环保监测系统任务书

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1、职业院校技能大赛电工电子技术技能比赛 （中职组学生组）环保监测系统任务书 2012年 8月中国 . 天津环保监测系统任务书 第 17页 总 17 页工位号：_ 成绩：_说明：本次比赛共有装配及检测环保监测系统 、绘制串联可调稳压电源部分原理图二个工作任务。完成这二个工作任务的时间为240分钟。按完成工作任务的情况和在完成工作任务进程中的职业与安全意识，评定成绩，满分为100分。工 作 任 务 内 容一环保监测系统的元器件检测、装配与焊接本大项分3项，第1项5分，第2项10分，第3项10分，共25分。1 元器件选择（本小项5分） 根据给出的环保监测系统电路原理图和元件清单（见任务书后附图和元件清

2、单），选择正确的元器件。2电路板焊接（本小项10分） 将正确的选择的元件焊接在赛场提供的印制电路板上。 要求：在印制电路板上所焊接的元器件的焊点大小适中、光滑、圆润、干净、无毛刺，无漏、假、虚、连，引脚加工尺寸及成形符合工艺要求；导线长度、剥线头长度符合工艺要求，芯线完好，捻线头镀锡。其中包括： 1） 贴片焊接 （本部分5分） 2） 非贴片焊接 （本部分5分） 3产品装配（10分） 根据给出的环保监测系统（附图一）电路原理图，把选取的元器件及功能部件正确地装配在赛场提供的印刷电路板上。要求：元器件焊接安装无错漏，元器件、导线安装及元器件上字符标示方向均应符合工艺要求；电路板上插件位置正确，接插

3、件、坚固件安装可靠牢固；线路板和元器件无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。 二、环保监测系统检测(共50分) （一） 故障检修（本项分2项，每项6分，共12分） 要求：在你已经焊接好的环保监测系统线路板上，已经设置了两个故障。请你根据环保监测系统电路原理和电路功能（电路功能看提供的环保监测系统功能）加以排除，故障排除后电路才能正常工作。并请完成以下的检测修报告。1.故障一 检修报告故障 现象 （1分） 故障 检测 （3分） 故障点 （1分） 故障 排除 （1分）2.故障二 检修报告故障 现象 （1分） 故障 检测 （3分） 故障点 （1分） 故障 排除 （1分）（二） 环保监测系统功能检查 （本大

4、项共14分） 要求：已经焊接、装配和故障排除后的环保监测系统电路板，可实现电路工作正常。1电源工作正常接上+5V电源后， D1发光，+5V电源正常。2分2键盘设置电路正常工作RESET1键按下后可以复位；K1键可以使字幕改变移动的方式显示。3点阵显示电路正常工作能正常显示波形时间（年月日）、温度、湿度、空气的质量（废气的污染程度）、能见度（大气悬浮的颗粒物)等信息。2分4单片机电路工作正常能够检测各个传感器的电信息，经过内部程序进行相关处理，再送到显示电路显示。2分5空气质量检测电路正常。 1分6USB接口电路正常。 1分7时钟电路正常。 1分8能见度检测电路正常。 1分9温度传感器电路正常。

5、 1分10蜂鸣器电路正常。 1分(三) 环保监测系统数据测量（本大项分4项，共24分） 要求：根据给出的环保监测系统电路图及已经焊接好的信号发生器电路板。在正确完成电路的故障排除后，使用给出的仪器仪表，对相关电路进行测量，并把测量的结果填在相关的表格及空格中。1 接通电路后，测量下列波形并记录在相关表格。 （1）测量T7点的波形（2）测量T8点的波形2比较以上2个波形，分析它们幅度和频率之间的关系（4分） （1）幅度关系_。 （2）频率关系_。3使用示波器的双踪测量功能，研究他们的相位关系并从电路结构上解释原因（4分） 答：（1）相位关系_。 （2）形成原因_。4测量能见度检测电路部分。4分

6、（1）TP3的电压( D2与D3之间无遮挡物)电压_V，测量TP3的(D2与D3之间有黑色物体遮挡)时的电压是_V，电压变化的原因是_。三绘画电路图和绘制元器件PCB封装图（本大项分2项，第1项13分，第2项2分，共15分） 说明：选手在F盘根目录下以工位号为名建立文件夹（为选手工位号，只取后两位），选手竞赛画出的电路图命名为Sch.schdoc,PCB；元件封装库为splib.Pcblib，并存入该文件夹中，选手如不按说明存盘，将不可能给予评价。1.绘画电路图 (13分) 内容：使用Protel 2004 DXP软件，根据赛场提供的多地控制实物电路板，准确地画出电路图，并在电路图中的元器件符

7、号上标明它的标号和标称值或型号。2.绘制元器件PCB封装图 ( 2分) 请根据环保监测系统中的U1(MQ-2)实物电路，绘制它的PCB封装图。四、职业与安全意识（本大项10分） 操作符合安全操作规程：工具摆放、包装物品、导线线头等的处理，符合职业岗位的要求；遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱惜赛场的设备和器材，保持工位的整洁。1.工作过程安全 2.仪器仪表操作规范安全 3.工具使用安全、规范 4.搭建模块安全摆放 5.纪律、清洁环保监测系统简介随着人类改造世界活动的日益发展，人们对环境的破坏也日益加剧；环境污染越来越严重，环境的破坏直接影响人类的生存和发展。情景1：还记得九八年的特大洪灾么，多

8、少无辜的生命，多少人民的财产，毁于一旦！ 情景2：北方的沙尘暴遮天盖日，是什么使多少美丽的土地变成如今的一片戈壁！ 情景3：两极冰雪开始消融，威胁沿海亿万的生命！ 情景4：工业生产造成二氧化碳、汽车尾气大量排放，大城市几乎需要带口罩上街。 随着人类认识世界的不断深入，人们对环境污染所引发的问题也逐渐重视起来，环境保护环境的问题第一次如此深刻地摆在我们面前。 一、环保监测系统的功能描述 主要功能：实时监测空气中影响人体舒适度最重要因素，以动态点阵方式显示测量的结果。 1.温度检测。 2.湿度检测。 3.空气的质量检测、工业废气的浓度、污染程度检测。 4能见度（大气悬浮的颗粒物)信息。 大气中粒径

9、小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可吸入颗粒物，对空气质量和能见度有重要的影响，PM2.5也是形成灰霾天气的主因。 5时间（只能在软件中修改，本套件显示的时间是开发时的时间，不是考生比赛时的实时时间，请考生注意） 二工作原理简介 1电源部分 +5V电源输入后经过各级滤波送到各部分单元电路， D1作电源工作指示。 2 单片机电路 单片机U2的内部已经设定和固化相关程序，对输入的指令和各传感器送来的信息进行运算和测定，并输出相应的显示驱动信号和蜂鸣驱动信号。 3键盘设置电路 RESET1键（复位）； K1键：改变显示方式，（使字幕向上/左）移动的方式显示。 4点阵显示电路 （1）CPU控制板：原

10、理图见附图1。以STC12C02S2为核心,从P2.02.3端口驱动外一片4-16译码器74LS154，完成LED的行扫描（X轴），从P1.41.7端口输出驱动信号可直接驱动2块串行移位芯片74HC595，完成场扫描（Y轴）。 （2）LED显示板：原理见图2，由一块1616LED点阵组成。在CPU的内部RAM开辟一块显示缓存区.CPU控制板读取flash内部的汉字点阵编码，写入到显示缓存区。然后读取显存中第一行数据，通过ISP接口驱动74HC595，将串行数据转为并行，然后再驱动Q9Q16，接通对应的场，显示1ms后，取下一行的数据，同样显示1ms，直到第16行，完成一 次扫描。再把显存中的数

11、据整体左移一位，再扫描一遍。如此把全部的汉字依次移人显存并显示，便实现了汉字从右向左移，全部汉字移完后对时间、温度和湿度、空气质量、能见度的寄存器刷新一次。 5实时时钟电路： 由DS1302组成。 6USB接口转换电路 由U9 (PL2303)组成， RS232-USB 接口转换器,完成计算机与单片机之间的信息传输。 7空气质量检测电路 由U1（MQ-Q）和外围元件组成，废气经过U1检测，产生的电信号送到U6A放大，然后送到单片机U2的P1.0端口。 8能见度检测电路 由红外发射和接收电路组成，D2是发射，如果发射和接收器之间的能见度受灰尘等影响，则D3是接收到的信号会发生变化，送入单片机U2

12、的P1.1端口。 9温度/湿度检测电路电路。 由DHT11数字温/湿度一体化传感器组成，它是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器，测量的温度和湿度电信号送入单片机U2的P1.2端口。 10蜂鸣器电路。 由R11、Q1、BUZZER1组成，单片机驱动发出相应的声音。三主要芯片介绍 1. U1 (MQ-2) MQ-2气体传感器对液化气、丙烷、氢气的灵敏度高，对天然气和其它气体的检测也很理想，它使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2)。当传感器所处环境中存在可燃气体时，传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大。使用简单的电路即可将电导率的变化转换为与该气体浓度相对应

13、的输出信号。图1是传感器典型的灵敏度特性曲线。图中纵坐标为传感器的电阻比（Rs/Ro），横坐标为气体浓度。Rs 表示传感器在不同浓度气体中的电阻值，Ro 表示传感器在1000ppm 氢气中的电阻值，图中所有测试都是在标准试验条件下完成的。 图1 传感器典型的灵敏度特性曲线。2.U2（STC12C5A08S2芯片）新一代宏晶芯片具有1个时钟/机器周期，高速、高可靠，2路PWM，8路10位高速A/D转换，25万次/秒1T 8051带总线,无法解密,管脚直接兼容传统89C52，有全球唯一ID号可省复位电路，36-44个I/O内部R/C时钟的新一代宏晶芯片加密性强，解密难度高。微处理器U2已经按功能要

14、求，把相关的程序写入到芯片中。引脚如图3所示，引脚功能说明如下：（1）输入/输出引脚（I/O口线） P0.0P0.7:P0口8位双向I/O口，占3932脚； P1.0P1.7:P1口8位准双向I/O口，占18脚； P2.0P2.7:P2口8位准双向I/O口，占2128脚； P3.0P3.7:P3口8位准双向I/O口，占1017脚； （2）控制口线PSEN(29脚)：外部程序存储器读选通信号。ALE/PROG(30脚)：地址锁存允许/编程信号。 图2STC12C5A08S2引脚功能EA/VPP(31脚)：外部程序存储器地址允许/固化编程电压输入端。RST/VPD(9脚)：RST是复位信号输入端,

15、VPD是备用电源输入端。（3）电源及其它Vcc(40脚)：电源端+5V。GND(20脚)：接地端。XTALl、XTAL2(1918脚)：时钟电路引脚。当使用内部时钟时，这两个引脚端外接石英晶体和微调电容。当使用外部时钟时，用于外接外部时钟源。3. U3( DHT11)DHT11数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。它应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，确保产品具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，并与一个高性能8位单片机相连接。应用领域：暖通空调、测试及检测设备、汽车、数据记录器、自动控制、气象站、湿度调节器、医

16、疗、除湿器等。DHT11引脚说明4. U4( 74LS154)74LS154将4 个二进制编码输入译成16 个彼独立的输出，这种单片4 线16 线译码器非常适合用于高性能存储器的译码器。当两个选通输入G1 和G2 为低时, 它可将4 个二进制编码的输入译成16 个互相独立的输出之一。引脚功能见图4.图4 74LS154引脚功能5U5(DS1302)的结构及工作原理DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V5.5V。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传

17、送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个318的用于临时性存放数据的RAM寄存器，引脚功能见图5。图5 DS1302引脚功能图6U6四运算放大器(LM324) ，引脚见图6图6 ILM324引脚图7U7、U8(74HC595) 是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SHcp的上升沿输入到移位寄存器中，在STcp的上升沿输入到存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（Ds），和一个串行输出（Q7）,和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出

18、，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。引脚功能见图7。图7 74HC595引脚功能8U9(PL2303) 由PL2303 组成，它是Prolific 公司生产的一种高度集成的RS232-USB 接口转换器，可提供一个RS232 全双工异步串行通信装置与USB 功能接口便利联接的解决方案。该器件内置USB功能控制器、USB 收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART， 只需外接几只电容就可实现USB 信号与RS232 信号的转换，能够方便嵌入到各种设备；该器件作为USB/RS232 双向转换器，一方面从主机接收USB 数据并将其转换为RS232 信息流格式发送给外设；另一方面从RS232 外设接收数据转换为USB 数据格式传送回主机。这些工作全部由器件自动完成，开发者无需考虑固件设计。引脚功能见图8图8 PL2303引脚功能9、16*16点阵管脚说明及安装方法点阵正面LM1256VB点阵背面焊接安装方法：点阵焊接一定要注意按图所示焊接，焊错了点阵就不亮，每个点阵的背面都有一排字母LM1256VB ，字母在点阵上的位置和板子上字母的位置一样方向即可。