职业院校技能大赛资料单片机控制装置安装与调试赛题4.doc

2016年全国职业院校技能大赛中职组单片机控制装置安装与调试赛项工作任务书中职组单片机控制装置安装与调试赛项专家组2016·6一、工作任务要求请你在四个小时内，使用YL-236型单片机控制实训考核装置制作完成自助式汽车加油站控制系统模拟装置，具体工作任务和要求如下：1. 根据自助式汽车加油站控制系统的相关说明和工作要求，正确选用需要的控制模块和元器件，系统策划给汽车加油、油罐车卸油、油卡充值的系统工作过程，完成与制作过程相关的知识答题。2. 根据工作任务及其要求，合理选择并确定各模块的摆放位置，按照相关工艺规范要求连接自助式汽车加油站控制系统模拟装置的硬件电路。3. 根据工作任务及其要求，编写并调试自助式汽车加油站控制系统的控制程序并存放在“D”盘以工位号命名的文件夹内。4. 请先合理设置编写单片机控制程序的软件环境以及检测和调整机械手装置，按自助式汽车加油站控制系统规定的任务要求，将编译通过的控制程序“烧入”单片机中。二、自助式汽车加油站控制系统的相关说明 （一） 自助式汽车加油站控制系统的组成与功能简述自助式汽车加油站控制系统的控制模型如图1所示。图1 自助式汽车加油站控制系统控制模型加油站共分四个区域，分别为地下储油库、充值区、加油区和卸油区。其中地下储油库用于分别存储93#汽油和97#汽油；充值区用于用户加油卡的充值业务；加油区可通过抽取地下油库中的汽油给汽车加油；卸油区可将油罐车里的油卸入加油站的油库中。用户用加油卡为汽车进行自助加油，每张加油卡的卡号由八位09的数字组成，并设有六位09的数字密码。每张加油卡里都预充有一定的人民币金额。加油时，用户只要输入加油卡的卡号和对应的密码，在选择好油品和加油金额后，系统能自动检验加油卡中的余额和地下储油库中的油量情况，如果加油卡中的余额足够本次加油，并且地下储油库中的储油量也足够本次的加油需求，则可以开始加油。否则系统将作相应的报警提示。当用户加油卡中的余额不足时，可以到充值区进行充值。在加油过程中，地下储油库中的油位会随着储油量的变化而变化，加油站的操作人员可以按需要随时将油罐车中的油卸入地下储油库，以提升地下储油库的油量。系统的上位机用于加油卡的充值以及日营业额的查询。（二）自助式汽车加油站控制系统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用指令模块中的4×4矩阵键盘作为系统输入键盘，键盘中各按钮的功能如图2所示。图2 输入键盘2用8位数码管显示器作为系统数码管显示屏，在没人加油时，DS5DS7用于显示97#汽油当前的油价，DS3、DS4熄灭，DS0DS2用于显示93#汽油当前的油价，如图3所示；在有人加油时，DS1DS3用于实时显示即时累计加油量，DS0显示“L”，表示单位“升”，DS4熄灭，DS5DS7实时同步显示已加油金额，如图4所示。图3 闲置时数码管显示内容 图4 加油时数码管显示内容 3用128X64液晶显示模块作为系统液晶显示屏，用于显示与客户的交互界面。液晶显示中的汉字都采用12×16的格式，半角的英文字符和数字都采用6×16的格式。4用显示模块中LED1作为系统的功能闪烁指示灯，用其不同频率的闪烁来模拟系统的不同工作功能阶段。5由YL-G001型智能物料搬运装置来实现加油量输出机构，YL-G001型智能物料搬运装置如图5所示。图5 YL-G001型智能物料搬运装置结构示意图6由SA1钮子开关和电机模块中的直流电机组成系统的卸油传输机构，在卸油状态下接通SA1，直流电机正转模拟油罐车给93#汽油罐卸油；直流电机反转模拟油罐车给97#汽油罐卸油。（注：从电机轴轮往里看，顺时针转向为正转，反之就为反转）7. 用1个接近开关来模拟系统的加油控制开关，用于发送开始加油信号（触碰金属体）。8. 用步进电机模块中的标尺指示作为系统储油罐内油位指示。设：模块标尺上每1个毫米代表储油量差为2升，并且在标尺指示1cm处设为低油储量报警位，0cm处设为下限位，14cm处设为高油量提示位，15cm处设为上限位，如图6所示。图6 步进电机标尺的含义9. 上位机与控制系统串口连接，通过超级终端可以用作加油卡充值和日营业额查询操作。三、自助式汽车加油控制系统的制作要求（一） 系统初始化系统上电后进行初始化，要求如下：1. 液晶显示的初始界面如图7所示。2数码管显示屏显示如图8所示。 图7 液晶显示的初始界面 图8 数码管初始显示格式3. LED功能指示灯熄灭。4.步进电机模块指示标尺的指针运行至3cm处。5. 直流电机正转3秒再反转3秒后停止。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，为不影响后续工作，请填写技术支持请求单，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。7系统初始化完成后，进入待机工作状态，液晶显示如图9。数码管显示当前93#和97#汽油的油价，设当前93#汽油的油价为5.9元/升，97#汽油的油价为6.4元/升，显示格式如图10所示。 图9 待机工作界面 图10 待机状态下数码管显示格式（二） 系统运行要求设系统中现已存有用户如表1所示。表1 用户信息表序号卡号密码资金余额190000001999999120元29000000288888830元390000003666666450元1加油操作过程如下：按下键盘中的“加油”键，LED功能指示灯常亮，液晶屏显示加油操作界面如图11所示。界面中需要输入卡号的位置显示光标“_”，此光标能够随着输入的进程实时指示下一字符输入的位置。图11 加油操作界面此时，可通过键盘中的“09”数字键输入表1中相应的卡号，在卡号输入状态下，按“退格”键，可以进行退格操作；按“取消”键取消当前操作，返回如图9所示待机工作界面；按“确认”键完成卡号的输入操作。若输入的卡号在系统中不存在，则界面提示栏显示：“卡号错误”。显示2秒后，清除之前输入的卡号和提示信息，可重新输入卡号；若输入的卡号在系统中存在，则光标跳入“密码”栏，提示输入相应的密码。输入密码时，为了保密，液晶屏中对已输入密码位用“*”替代。在密码输入状态下，按“退格”键，可以进行退格操作；按“取消”键取消当前操作，返回如图9所示待机工作界面；按“确认”键则密码输入完成，系统自动比对当前输入的密码是否正确，若密码输入错误，则提示栏显示：“密码错误”。显示2秒后，清除之前输入的密码和相应的提示信息，重新输入密码；若密码输入正确，则在余额一栏显示当前该账户中的资金余额。同时，“油品”一栏中反显“93#”，例如图12所示。图12 油品选择界面（例）此时可以通过键盘中的“油品”键进行 “93#”和“97#”之间的切换。在选择“油品”的同时，步进电机模块所带的标尺也会实时同步指示相应油品储油罐中的储油量（设：初始93#储油罐中有汽油60升，97#储油罐中有汽油80升）。在油品选择状态下，按“取消”键取消当前操作，返回如图9所示待机工作界面；按下“确认”键完成油品的选择，选中的油品取消反显状态，光标跳转到“金额”一栏。在“金额”一栏光标处输入预加油金额，输入的范围为50500元，且必须为10的倍数。在金额输入状态下，按“退格”键，可以进行退格操作；按“取消”键取消当前操作，返回如图9所示待机工作界面；按“确认”键金额输入完成，如果输入的金额数大于卡里的余额数，则液晶屏提示栏显示：“余额不足”，显示2秒后，清除之前输入的金额和相应的提示信息，重新输入金额；如果输入金额所需的加油量超过当前油库存量，则液晶屏提示栏显示：“油量不足请稍等”，界面内容保持不变，此时，LED功能指示灯以3Hz的频率闪烁，提示相关操作人员进行卸油操作（此时不允许加油操作，卸油操作过程见：3.卸油工作过程）；如果输入的金额数小于卡里的余额数，同时油库存量也够当前的加油所需，则液晶屏提示栏显示：“请核对加油信息”。此时用户可以再次确认加油的信息，如果没有问题，就再次按下“确认”键进行确认，液晶屏提示栏显示：“请提枪加油”。若此时按下“取消”键，则取消当前的加油操作，返回如图9所示待机工作界面。 当出现提示“请提枪开始加油”信息后，可以开始操作油枪（1#接近开关），当1#接近开关发出加油信号时，加油开始，液晶屏提示栏显示：“正在加油”。八位数码管进入显示加油量和加油金额信息状态，如图13所示。图13 数码管实时显示系统自动加油过程由YL-G001型智能物料搬运装置完成，加油过程说明如下：白、黄、黑球分别代表三种面值的相应油量，1个白色球代表10元面值相应的油量，1个黄色球代表20元面值相应的油量，1个黑色球代表50元面值相应的油量。机械手在1工位和2工位进行抓球，然后将球搬至3工位上方放球（规定：在一次加油过程中，要求以最少时间，最简步骤实施加油）。每在三工位上方放球（加油）时，数码管中的“加油量”和“加油金额”信息也同步发生改变，对应储油罐中的储油量也作相应减少（液面下降），即步进电机标尺指示同步往左移动相应的量。当步进电机标尺指示运行至1cm以下时，功能指示灯以1Hz的频率开始闪烁提示油量低。（注：本系统规定每个客户在自助加油开始时，各面值油量球的初始位置为附录一第1、2题中所设的位置。）当实时的加油金额达到预设的加油金额时，加油完成，机械手复位至二号工位上方，液晶显示例如图14所示。 图14 加油完成界面（例）图14中的“加油量”为本次加油完成的量，“加油金额”为本次加油所消费的金额，“卡内余额”为卡内原有的金额减去本次加油所消费的金额。3秒后液晶返回图9所示界面，数码管显示图10所示油价界面，LED功能指示灯熄灭。3. 卸油工作过程：当加油系统在待机状态或出现“油量不足，请稍等”的提示信息后，由工作人员按下“卸油”键，系统默认液晶屏显示如图15(a)所示，可通过“油品”键切换卸油的油品，步进电机标尺指示也随之切换成相应油品的储油量。选定油品后，接通SA1钮子开关，如果选定的是93#汽油，则直流电机正转，给93#储油罐卸油；如果选定的是97#汽油，则直流电机反转，给97#储油罐卸油。在卸油过程中，步进电机油位指示标尺以1 cm/s的速度向右（高位）移动，表示油库中的油位在慢慢升高，当油位升高超过低油量报警位时，功能指示灯熄灭，当油量升高至高油量提示位（14cm）时，直流电机停止运转，由于输油管中的油在继续下卸，步进电机标尺指示以0.5cm/s的速度继续运行至油库油量上限位（15cm）时停止，SA1钮子开关由工作人员复位（断开SA1）。在卸油过程中，液晶屏显示例如图15(b)所示，卸油结束后液晶显示返回卸油前的界面：或待机工作界面；或加油操作界面（此时提示栏的内容变更为“请核对加油信息”，系统继续执行加油操作）。a)卸油油品选择 b) 93#汽油卸油图15卸油操作界面（例）4.充值的操作过程如下： 在上位机的超级终端里输入字母“YKCZ”，上位机显示油卡充值界面，如图16（a）所示。用户输入8位账号后，上位机提示“充值金额：”，例如图16（b）所示。此时，用户可输入三位数的金额（规格可充值的金额为10的整数倍，即:100元990元）。当用户输入完金额后，上位机界面跳出充值确认信息，例如图16（c）所示。此时工作人员验收钱币正确并按下“Y”键确认充值，充值完成。充值完成后上位机界面切换成充值成功界面，例如图16（d）所示。如按下“N”键为取消本次充值操作，上位机显示的充值界面消失。图16上位机充值界面（例）105.营业额查询操作过程如下：营业额查询的指令为“YZCX”，在上位机的超级终端里输入字母“YZCX”，上位机就会显示出当日93#汽油和97#汽油的日加油量和营业额，例如图17所示。图17 上位机查询界面(例)附录一：调试记录与答题 工位号 1设：某客户需加110元的93#汽油，当前各面值油量球的位置分别是：工位一白球，工位二黑球，工位三下方黄球。试将最简的实施加油步骤和对应数码显示中的加油量和加油金额累计值填入下表2中：表2 机械手工作步骤计划表搬运次数去哪个工位取何种面值的球加油量累计（四舍五入，保留1位小数）加油金额累计123452设：某客户需加160元的97#汽油，当前各面值油量球的位置分别是：工位一黄球，工位二黑球，工位三下方白球。试将实施加油的最短时间步骤和对应数码显示中的加油量和加油金额累计值填入下表3中：表3 机械手工作步骤计划表搬运次数去哪个工位取何种面值的球加油量累计（四舍五入，保留1位小数）加油金额累计12345673. 步进电机模块中的步进电机步距角为 ，根据任务书中的要求实现步进电机指示标尺以1cm/S的速度运行时，如设置的驱动器参数为32细分值，则：标尺指示每变化1cm所需要的脉冲数量为 ，发送1个相邻脉冲所需要的时间间隔为 ms4根据任务书的要求，正确选用相关的工作模块，画出模块接线图。附录二：自助式汽车加油站控制系统模块接线图12附录三：工作记录单 机械手故障排除工作过程记录单 工位号 序号故障现象故障原因排除方法自检功能恢复与否备注123机械手故障排除请求技术支持申请单 工位号 序号故障现象技术人员处理结果技术人员签名评委签名12313