红外探测自动门竞赛试题.docx
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红外探测自动门竞赛试题
2014****技能竞赛
中职组电子产品装配与调试项目技能竞赛
任
务
书
2014年1月
2014年****中职学生组电工电子技能竞赛
《电子产品装配与调试》任务书
工位号：
评价成绩：
说明：
本次比赛共有装配《红外探测自动门》，根据实物测绘《微型有源音箱》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。
职业与安全意识（本项5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
一、红外探测自动门的装配与检测（本大项分五项，第
（一）项19分，第
（二）项18分，第（三）项18分，第（四）项12分，第（五）项8分，共75分）
（一）红外自动控制门元器件检测、焊接与装配（本项分3项，第1项3分，第2项15分，第三项7分，共25分）
1.根据给出的《红外探测自动门》电路图（附图1）和红外探测自动门元器件中的LED数码管实物，画出其中1位数码管的内部连接方式图。
3分。
2．元器件选择和电路板焊接（本小项分2部分,第1部分5分,第2部分10分,共15分）
根据给出的《红外探测自动门》电路原理图（附图1），选择正确的元器件并且准确地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（本项目6分）
根据给出的《红外探测自动门》（附图1）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）红外探测自动门检修（本项分3项，每项6分，共18分）
注意：
在你已经焊接好的《红外探测自动门》线路板上，已经设置了三个故障。
要求：
请你根据《红外探测自动门》电路原理和电路功能（电路功能请参考附带的《红外探测自动门功能》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）
故障检修（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）
故障检修（3分）
故障点（1分）
故障排除（1分）
3．故障三检修报告
故障现象（1分）
故障检修（3分）
故障点（1分）
故障排除（1分）
（三）红外探测自动门工作正常（本大项分8项，共18分）
要求：
已经焊接、装配和故障排除后的《红外探测自动门》电路板，可实现电路工作正常。
1．电源工作正常：
接上交流电源后，+5V电源正常，指示灯LED1亮。
（2分）
2．单片机控制电路正常。
（3分）
3．数码管显示电路正常工作：
显示能正常显示报警的代码、等待时间等信息。
（2分）
4、红外发射电路部分正常。
（2分）
5、红外接收部分正常。
（2分）
6、电路调试：
（每小题1分共3分）
（1）要求调整RP1使红外检测的灵敏度为离PBC电路板的高度为约20cm。
（2）调整RP2使红外检测有效延时时间大约为1秒—2秒（观察LED2的发光时间）。
（3）调整RP3使波形整形延时时间大约为1秒—2秒（观察LED5的发光时间），与LED2亮/熄几乎同步。
7．电机控制光电开关等电路正常。
（3分）
8．蜂鸣器电路正常。
（1分）
（四）红外探测自动门数据测量（本大项分3项，共12分）
要求：
根据给出的附图1《红外探测自动门电路图》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，测量自动门在开门过程中，观察并测量TP1相关数据记录在下面表格中。
4分
波形（2分）
频率（0.5分）
幅度（0.5分）
量程（0.5分）
量程（0.5分）
2．接通电路后，测量自动门在开门过程中，观察并测量单片机24脚相关数据记录在下面表格中。
4分
波形（2分）
周期（0.5分）
幅度（0.5分）
量程（0.5分）
量程（0.5分）
分析单片机28脚处信号的参数，得知电机转速约为转/S（2分）。
从结构上分析电机转速有这种关系的的原因是
（2分）
（五）装配工艺卡片编制（本项分2项，共8分）
根据装配工艺卡片指定的元器件安装图片，完成下面装配工艺卡片的编制。
1.根据《装配工艺过程卡片》中“图样”，在“工艺要求”中一列其中的空格里填写工艺要求。
6分
装配工艺过程卡片
工序名称
产品图号
装配
PCB-20110625
序号
（位号）
装入件及辅助材料
代号、名称、规格
写出装配工艺要求或指出存在问题
A
连接导线的加工
B
焊料的附着
C
元件放置
D
导线的捆扎
E
引脚焊接
F
识别物、标签的放置
图样
2、写出详细的安装步骤（例如LM7805---TO-220封装）2分
元件
LM7805
图例
二、绘画电路图和绘制元器件PCB封装图（本项分2项，第1项17分，第2项3分，共20分）
说明：
选手在E盘根目录上以工位号为名建立文件夹（××为选手工位号，只取后两位），选手竞赛所得的所有文件均存入该文件夹中。
各文件的主文件名包括：
工程文件：
××.prjpcb
原理图文件：
Sch××.schdoc
原理图元件库文件：
Schib××.schlib
元件封装库文件：
Plib××.pcblib
如果选手保存文件的路径不对或没有填写工位号，则不给予选手评分。
1．绘制电路原理图（本项目共分2小项，第
（1）项2分，第
（2）项12分，第（3）项3分，共17分）
内容：
使用Protel2004DXP软件，根据赛场提供的微型有源音箱的线路板和元器件实物标记，准确地画出微型有源音箱的电路原理图，并在电路图中的元器件符号上标明它的标号和标称值或型号。
（1）按下图格式在A4图纸右下角绘制下表，并填写表中内容文字。
（题号填写本项目书项目号）
（2）绘制电路图，元件库中没有的符合选手可以自己绘制并保存到选手指定创建的原理图库文件中。
（12分）
（3）正确地拆卸和还原微型有源音箱。
剖析电子产品的电路原理是掌握电子技术的重要环节，本项目要求选手能规范地拆卸微型有源音箱，将电路原理绘制完毕后再完整组装成原来的成品。
（3分）
2．绘制元器件PCB封装图（3分）
内容：
使用Protel2004DXP软件，请根据微型有源音箱实物图，绘制自锁开关的封装图。
要求同组开关脚距2.5mm，两组开关间脚距5mm，边缘尺寸7mm，焊盘直径1.4mm，孔径1mm。
红外探测自动门简述
红外探测自动门可以根据人接近红外感应情况，实现自动开关门、防夹等功能，模拟智能自动门禁系统。
二、电路结构
红外探测自动门由+5V直流电源、红外反射电路、数码管显示、单片机控制部分、计数器电路、蜂鸣报警、防夹保护、电机电路等组成。
三、工作原理简述
1、电源部分
12V直流经过电容滤波后经过U4稳压输出5V直流电压，供各单元电路使用。
2、单片机主控制电路
由51系列单片机构成，已经有固化程序（不需要下载程序），检测各种传感器的信息，根据内部设计的程序，驱动相关电路，完成对电路各种控制和显示功能。
3、红外检测电路
监测来自红外反射传感电路信号，检测是否有人靠近。
（1）红外发射电路
U2E和U2和外围电路产生方波，方波脉冲信号驱动Q4和红外发射管，发射红外光。
（2）红外接收电路
对管前无物体挡住时，TP2为低电平，有物体在红外对管前时，TP2为高电平，RP1可以调节红外接收的灵敏度。
（3）红外信号处理电路
经过Q5、Q6二级放大后经过U2A、U2B反相处理，再经过D9、R25、C15等组成的延时控制电路，RP2可以调整延时时间，然后再经过U2C和Q7等再次反相，再U3进行脉冲整形后产生有人/无人检测信号，传输到时单片机的相应端口。
4、开/关门执行机构
由开门由（直流电动机正转）表示，关门（直流电动机反转）表示。
规定顺时针旋转为正转，逆时针旋转为反转。
由Q8—Q13、电机、LED3和LED4等组成。
控制要求如下：
（1）当有人员通过红外反射传感器时，开门执行机构动作，直流电动机正转正转7s门全开后自动停止，表示自动门停留在开门位置。
数码管显示“F”+时间,表示正转（开门）。
注意：
在开门的过程中再次检查到有人，但是系统不会再动作，只会继续完成开门的整个过程。
（2）自动门在开门位置停留等待停转4s后，数码管显示“P”+时间,表示暂停保证人员安全通过。
（3）自动进入关门过程，直流电动机反转7s门全关后自动停止，表示自动门停留在关门位置。
数码管显示“r”+时间,表示反转（关门）
（4）当自动门在关门过程中，如果再次检测到有人时，则电机停转1s后，重新让门全开（时间是电机正转与之前反转已用去相同的时间差），然后重复停转4s，再反转关门，在关门位置停留等待时重新开始等待，然后再进入关门过程，以保证人员安全通过。
5、显示电路
开门时3位数码管DPY1—Y3显示门的工作情况（开门/关门/报警），Q3、Q4、Q5是位码驱动管。
开门时显示全开门（电机正转）的剩余时间，关门时显示全关门剩余时间（电机反转），红外门工作异常报警时显示110（意思是自动拨通110报警电话并自动发出定位信号，方便维
护人员快速准确定位进行救人或者维护）。
6、智能防夹保护功能
通过电机和转盘等机器结构，电机转动时在GD1上产生脉冲信号，送到单片机，如果在正常开/关门过程中一定时间内没有检测到光电脉冲的信号，就判断是电机负载过重或者意外停止转动，可能有人被夹或者自动门有严重故障，此时除进行复位外不能进行其他操作。
（由于市面电机差异较大，少数电机启动不佳，会导致单片机误触发报警，请复位后多实验几次。
）
7、声音报警电路
有人被夹发生危险时长时间发出“B声音”进行报警，声音电路由由Q15、SPK1等组成，由相应程序驱动发出必要的声音。
四、主要芯片介绍
1、STC89C51RC
8位单片机，完全兼容原来AT系列51单片机，其引脚和功能关系在电路图中标示。
引脚如图1所示，引脚功能说明如下：
（1）输入/输出引脚（I/O口线）
P0.0～P0.7:
P0口8位双向I/O口，占39～32脚；
P1.0～P1.7:
P1口8位准双向I/O口，占1～8脚；
P2.0～P2.7:
P2口8位准双向I/O口，占21～28脚；
P3.0～P3.7:
P3口8位准双向I/O口，占10～17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。
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,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（19～18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。
图1
2、CD4069
CD4069由六个COS/MOS反相器电路组成。
此器件主要用作通用反相器、即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。
内部框图见图2
图2
3、NE555时基电路应用于单稳、双稳、无稳的的工作方式等。
内部框图见图3
图3
引脚功能说明：
1脚：
GND公共地端为负极；
2脚：
低触发端TRIG，低于1／3电源电压时即导通；
3脚：
输出端VO，电流可达2000mA；
4脚：
强制复位端
，不用时可与电源正极相连或悬空；
5脚：
用来调节比较器的基准电压，简称控制端CV，不用时可悬空，或通过0.01μF电容器接地；
6脚：
高触发端THR，也称阈值端，高于2/3电源电压时即截止；
7脚：
放电端DIS；
8脚：
电源正极VCC。
4、78M05类别：
三端稳压器，输出电压：
5V，输出电流:
500mA（最大值），引脚功能见图4
图4
5、GK152槽型光电耦合器，引脚如图所示
功能说明：
1，2脚为输入端。
3，4脚为输出端。
红外探测自动门《安装说明》
一、U1要先焊接集成座，然后才把U1放进去。
U1已经写入程序，不能、也不需要去改变U1内部的程序。
二、GD1与转盘的安装如下图所示，安装步骤如下（见图6）：
1．安装直流电机DJ1，用螺丝固定直流电机DJ1在电路板上，连接电路。
2．安装塑料转盘，把转盘固定在电动机的转轴上。
3．安装GD1:
把GD1插入转盘上，用螺丝固定GD1，安装时必须要把GD1的中轴线经过转盘的轴心，要象图中那样，让转盘更多的进入凹槽，转盘边要安装在GD1的槽中间，电机也要转动灵活，最后焊接接电机引线，这样才能保证缺口转到的时候才透光，否则经常出现显示110不停报警的结果。
附图：
红外探测自动门电路原理图
红外探测自动门元件清单
名称
规格型号
编号
数量
瓷片电容
104
C1,C2,C10
3
瓷片电容
30P
C3,C4
2
瓷片电容
102
C5,C6,C7,C8
4
瓷片电容
103
C9
1
电解电容
100uF/16V
C11,C12
2
电解电容
10uF/10-50V
C13,C14,C15,C16
4
整流二极管
4001
D1,D2,D3,D4
4
贴片二极管
M7
D5,D6,D7,D8
4
贴片二极管
贴片4148
D9
1
1位共阳数码管
0.3寸一位共阳数码管
DPY1,DPY2,DPY3
3
双耳槽型光耦
GK152（需交换光敏脚）
GD1
1
9P排阻
10K-9P排阻
JP1
1
贴片LED
0805红色LED
LED1,LED3,LED4
3
3mmLED
3mm红发红
LED2
1
3mmLED
3mm绿发绿
LED5
1
310电机
310短轴电机
MG1
1
301接线端子
301-2P接线端子
P1
1
DC2.1插座
DC5.5-2.1插座
P2
1
贴片三极管
贴片8550
Q1,Q2,Q3
3
TO-90三极管
8050
Q4,Q7,Q8,Q9,Q10
6
TO-90三极管
9014
Q5,Q6
2
TO-90三极管
8550
Q11,Q12,Q13,Q14,Q15
6
直插电阻
4.7K
R39
1
直插电阻
10
R0
1
直插电阻
10K
R2,R40
2
直插电阻
5.1K
R16
1
直插电阻
200
R17
1
直插电阻
100
R18
1
直插电阻
1K
R19
1
直插电阻
470K
R20,R25
2
直插电阻
47K
R21
1
直插电阻
360
R37
1
贴片电阻
0805贴片1.5K
R1,R26,R33,R34
5
贴片电阻
0805贴片470
R3,R4,R5,R6,R7,R8,R9,R10,R41
10
贴片电阻
0805贴片10K
R11,R12,R13,R14,R30,R42
7
贴片电阻
0805贴片47K
R15
2
贴片电阻
0805贴片4.7K
R22,R24,R31,R36
5
贴片电阻
0805贴片1M
R23
2
贴片电阻
0805贴片1K
R27
2
贴片电阻
0805贴片20K
R28,R29
3
贴片电阻
0805贴片510
R32,R35
3
贴片电阻
0805贴片30K
R38
2
3296可调
1M
RP1
1
3296可调
500K
RP2,RP3
2
微动开关
6*6*5
S1
1
12mm有源蜂鸣器
12mm有源蜂鸣器
SPK1
1
6P排针
TP
TP1,TP2,TP3,TP4,TP5,TP6
1
5mm红外接收管
5mm红外接收
Rc1
1
5mm红外发射管
5mm红外发射
Tr1
1
40PIC座
40PIC座
U1
1
写好程序的51
STC89C51
1
集成电路
贴片CD4069
U2
1
集成电路
贴片NE555
U3
1
贴片三端
贴片78M05
U4
1
晶振
12M
Y1
1
稳压二极管
5.1V
Z1
1
胶柱
30mm
4
胶柱螺丝
3*4自攻
4
电机连线
5-10焊接线
2
电机螺丝
M2*3机丝
4
电机转盘
带黑线50齿齿轮
1
专用电路板
1
升级会员 