所需的主要模塊序號序號模塊模塊 在本試題中完成的功能及解題思路在本試題中完成的功能及解題思路1物料搬運模塊 該模塊主要完成投放燃料的工作，高燃

4、燒值燃料為黑色燃料（用黑球代替）；中燃燒值燃料為黃色燃料（用黃球代替），低燃燒值燃料為白色燃料（用白球代替），由于試題中要求使機械手搬運燃料的次數(shù)最少。所以在用燃燒時，先用黑色燃料的值去和總要求比，然后用黃色，最后用白色，看比的次數(shù)就是抓球的次數(shù)，即抓球的次數(shù)要最少。實際上這是小學數(shù)學中一種基本的數(shù)學游戲規(guī)則，對于中職學生應(yīng)該是很簡單的，不同的球?qū)?yīng)的不同溫度，這個只是簡單的比例關(guān)系，不要想的太復雜。每年競賽都要用到該模塊。2步進電機模塊 該模塊是水溫指示：使用步進電機模塊模擬指針式溫度計，指示爐內(nèi)實時水溫值。步進電機每走1mm代表溫度變化0.5。例如：爐內(nèi)水溫為20。c，則步進電機指針應(yīng)指示

5、到40mm標尺處。本試題沒有用溫度傳感器模塊而用步進電機擬，是為了應(yīng)用步進電機模塊，該模塊的應(yīng)用在前文中講的很細，程序的思路是編寫了步進電機的cp脈沖形成函數(shù)，以及步進電機走動精確長度的函數(shù)。步進電機是根據(jù)cp脈沖個數(shù)驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，脈沖頻率越快，步進電機走的越快，但是有尖嘯聲；要注意它的快慢，同時還要注意rl的值的高低。事實上步進電機就像一個萬能模塊一樣，它可以模擬溫度、高度、深度、長度等很多量值，應(yīng)多研究它的用法，每年競賽都要用到該模塊。3a/d轉(zhuǎn)換模塊 該模塊是儲水量檢測：使用adcdac模塊（即mcu07模塊）上電壓源的電壓來模擬水量檢測傳感器的檢測輸出電壓值。使用時，手動調(diào)節(jié)調(diào)壓電位器

6、得到某一輸出電壓值，模擬水量檢測傳感器在該水量時的輸出電壓。 在本試題中是為了模擬儲水量的多少，當然題中已經(jīng)給出了比例關(guān)系，但要仔細分析，題目中低水量、正常水量、高水量區(qū)的比例關(guān)系是不同的，前面比值是40，后面高了一些，在本文的程序中這一點講的很凄楚，請看后面的程序講解和注釋，對于a/d轉(zhuǎn)換的原理及應(yīng)用的程序，在前面的講解中很詳細，這里不做解釋，每年競賽都要用到該模塊。412864液晶模塊 該模塊是為了顯示水量和對應(yīng)的費用，只要懂12864液晶模塊得用法，那么這部分的程序是比較簡單的，本程序中用了一種比較好的顯示程序方法，主要是代碼短、可以顯示多行不同規(guī)格的字符比較實際，適用初學者，大家要仔細

7、研究液晶模塊的原理，考試用到的概率比較大，程序的詳細講解在后面。5按鍵指令模塊 該模塊是為了操作水量水費，抓燃料的多少的基本操作，比如開始、停止、確認、+、-等一般要求，要注意按鍵抖動消除，按鍵是基本知識點，至于指示燈就是更一般的知識了，前文中已經(jīng)講解。6主機模塊 該模塊主要是為下載程序，這里不再講解。一般學生都會下載，下載的方法很多，考試可以根據(jù)具體情況應(yīng)用下載。7繼電器、光電耦合繼電器模塊是為了驅(qū)動機械手抓球，即5v控制24v的電機轉(zhuǎn)動，光電耦合是把傳感器接收的24v信號轉(zhuǎn)換成5v輸入到8255處理，前文有介紹。2.外圍接口電路外圍接口電路 通過分析2011年試題，選用了物料搬運模塊、步進

8、電機模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、12864液晶模塊、按鍵指令模塊、主機模塊、繼電器、傳感器配置模塊、擴展8255等模塊，理解了各個模塊的功能后，下面就是具體的接線了，接線圖如圖1。3.實物接線圖實物接線圖 圖1 布局和扎線圖1圖1 布局和扎線圖2二、程序解析二、程序解析 2011年的競賽真題參考答案共計近千條程序,下面的程序應(yīng)用c語言完成任務(wù)，詳細講解是按照試題的要求分為很多部分編寫的參考答案。當然c語言基礎(chǔ)要好一些，特別是函數(shù)的調(diào)用，本程序中用了很多函數(shù)，其實這些函數(shù)就是任務(wù)中的某一個要求，分功能按照順序向下寫，程序是從第一條到最后一條詳細分析，每一部分程序的前面都是該部分程序的功能講解，具體詳解

9、如下: /*下面3條程序功能是包含了各種頭文件。其中是c51的頭文件，其實就是單片機內(nèi)部規(guī)定的sfr寄存器的地址；的功能是當51單片機通過8255和鎖存器74ls273來擴展io時，經(jīng)常用到該頭文件，在程序中，用“include”即可使用其中定義的宏來訪問絕對地址，包括：cbyte、xbyte、pword、dbyte、cword、xword、pbyte、dword； 是左移右移類頭文件。*/ #include #include #include /*下面程序是各個模塊的引腳定義,定義了熱水供應(yīng)系統(tǒng)中數(shù)碼管、液晶顯示、ad轉(zhuǎn)換、步進電機的引腳功能*/ sbit smcs1=p15; /數(shù)碼管片選

10、1 sbit smcs2=p16; / 數(shù)碼管位選2； sbit smwr=p17; /數(shù)碼管勢能端； sbit cs1=p10; /12864片選1 sbit cs2=p11; /12864片選2； sbit e=p12; /使能端12864； sbit rw=p13; /12864讀/寫端 sbit rs=p14; /12864數(shù)據(jù)/命令端； sbit adcs=p24; /ad0809的片選端； sbit adrd=p23; /ad0809的rd； sbit cp=p22; / 步進電機的cp端 sbit dir=p21; / 步進電機的方向端； sbit rl=p20; / 步進電機的

11、左限位端； sbit led2=p35; /進水指示燈；/*由于在該系統(tǒng)中單片機的口不夠用，所以用了8255，下面是定義了8255的各個口的地址*/ #define pa xbyte0 x1fff / p27接cs，p26接a1， p25接a0，此時，pa口的外部ram地址； #define pb xbyte0 x3fff / pb口的外部ram地址 #define pc xbyte0 x5fff / pc口的外部ram地址 #define pd xbyte0 x7fff /控制端口的ram地址； /#define temp xbyte0 xefff /ad0809的地址/*定義了各種按鍵，定

12、義變量button是為了獲取pa口的值，因為7個獨立按鍵接的是8255pa口*/ unsigned char bdata button; /定義一個變量，獲取pa的值； sbit key1=button0;/開始鍵 sbit key2=button1;/ 停止鍵 sbit key3=button2;/ 暫停鍵 sbit key4=button3; / 確認鍵 sbit key5=button4; /水費/水量鍵 sbit key6=button5; /溫度加鍵 sbit key7=button6; / 溫度減鍵； /* 定義了各種傳感器，定義變量senior是為了獲取pb口的值，因為傳感器檢測

13、進來的值接到了8255pb口*/ unsigned char bdata senior; /定義一個變量，獲取pb口的值 sbit path1=senior0; /行程1 sbit path2=senior1; /行程2； sbit path3=senior2; /行程3； sbit top=senior3; /上升到位； sbit bottom=senior4; /下降到尾 sbit qiu=senior5; /檢測是否有求； sbit gw1=senior6; /工位1； sbit gw2=senior7; /工位2； sbit left=p34; /左移 sbit right=p33; / 右移 sbit hold=p32; / 抓球 sbit relax=p31; / 放松 sbit up=p30; / 上升或下降；后續(xù)見書上3任務(wù)總結(jié)任務(wù)總結(jié) 熱水供應(yīng)系統(tǒng)（本項目）采用了物料搬運模塊、步進電機模塊、熱水供應(yīng)系統(tǒng)（本項目）采用了物料搬運模塊、步進電機模塊、a/d轉(zhuǎn)換模塊、轉(zhuǎn)換模塊、12864液晶模塊、按鍵指令模塊、主機模塊、繼電器、傳感器配置模塊擴展液晶模塊、按鍵指