2023年12月9日发(作者：比亚迪l3图片)
四川省2018年中等职业学校学生技能大赛
单片机控制装置安装与调试赛项
工
作
任
务
书
（样题）
单片机控制装置安装与调试赛项专业家组
2017.11
1
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。
2
X X 加 油 站加油机充值区加油区93#97#卸油区0093#储油罐97#储油罐卸油管道地下储油库
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0~9的数字组成，并设有六位0~9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。
3
00（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。
147确认2580369取消加油油品卸油退格
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，DS5~DS7用于显示97#汽油当前的油价，DS3、DS4熄灭，DS0~DS2用于显示93#汽油当前的油价，如图3所示；在有人加油时，DS1~DS3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，DS5~DS7实时同步显示已加油金额，如图4所示。
97#汽油价格（元）93#汽油价格（元）加油金额（元）加油量（升）
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-G0014
型智能物料搬运装置如图5所示。
支架工位三上方机械手工位一
图5 YL-G001型智能物料搬运装置结构示意图
工位三下方工位二6．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。
低油量下报限警位位高油量提上示限位位1112131415
图6 步进电机标尺的含义
5
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。
系统初始化……
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。
6
自助加油请按“加油”键
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
1
2
3
卡号
90000001
90000002
90000003
密码
999999
888888
666666
资金余额
120元
30元
450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。
卡号密码油品提示余额金额
图11 加油操作界面
此时，可通过键盘中的“0~9”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。
7
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“”，例如图12所示。
卡号90000001密码******余额120元油品提示图12 油品选择界面（例）
93#金额
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50~500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8
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）。每在工位三上方放球（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9
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。
93# 加油完成加油量：16.9L
加油金额：100元
卡内余额：020元图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10
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）。
卸油油品：93#93#正在卸油
a)卸油油品选择 b) 93#汽油卸油
图15卸油操作界面（例）
11
附录1：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
1
2
3
4
5
去哪个工位取何种面值的球
加油量累计（四舍五入，加油金额累保留1位小数） 计
2．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
1
2
3
4
5
6
7
去哪个工位取何种面值的球
加油量累计（四舍五入，加油金额累保留1位小数） 计
3. 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 ms
4．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。
12
附录2：自助式汽车加油站控制系统模块接线图
13
附录3：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
1
2
3
故障原因 排除方法
自检功能恢复与否
备注
机械手故障排除请求技术支持申请单 工位号
序号
1
2
3
故障现象 技术人员处理结果
技术人员签名
评委签名
14
附件3：项目评分标准
四川省2018年中等职业学校学生技能大赛(样题)
单片机控制装置安装与调试项目评分表1
单片机控制装置安装与调试项目的满分为100分。
工位号：＿＿＿＿
一、职业与安全意识评分表 （此项满分为10分,最低为-20分）
评分项目 分值 评分标准
没穿绝缘电工鞋的扣2分，出现不符合安全操作规程的（如带电插拔），一次扣1分，扣完为止。
出现工具运用、装置取舍不符合职业岗位要求的(如工具运用与摆放不规范或遗忘在赛场等),一次扣1分,扣完为止。
发现违反赛场纪律(如规定时间外继续答题不听劝阻)、损坏设备仪器的,一次扣3分。工位不整洁扣1～3分，扣完为止。
得分
评委
签名
操作是否符合安全操作规程
工具的摆放和正确使用、导线线头的处理、调试操作方法等是否符合职业岗位的要求
是否遵守赛场纪律、爱惜赛场的设备和器材、保持工位整洁
4
3
3
特别提示：1．完成工作任务并交卷后，出现电路短路事故的总成绩再扣20分；
2．在执行工作任务过程中，因违反操作规程未造成严重后果或影响自己及他人比赛的（如造成整个机房停电）总成绩再扣5-10分；
3．损坏赛场提供的设备，污染赛场环境，不符合职业规范的行为，视情节总成绩再扣5-10分；
4．严重违反纪律的，如提前操作，由现场评委记录，扣3-5分；出现作弊现象，经裁判长确认，直接取消该选手参赛资格。
5．选手提出因质量问题需更换模块、设备等，经赛场技术鉴定模块质量符合要求的，每更换一个模块扣0.5分。
小计
15
四川省2018年中等职业学校学生技能大赛（样题）
单片机控制装置安装与调试项目评分表2
工位号：＿＿＿＿＿
二、工艺质量及软件设置评分表（此项满分12分，最低0分）
评分项目 分值
1
模块元件选用与导线连接工艺
（10分）
1
1
1
1
5
编程环境的设置
（2分）
2
评分标准
模块或元件选择多于或少于试题工作任务要求的，每差错1个扣0.5分，扣完为止。
模块布置不合理，每处扣0.5分，扣完为止。
导线选择不合理，电源导线选择不规范或不同类型的信号线不分颜色的，每处扣0.5分；扣完为止。
导线走线不合理，每处扣0.5分，扣完为止
导线连接不牢，连接错误，模块接线图与实际连线不符，同一接线端子上连接多于2条的，每项扣0.5分，扣完为止。
扎线不整齐美观，视效果扣除1～5分。
相关编程工作环境的软件设置正确得2分。
得分
评委
签名
评委
签名
小 计
三、知识答题与调试排故记录评分表（此项满分28分，最低0分）
评分项目
知识答题
（15分）
分值
评分标准
得分
4.5
第一题，每空0.5分。
7.5
第二题，每空0.5分。
3
2
第三题，每空1分
使用的模块漏画，模块或元器件符号不符合标志要求，每项扣0.5分， 扣完为止。
模块或元器件没有标注功能名称和代号，每项扣0.5分，模块连接标号没有标明的每处扣0.5分，扣完为止。
没有填写工位号扣0.5分，模块接线图与实际连线不符的每项扣0.5分，连线有错误的每项扣1分，扣完为止。
图形不准确、不规范、不整洁、字迹潦草扣1～2分。
制图准确与规范性
（9分）
3
2
2
调试排故
（4分）
4
每排除一个故障得2分（包括调试记录正确），调试记录不完整、
不正确视质量扣0.5—1分。
小 计
16
四川省2018年中等职业学校学生技能大赛（样题）
单片机控制装置安装与调试项目评分表3
工位号：＿＿＿＿＿
四、功能评分表（此项满分50分，最低0分）
类评分分别 项目 值
存盘存盘
与1
烧烧写
写
液晶显示
机械手
评 分 标 准
能正确存盘（0.5）
得分
能将控制程序烧入单片机中（0.5）
0.5 初始界面显示正确。
0.5 待机工作界面显示正确。
2
2
2
1
1
机械手在二工位上方，手爪处于放松状态
步进电机模块的指针指在3cm处。
直流电机正转3秒后再反转3秒，然后停止。
初始化过程中数码显示正确。
待机状态下数码显示正确。
初始
步进9
状电机
态
直流电机
数码显示
以下评分须按附录1中第1、2题 的规定抽检两张卡，根据系统运行结果得出
矩阵键盘
2 按钮功能设置正确、运行正常（2）
系统功能过程评LED分
功能指示
数码显示
在加油操作过程中显示的表格格式正确（2）（表格不完整，如缺陷等扣1分；如没有表格，但内容正确扣1.5分）
输入光标显示正确（1）
液晶卡号、密码、油品、金额的输入显示操作正确（2）
10
显示 对应卡号的余额显示金额正确（1）
各状态提示语显示正确（2）
40
加油完成界面显示格式和内容正确（1）
卸油操作时显示格式和内容正确（1）
3
加油过程中LED功能指示灯常亮（1）
油量低1Hz频率闪烁正确（1）
油量不能满足加油需求量时3Hz频率闪烁正确（1）
显示内容的格式正确（1）；
加油时加油量随加油进程变化正确（2）；
加油时加油金额随加油进程变化正确（2）。
17
5
接近开关
机械手
1
5
1#接近开关功能正确（1）
能根据预设加油金额的要求按最少时间，最简步骤实施加油过程（5）（加
油量正确，步骤不是最简，用时不是最短扣2.5分）。
选择油品时，能指示相应油品的储油量（1）；
加油操作时，能按要求指示相应储油量随加油过程及时正确变化（2）；
卸油操作时，标尺指针能按规定速度（1cm/s）、方向（上移）变化（2）；
当指针上升至14cm时，指针上升速度变化为0.5cm/s，于15cm处停止正确（2）。
钮子开关功能正确（2）
步进电机
7
钮子开关
直流电机
2
5
93#汽油卸油时，直流电机正转（2）
97#汽油卸油时，直流电机反转（2）
在卸油过程中，当油量到达高油量提示位时，直流电机停转功能正常（1）
选手确认（签工位号）:____________________
裁判确认:____________________
18
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