电子设计与制作项目5 液位控制器
第一部分:“液位控制器”电路功能简介
一、 功能说明
在水塔中经常要根据水面的高低进行水位的自动控制,同时进行水位压力的检测和控制。本液位器具有水位检测、报警、自动上水和排水(上水用电机正转模拟,下水用电机反转模拟)、压力检测功能。该控制器主要由S52单片机,0809A/D转换器,A、B、C三点水位检测电路,压力检测电路、数码显示电路、键盘和电源电路组成。
二、 原理简介
由三路“传感器”(三根插入水中的导线)检测液位的变化,由S52控制液位的显示及电泵的抽放水,由ADC0809采集水位压力的变化并由数码管显示压力。
1.液位采集电路
三路液位检测都采用简单的三极管检测电路检测液位变化,将电平信号分别送入单片机。实际检测时,从P3焊接出四根导线,分别将接A、B、C和VCC的导线放入水杯(模拟水塔)中,位置如图 1所示。
2.压力检测电路
该电路主要由LM324运放组成测量放大器,放大器可分为前后两级。测量的模拟信号经过ADC0809转换为数字信号并传输给单片机,经单片机处理后送数码管显示。
三、 电路功能介绍
图1
1.液位检测的调试
电路焊接好后,接通电源,改变液位使检测点变化,当液位在A点以下时红灯连续亮并且发出频率较高的报警声,显示00,电机正转;当A≤液位2.按键电路调试
按键S2切换到液位检测,按下S3切换到温度显示。
四、 芯片和元件介绍(略)
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四、液位控制器电路原理图
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第二部分:试题
一、电路元件筛选与测试(10%)
准确清点和检查全套装配材料数量和质量,进行元器件的识别与检测,筛选确定元器件,检测过程中填写下表。
元器件 电阻器 2支 R21 电容器 2支 识别及检测内容 标称值(含误差) 测量值 测量档位 16kΩ R3 ±1% 8.2Ω ±1% 标称值(µ f) 数字 20k 指针 ×1k 数字 200 指针 ×1 介质 每支1分 共计2分 0.1µ f 正向 电阻 516Ω D1 几十到几十千欧姆 反向 电阻 ∞ 瓷片电容 每支电容检测错1项,该电容不得分。 每支1分 共计2分 每支电阻检测错1项,该电阻不得分。 配分 评分标准 得分 C1 10µ f 电解电容 C8 二极管 1支 材料 1分 硅 二极管检测错1项,该二极管不得分。 面对标注面,管脚向下,画出管外形示意图,标出管脚名称 三极管 2支 Q6 每支1分 共计2分 每支三极管错1项,该三极管不得分。 Q7 数码管 1支 画出管外形示意图(顶视图),标出公共端和各管脚的标示符 3分 公共端1分,各管脚2分。 第 3 页 共 8 页
共阴
二、电路板焊接(15分)
要求电子产品的焊点大小适中,无漏、假、虚、连焊,焊点光滑、圆润、干净,无毛刺;引脚加工尺寸及成形符合工艺要求;导线长度、剥头长度符合工艺要求,芯线完好,捻头镀锡。
疵点: 少于5处扣1分;5~10处扣5分;10~20处扣10分;20处以上扣15分。
三、产品装配(10分)
要求印制板插件位置正确,元器件极性正确,元器件、导线安装及字标方向均应符合工艺要求;接插件、紧固件安装可靠牢固,印制板安装对位;无烫伤和划伤处,整机清洁无污物。
装配不符合工艺要求:少于5处扣1分;5~10处扣5分;10~20处扣8分;20处以上扣10分。
四、电子电路的调试(40分)
1. 实现液位控制器基本功能(30分) 压力检测电路工作正常(6分) 液位检测电路工作正常(6分) 主控电路工作正常(8分) 显示电路工作正常(4分)
键盘与电源电路工作正常(6分) 2.调试(10分)
调试压力检测电路,使得该电路满足F=20VIN0。
五、模块电路设计及编程(10分)
1.编写水位压力检测程序。假设从P1输入的直流电压为10mv,必须在LM324第8脚IN0端得到1V的信号,数码管显示压力为20,保持放大倍数不变,若水位压力与IN0的输入电压为线性关系,满足F=20VIN0,试编写VIN0在0~5V范围内的程序。(5分)
2. 请画出电机驱动电路,并且在电路板的多用板区焊接、调试出来。(5分)
要求控制功能如下:
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M1(S52的16脚) 高电平 低电平 低电平 M2(S52的17脚) 低电平 高电平 低电平 电机运行情况 正转 反转 不转
在此处请画出电机驱动电路
六、原理图与PCB板图设计(15分)
要求:
1. 考生在E盘根目录下建立一个文件夹。文件夹名称为T+工位号。
考生所有文件均保存在该文件夹下。 各文件的主文件名: 工程文件:t+工位号 原理图文件:tsch+××
原理图元件库文件:tslib+×× Pcb文件:tpcb+××
Pcb元件封装库文件:tplib+××
根据原理图产生的元件清单:默认名+sch 根据PCB图产生的元件清单:默认名+pcb 其中:××为考生工位号的后两位。如tsch96 注:如果保存文件的路径不对,则无成绩。
2. 在自己建的原理图元件库文件中绘制S52元件符号。(2分)
注:如果不将该元件用到原理图中则此项无成绩。 3. 绘制原理图,如图3所示。(4分)
要求:
在原理图下方注明自己的工位号。
4. 在自己建的元件封装库文件中,绘制以下元件封装。
(1)开关元件封装(2分) 要求:
焊盘的水平间距:260mil
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焊盘的垂直间距:175mil 焊盘直径:80mil 焊盘孔径:45mil
(a)开关封装 (b)开关元件引脚对应 图1 开关元件封装
注:如不绘制该元件封装,可用DIP-4代替,则此项无成绩。 (2)LED元件封装(1分)
要求:矩形焊盘为LED正极 焊盘之间距离: 100mil 焊盘直径:60mil 焊盘孔径:30mil
图2 LED元件封装
注:如不绘制该元件封装,可用BAT-2代替,则此项无成绩。 5.绘制双面电路板图(4分) 要求:
(1)在机械层绘制电路板的物理边界,尺寸为不大于:3000mil(宽)×2400mil(高)。 (2)信号线宽10mil,VCC线宽20mil,接地线宽30mil。 (3)在电路板边界外侧注明自己的工位号。 6.分别根据原理图和PCB图产生元件清单。(2分)
附录1:电路图元件属性列表
Designator C1 C3 C4 C6 C7 C10 JP3 LED1 LED2 Q6 Q7 Q8 R1 R15 R16 R17 Cap Cap Cap Cap Cap Header 4 LED1 LED1 PNP NPN NPN Res2 Res2 Res2 Res2 LibRef Cap Pol1 Footprint DSO-C2/X2.3 RAD-0.2 RAD-0.2 CC2012-0805 CC2012-0805 CC2012-0805 HDR1X4 自制 自制 BCY-W3 BCY-W3 BCY-W3 AXIAL-0.4 R2012-0805 R2012-0805 R2012-0805 第 6 页 共 8 页
Comment 10u 30p 30p 0.1u 0.1u 0.1u LED1 LED1 8550 8050 8050 10k 510 27k 10k R18 R20 R21 R22 R25 R26 R27 R28 S1 U2 U4 Y1 Res2 Res2 Res2 Res2 Res2 Res2 Res2 Res2 SW-PB ADC0809FN XTAL R2012-0805 R2012-0805 R2012-0805 R2012-0805 R2012-0805 R2012-0805 R2012-0805 R2012-0805 自制 QCC-J28/G9.4 BCY-W2/D3.1 1k 27k 510 510 27k 510 510 1k SW-PB S52 ADC0809N 11.0592MHz DS87C520-MCL DIP-40/D53 元件库: U2在Dallas Semiconductor\\Dallas Microcontroller 8-Bit.IntLib U4在Texas Instruments \\TI Converter Analog to Digital.IntLib JP3在Miscellaneous Connectors.IntLib 其余元件在Miscellaneous Devices.IntLib 六、安全文明(工具设备的使用、维护、安全及文明生产)
选手有下列情形,需从参赛成绩中扣分:
①违反比赛规定,提前进行操作的,由现场评委负责记录,扣5-10分。
②选手应在规定时间内完成比赛内容。在赛程中,均有评委记录每位参赛选手违规操作,依据情节扣5-10分。
③现场操作过失未造成严重后果的,由现场评委负责记录,扣10分。
④发生严重违规操作或作弊,经确认后,由主评委宣布终止该选手的比赛,以0分计算。
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31234JPcABCcVcc01234567Cc2DDDDDDDDOcDVEVE17450126L8111181122711CLR2k16001702C01234567CDDDDDDDDC+OFF-cR21585R215VEREREcQ08VN95k0ABC8 R272KRTAE01234567DDDED4CLSTONNNNNNNNDDDLNC0IIIIIIIIAAAAGDUA0u0696781234554323122222221C1C1.0KE0CLONIST10B275LccR2015Q08R2015cc12EVVKKCS1LSTOL0098765432123456780109433333333222222221132R2k72C0123456701234500CDDDDDDDDAA111111DDELNVAAAAAAAA//////////01AAAAAA//////XXASE..0123456722234567......RTP//u........00000000PP2222221PPPPPPPPPPPPPP01..33DBPPEC71.0L8X1134510R1kAL1EDD2TTTTT22XXT10DRTTRTNNNNNNIIIIIITTRW//////////////2101234567325476D72.............k052111111113333A12.3NPPPPPPPPPPPPEXXSTR3PPGS5R109165101Q58R5U8c12345678325419760c61111311112VR1k72KC01234567DDDDDDDDABST21LLCLOERMM1zHAu1MC4p03C61.Y2095p002.1C33C1u1k01R101ccVS1STR第 8 页 共 8 页
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