(答案)节能数字钟试题(STC1108XE)

《电子产品装配与调试》试题题目：节能数字钟完成时间：4小时工位号：日期：__________________ ____________第一部分电路说明部分一、功能简介节能数字钟是由红外热释电检测模块、DS1302时钟模块、音乐发生模块、按键模块、主控模块以及数码管显示模块组成。

具有时间、星期、日历显示功能，以及闹钟功能。

并且DS1302时钟芯片有纽扣电池作为后背电池，在掉电情况下可以保持时钟芯片连续走时一年以上。

在通常情况下，数码管是处于熄灭状态，仅有一个呼吸灯闪烁。

系统保持以最低功耗运行，从而达到节能的目的。

一但有人经过，红外热释电模块立刻到信号，立刻唤醒MCU，点亮数码管。

数码管切换显示时间、星期以及日期。

显示说明：时钟显示为：“ 09-00-21 ”日历显示为：“ 12.05.19 ”星期显示为：“ ----6--- ”闹钟设置模式显示：“12-12--0”，前两位为闹铃时间，最后一位0为闹钟开关标致，0为关闭，1为开启。

二、操作说明系统设置了SET、OK、UP、DOWN 4个按键，其功能分别是：设置、确定（保存）、加、减。

1、时钟正常运行的过程中按一下SET按键，进入时钟设置模式，此时数码管处于常亮状态。

时钟的小时位置闪烁，此时按下UP、DOWM键可以对小进行调整；2、继续按下OK键，小时设置成功，分钟位置开始闪烁，此时按下UP、DOWM 键可以对小进行调整；3、依次可以设置时间、日期和星期，设置完后系统自动退出设置模式。

4、时钟正常运行的过程中按两下SET按键，进入闹钟设置模式，此时数码管处于常亮状态。

时钟的小时位置闪烁，此时按下UP、DOWM键可以对小时进行调整;5、继续按下OK键，小时设置成功，分钟位置开始闪烁，此时按下UP、DOWM 键可以对小进行调整；再次按下OK键，分钟设置成功，闹钟开关位闪烁，1为开启闹钟功能，0为关闭闹钟功能；三、主要器件介绍1、单片机STC11F05E单片机TC11F05E是宏晶科技（简称STC）研发生产的一款高新能单片机。

STC11FX系列单片机是一款单时钟/机器周期(1T)的单片机，高速/低功耗 /超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051,但速度快8-12倍。

内部集成高可靠度复位电路，针对高速通信，智能控制，场合场合。

我们用的STC11F05E单片机为双列贴片封装，引脚图如下：图1 STC11F05E单片机引脚图2、移位寄存器74LS59574595是串行输入转并行8位输出移位寄存器。

74595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。

这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。

串入并出带有锁存功能移位寄存器，它的使用方法很简单，在正常使用时SCLR为高电平， G为低电平。

从SER每输入一位数据，串行输595是串入并出带有锁存功能移位寄存器，它的使用方法很简单，如下面的真值表，在正常使用时SCLR为高电平， G为低电平。

从SER每输入一位数据，串行输入时钟SCK上升沿有效一次，直到八位数据输入完毕，输出时钟上升沿有效一次，此时，输入的数据就被送到了输出端。

入时钟SCK上升沿有效一次，直到八位数据输入完毕，输出时钟上升沿有效一次，此时，输入的数据就被送到了输出端。

图2 74LS595引脚图3、时钟芯片DS1302DS1302 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2.5V～5.5V。

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送多个字节的时钟信号或RAM数据。

DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。

DS1302是DS1202的升级产品，与DS1202兼容，但增加了主电源/后备电源双电源引脚，同时提供了对后备电源进行涓细电流充电的能力。

图3 DS1302时钟芯片引脚图4、音乐芯片音乐芯片是一种比较简单的语音电路，它通过内部的振荡电路，再外接小量分立元件，就能产生各种音乐信号，音乐芯片是语音集成电路的一个重要分支，目前广泛用于音乐卡、电子玩具、电子钟、电子门铃、家用电器等场合。

音乐芯片由以下几个部分组成：逻辑控制电路、振荡器、地址计数器、音符节拍存贮器（ROM）、音阶发生器、输出驱动器。

它的工作原理为：振荡电路产生的信号供各个电路使用；控制电路从存储器中读出代码，根据代码来控制节拍器和音调器协调工作，产生相应的音乐输出。

图4 音乐芯片实物图各引脚功能为：1——电源 2——触发 3——输出4——空脚 5——接地5、集成运放LM358LM358双运放集成电路，采用8脚双列直插塑料封装，其内部包含两组形式完全相同的运算放大器，除电源共用外，两组运算放大器相互独立，引脚及内部方框图如图8所示，LM358具有电源电压范围宽，静态功耗小，可单电源使用，价格低廉等优点，因此被广泛应用于各种电路中。

图5 LM358引脚及内部方框图6、被动式热红外热释电传感器RE200B人体都有恒定的体温，一般在37度，所以会发出特定波长为10μm左右的红外线。

被动式红外探头就是靠探测人体发射的红外线而进行工作的。

人体发射的红外线通过菲涅尔滤光片增强后聚集到红外感应源上。

红外感应源通常采用热释电元件，这种元件在接收到人体红外辐射、温度发生变化时就会失去电荷平衡并向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生报警信号。

RE200B采用热释电材料极化随温度变化的特性探测红外辐射，并配合双灵敏元互补方法抑制温度变化产生的干扰，提高了传感器的工作稳定性。

基片厚度 0.5mm工作波长 7-14μm平均透过率 >75%输出信号 >2.5V平衡度 <20%工作电压 2.2-15V工作电流 8.5-24μA(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃) 图6 RE200B源极电压 0.4-1.1V(VD=10V,Rs=47kΩ,25℃)工作温度 -20℃- +70℃保存温度 -35℃- +80℃视场 139°×126°四、电路原理图、装配图及清单电路原理图见附录1，装配图详见附录2，清单详见附录3五、装配及调试说明1、装配说明根据电路原理图、PCB图装配图、材料清单表以及试题答卷部分的说明，正确的选择元器件。

并将元件安装焊接到PCB板上，安装焊接要求以及评分细则详见试题答卷部分。

注意：焊接前必须对元器件进行测试，判断选择，并完成答卷部分题目2、调试说明电路通电前应仔细检查所有元件焊接是否正确，例如：是否出现虚焊、连焊、极性装反和元件错焊等常见问题。

检查无误后用万用表测量电源输入端是否有短路，若是一切正常方可进行调试。

功能现象要求以及评分细则详见试题答卷部分。

注意：电路焊接完成，仔细检查无误后，才可通电调试。

红外热释电部分调试方法说明：电路上电后，调节U9（LM358）的第5脚，使其电压为2.1~2.5V调节U10（LM358）的第6脚，使其电压为1.1~1.3V注意：a、此处的调试电压值仅供参考，具体的电压以实际需要为准；b、U10第六脚调节的电压越大，灵敏度越低，抗干扰能力越强第二部分答卷部分一、元件选择（识别、筛选与测试）按元器件选择（10分）器件的参数读取与测量，以及器件的质量判断与选择。

并将结果填入表中。

注意：质量判定填写“可用”、“断路”、“短路”、“漏电”。

所使用的万用表型号为:____________________________元器件识别及检测内容评分标准得分电阻器R39 标称值测量值测量档位共1分，错一项扣0.5分1MΩ以实测为准电阻档电容器C1 标称值(uf) 介质质量判定共1分，错一项扣0.5分220uf铝电解好/ 坏三极管Q1画外形图标出管脚名称电路符号质量判定共2分，错一项扣1分e b c好/ 坏发光二极管所有有绿点一端的极性为正向压降测量档位共1分，错一项扣0.5分负极 1.5-2.0V二极管档晶振Y1阻值电路符号质量判断共1分，错一项扣0.5分∞好/ 坏有源/ 无源质量判断共1分，9012二、装配质量和焊接工艺评分（25分）工艺要求：元件安装整齐、焊点美观: 蜂鸣器 LS1无源好 / 坏 错一项扣1分 瓷片电容 C14数码标识标称值 质量判断 共1分，错一项扣0.5分1040.1uF好 / 坏万用表的使用和维护 操作全过程中，对万用表的使用逐工位检查 共2分，各项操作方法不当及错误操作手法扣0.5分/项内 容 技术要求配分 评分标准 得分元器件引脚 1、引脚加工尺寸及成形应符合装配工艺要求31、检查成品，不符合要求的，每处每件扣0.5分/件。

2、根据监考记录，工具的不正确操作，每次扣0.5分。

元器件安装2、元件高度及字符方向应符合工艺要求3、元件安装横平竖直4、电阻应变片安装正确4焊点6、焊点大小适中，无漏、假、虚、连焊，焊点光滑、圆润、干净，无毛刺 7、焊盘不应脱落8、修脚长度适当，一致，美观 10安装质量9、集成电路、二三极管等及导线安装均应符合工艺要求10、元器件安装牢固，排列整齐 11、无烫伤和划伤，整机清洁无污物4常用工具的 使用和维护12、电烙铁的正确使用13、钳口工具的正确使用和维护 14、万用表正常使用和维护 15、毫伏表正常使用和维护 16、示波器正常使用和维护4三、功能测试 （50分）根据任务书设定的电子产品功能实现情况评分。

四、理论测试（15分）1、D1的作用是 保护LM317；(2分)2、数码管为 共阳数码管 （共阴数码管 / 共阳数码管）；(2分)3、刚上电时，STC11F08XE 的1脚的电平变化情况是：先 高 电平，然后保持 低 电平不变；（每空1.5分，共3分）4、当U5 12脚为 高 电平，Q1 截止 ，U6 1脚2脚为 高 电平，音乐芯片被触发而发出音乐；（每空1分，共3分）5、当发光二极管DATE 点亮时，其导通压降为1.8V ，流过发光二极管DATE 的电流为 3 ~3.3 mA ；（2分）6、U10 B 构成一个 电压比较器 （电压比较器、同向放大器、反向放大器），U9 a 构成 同向比例运算 放大器，器放大倍数为 100 / 101 。

（每空1分，共3分）鉴定内容技术要求配分评分标准得分实现 功能①红外热释电检测电路工作正常，能正常唤醒时钟睡眠状态；（20分） ②时钟显示以及走时正常；（20） ③时钟设置正常，闹钟功能能正常。

（10分）50分①U10 1脚能测得信号（5分），U10 7脚能测到信号（5分)，LED1显示正常(5分)，能正常触发时钟睡眠状态（5分）；②数码管显示正常（5分），时钟、日历走时正常（5分），时钟、日历能实现掉电保存（5分），POEWR （2分）、DATE （1分）、TIME （1分）、WEEK （1分）显示正常；③时钟、日历能正常设置（3分），闹钟能正常设置（3分），闹钟到时蜂鸣器能正常发出音乐（4分）。