中职(单片机题目+答案)V3.0

2013年全国职业院校技能大赛(选拔) 中职组电工电子赛项单片机控制装置安装与调试工作任务书中职组电工电子技术技能比赛专家组中国﹒重庆2013﹒52013重庆市中等职业学校单片机控制装置安装与调试技能竞赛组委会（重庆 2013年5月）一、工作任务及要求请你在四小时（240 分钟）内，使用亚龙YL-236型单片机应用实训考核装置制作完成大厦电梯运行模拟装置，具体要求如下：1．在附录一和附录二答题纸的“工位号”位置后面填写你的竞赛工位号。

2．根据大厦电梯运行模拟系统的相关说明和工作要求，根据你的理解选择需要的控制模块和元器件。

3．根据赛场提供的调试记录（附录一）的要求，分析大厦电梯运行模拟系统的工作过程，并记录相关分析调试结果。

4．根据工作任务及要求，合理确定各模块的摆放位置，按照相关工艺规范连接大厦电梯运行模拟装置的硬件电路并使用尼龙扎带进行导线的绑扎和固定。

5．根据工作任务及其要求，编写大厦电梯运行模拟系统模拟装置的控制程序，存放在“D”盘以工位号命名的文件夹内。

6．请先检测和调整机械手装置，然后调试你编写的程序，完成大厦电梯运行模拟装置的整体调试，使大厦电梯运行模拟系统模拟装置能实现规定的工作要求，最后将编译通过的程序“烧入”单片机中。

7．比赛结束前，清理工位上的相关工具、辅材并关闭电源。

二、电梯运行模拟系统的相关说明（一）电梯运行模拟系统的组成与功能简述大厦电梯运行模拟系统是垂直型双向路线，共有16个楼层，能够实现电梯的上行、下行、开门、关门、进电梯及出电梯等操作。

设：电梯上行用“U”表示，下行用“D”表示。

电梯运行模拟装置的电梯线路图如图 1 所示，图中标明了1-16楼层号。

上行 U下行 D图 1 电梯线路图大厦电梯运行系统由三部分组成：命令输入部分、显示报警部分和动作部分。

命令输入部分由矩阵按键、独立按键组成；显示报警部分由液晶显示屏、数码管、报警蜂鸣器、串口通信四部分组成；动作部分由电梯运行、人进出电梯模拟两部分构成。

大厦电梯运行模拟系统的结构示意图如图 2 所示。

电梯运行程序为：某楼层乘客通过命令输入部分发出乘坐电梯请求，如：第6层有上行请求，电梯在上行时运行到第6层，开门，等待乘客进入电梯后，关门，此时等待乘客通过“命令输入部分”输入目标楼层后，电梯继续运行，到达目标楼层后停止，开门，等待乘客出电梯，关门，完成一次乘坐电梯请求，返回第1层。

在电梯运行中，数码管作为电梯外部显示器，显示电梯当前所处楼层；液晶显示屏作为电梯内部显示器，显示当前电梯的整体运行状态，包括所处楼层、承载人数、上下行方向、电梯状态、当前载重、核定载重等信息。

若有超载现象，则整个系统暂停运行，通过蜂鸣器报警，并将超载重量通过串口发送到上位机（即每台工位号对应的电脑），电脑由超级终端接收信息，并根据超载情况，下达出电梯指令，动作部分执行指令，系统恢复运行。

图2 电梯运行模拟系统结构示意图（二）电梯运行模拟系统的组成模块及相关说明1．步进电机+标尺：使用步进电机配合标尺模拟电梯运行状态，其中游标的0刻度对应第1层，15刻度对应第16层。

具体对应关系如表1所示。

每次运行到目标楼层的最高层后，自动回到第1层。

注：步进电机的运行速度为1cm/S。

2．功能按键：按键由4X4矩阵按键、4个独立按键构成，配合使用，实现各种命令的发送，包括楼层请求指令、乘客选择指令、目标楼层选择指令。

（1）楼层请求指令：当乘客需要乘坐电梯时，模拟电梯外部的按键设置，键值如图3所示。

同时按下“独立按键1”和“X ”(1-16)：表示X层有向上的请求。

同时按下“独立按键2” 和“ X ”(1-16)：表示X 层有向下的请求。

独立按键1独立按键21112发送1310141516图3 楼层请求指令功能图（2）乘客选择指令：当电梯到达乘坐层时，处于开门状态，通过按键选择乘客的数量和类型。

键值如图4所示。

如按“独立按键1”2次，“独立按键2”1次，“独立按键3”1次，一共就有2个男人，1个女人和1个小孩需要乘坐电梯，按确认后，由机械手臂装置执行进电梯操作（注意：应服从先出后入原则）。

独立按键1独立按键2独立按键3独立按键4图4 乘客类型、人数选择键值图（3）目标楼层选择指令：完成进电梯操作，电梯关门后，12864提示请“选择目标楼层”，如图5所示，“选层”下面的“00”一直闪烁，等待输入乘坐目标楼层，直接通过矩阵按键键入楼层（01-16分别代表16个目标楼层）。

现假设：一层楼上的所有乘客，目标楼层也一样。

图5 选择目标楼层界面示意3．数码管：选用DS7和DS6两个8段数码管，模拟各层电梯外部电梯运行楼层的显示，数值范围01至16。

楼层的显示要求：数码管、液晶屏、步进电机保持一致。

4．蜂鸣器：选用蜂鸣器，在电梯载重超过其上限值时，产生声音报警，电梯不能运行，此时需要执行出电梯操作，直至载重在合理范围之内，电梯才能恢复正常运行。

5. 液晶显示屏：使用128X64分辨率的LCD显示屏，液晶屏模拟电梯内部的显示器。

分为正常运行下的信息显示和超载状态的显示。

当电梯处于超载状态时，显示报警提醒界面。

（注：在液晶的全部显示中，冒号、数字、字母使用8×16 点阵字体，其他字符若未作特殊说明默认使用16×16 点阵的宋体显示）（1）电梯正常运行状态图6 正常运行状态128X64显示屏信息（上行U）图7 正常运行状态128X64显示屏信息（下行D）电梯正常运行时，显示当前电梯的运行状态，包括运行、空闲、开门、关门、选层（选择目地楼层）；楼层中XX取值01~16；当前载重值根据实际的装载情况；核重即最大的载重，这时一个固定值500kg；当前乘坐人数。

左边的图形是上行箭头，同理，下行的界面如图7所示。

当电梯处于运行状态（上行、下行）时，左边的图形呈现流水动态效果；当电梯处于静止状态（开关、关门、选层、超载）时，左边的图形静止不动。

6．乘客进去电梯机构：使用机械手臂装置模拟乘客进、出电梯动作，机械手臂装置如图8所示。

其中，白色球代表小孩，体重为25kg，黄色球代表女人，体重为50kg，黑色球代表男人，体重为75kg。

工位一代表进入电梯人员候选区，工位二代表出电梯人员候选区。

7. 直流电机：电梯在到达乘坐请求层或目标楼层是需要打开或关闭电梯门，通过直流电机模拟开关过程，直流电机顺时针旋转2秒为开门，逆时针旋转2秒为关门。

8. 串口通信：当出现超载现象时，需要将超载的重量通过串口发送给上位机，通过“超级终端”接收数据，人为发送出电梯指令。

图8 乘客进出电梯模拟装置示意图三、电梯运行模拟装置的制作要求（一）系统初始化系统上电后进行初始化，各部分初始状态要求如下：1．蜂鸣器报警指示关闭。

2．数码管显示01，步进电机处于0cm处，代表正处于第1层。

3．液晶显示器的初始显示界面，如图9所示，在该界面停留1s后进入电梯信息界面，如图10所示。

一工位二工位图9 初始显示界面图10 电梯信息界面4．机械手初始化操作。

使用前请调整机械手的功能，排除机械手故障（共三个），使其能正常工作。

调整和排除故障时请在工作记录单上按要求做好调整工作记录，如果不能排除相应的故障，为不影响后续任务，请填写请求技术支持报告单，并举手示意，经裁判同意后，由技术人员排除故障。

在机械手正常工作的前提下，系统控制机械手复位至工位一正上方，手爪处于放松状态。

（二）系统运行要求初始化完成后，将进入如图10所示界面，这时，电梯处于“空闲”状态，停留在第1层，系统通过串口以5秒为周期向上位机发送“系统运行正常！\r\n”，上位机通过“超级终端”接收显示单片机发送的信息。

（1）乘坐电梯请求：按照如图3所示的楼层请求指令，键入乘坐电梯请求。

然后等待电梯到达。

（2）电梯到达：乘坐电梯请求发出后，系统驱动步进电机模拟电梯运行，到达乘坐电梯请求楼层，电梯的运行速度为每一层运行一秒。

电梯运行过程中，液晶显示屏的显示如图11所示，当前运行至第2层，左边的图呈现流水上行效果。

图11 电梯运行状态的显示示例（3）进电梯过程：电梯到达乘坐电梯请求层，且电梯运行的方向和请求方向一致时，步进电机停止转动，执行开门过程，驱动直流电机正向运行2秒，液晶屏中电梯状态切换“开门”状态。

功能按键进入乘客控制指令模式，通过几个独立按键，如图4所示，确定进入电梯的人数及其类型，按下“确认”键后，机械手臂装置在一号工位进行抓球，模拟进电梯过程（其中白色球代表小孩，体重25kg，黄色球代表女人，体重50kg，黑色球代表男人，体重75kg），工位上的球人为放置，系统自动判断当前工位上球是否符合乘客控制指令的输入要求，如果不符合就不运行抓球，停止抓球等待人为换球。

当满足抓球的数量和类型后，电梯执行关门过程，驱动电机反向运行持续2秒。

液晶屏实时显示当前电梯的运行状态、进入电梯人数、载重及楼层等信息。

（4）目标楼层：在执行完进电梯过程、关门过程后，进入如图5所示的“目标楼层选择指令”，选择相应的目标楼层编号后，电梯开始运行。

注：假设同一层的乘坐电梯请求，目标楼层也是同一层。

（5）出电梯过程：电梯到达目标楼层后，执行开门过程，驱动直流电机正向运行2秒，液晶屏中电梯状态切换“开门”状态，如图12所示。

此时，该目标楼层乘客出电梯，由机械手臂装置将在二号工位抓相应颜色的球，模拟出电梯人员。

二工位上如果没有球或者颜色不满足要求，机械手臂不抓球，处于等待，等待人为换球。

当满足抓球的数量和类型后，电梯执行关门过程，驱动电机反向运行持续2秒。

液晶屏实时显示当前电梯的运行状态、电梯人数、重量及楼层等信息。

如果同一楼层既有上电梯乘客和有出电梯乘客，先执行出电梯过程，在执行进电梯过程。

图12 电梯处于开门状态的液晶显示示例（6）超载报警状态：当进入电梯的重量超过核准重量500kg时，电梯进入报警状态，12864显示如图13所示信息，该信息不断闪烁提示报警。

同时蜂鸣器报警。

系统通过串口以1S为周期向上位机发送“超载XXX kg！\r\n”（XXX=实际人员总重量-核准重量，“\r\n”为串行通信中的转义字符回车换行）。

上位机通过“超级终端”接收显示单片机发送的信息，并等待人工发送清除报警命令“0”，当单片机接收到该命令后，执行部分“出电梯过程”，每次随机从二工位上出一球，相应重量、人数减少，直到不超重为止，电梯重新运行。

图13 12864显示屏超载报警提示附录一：调试记录工位号：1. 相关数据处理使用步进电机模块和标尺模拟电梯的运行，步进电机模块标尺指针移至1cm 处时，表示第2层，移动至2cm时，表示第3层，以此类推。

设步进电机位置检测电位器两极端处电位差为5V（以实际测量为准），首先使用万用表测量电源电压实际值（精确到小数点2为）：V。