第五届省赛试题-简易温度采集与控制装置

准考证号 工位号 -----------------------------------------------------------------------------

“蓝桥杯”第六届全国软件和信息技术专业人才大赛

单片机设计与开发项目模拟试题

注意：只填写准考证号和工位号，否则试卷作废 密 封 线

竞赛时间：5小时 题 号 配 分 得 分 一 10分 二 30分 三 60分 总分 100分 “简易温度采集与控制装置”设计任务书

功能简述

点击获取本题视频讲解模拟“温度采集与控制装置”用于实现温度的实时监测与控制。单片机采集DS18B20温度传感器的输出信号，并送到数码管进行显示；通过传感器得到的温度数据将与用户设定温度上限、下限值做比较，再由单片机启动控制或报警电路。系统硬件部分主要由单片机最小系统、数码管显示、DS18B20温度传感器、矩阵键盘等模块组成。系统组成框图如图1所示：

数码管显示

DS18B20 MCU 继电器

LED 3X4矩阵键盘 图1. 系统组成框图

单总线驱动程序、CT107D 单片机考试平台电路原理图以及本题所涉及到的芯片数据手册，可参考计算机上的电子文档。程序流程图及相关工程文件请以考生号命名，并保存在计算机上的考生文件夹中（文件夹名为考生准考证号，文件夹位于 Windows桌面上）。

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设计任务及要求

1. 温度检测

温度检测采用DS18B20温度传感器，数据经过单片机处理后，与用户设定的温度上限（TMAX）和温度下限（TMIN）比较，确定当前温度所处的区间，数码管温度显示格式如图2所示：

- 1 - 8 8 不使用-熄灭 8 2 8 温度区间显示 (TMIN≤T≤TMAX) 当前温度（28℃） 图2. 温度显示界面

关于温度区间的说明：

温度区间0： 当前温度TMAX 可设定的最大温度区间：0℃～99℃

2. 用户输入-3X4矩阵键盘

通过矩阵键盘设定系统的工作参数，各个按键的功能定义如图3所示：

S7

S11

S15

S19

0

1

2

S19

S4

S8

S12

S16

9

设置

清除

S6 S10S14 S18 3 4 5 S18

S5 S9 S13 S17 6 7 8 S17

S16

图3. 矩阵键盘功能定义（左侧为按键标号，右侧为定义的按键功能） “设置”按键按下后，进入工作参数设定界面，如图4所示，依次按下设定的数值，再次按下“设置”按键，保存当前输入的数据，并退出工作参数设定界面。

- 分隔符 8 8 8 8 - 分隔符 8 8 温度上限（TMAX） 不使用-熄灭 温度下限（TMIN） 图4. 数码管显示格式-温度设定界面

以设定TMAX为35摄氏度，TMIN为25摄氏度为例说明参数设定过程：按下“设置”按键，然后依次按下数字按键“3” “5” “2” “5”如图5所示，再次按下“设置”按键，完成参数设定，并退出参数设定界面。在输入过程中，按下“清除”按键，将清除当前输入数据，若设定工作参数错误，如TMAX2/4

误设定并保存参数后，L2熄灭。 - 分隔符 3 5 8 8 - 分隔符 2 5 温度上限（TMAX） 不使用-熄灭 温度下限（TMIN） 图5. 数码管显示格式-温度设定界面

3. 执行机构

执行机构由指示灯L1和继电器组成，用于报警和连接外部高低温执行机构。 3.1 实时温度处在温度区间0，继电器关闭，指示灯L1以0.8秒为间隔闪烁； 3.2 实时温度处在温度区间1，继电器关闭，指示灯L1以0.4秒为间隔闪烁； 3.3 实时温度处在温度区间2，继电器打开，指示灯L1以0.2秒为间隔闪烁。 4. 初始化状态说明

系统默认的温度上限（TMAX）为30℃，温度下限(TMIN)为20℃，可以通过矩阵键盘修改。 5. 电路原理图设计

假定一个光敏电阻，在光线充足的状态下，阻值为5 KΩ ,挡光状态下阻值≥45KΩ，使用简单阻容元件、晶体管、运算放大器等设计一个光敏电阻开关电路，挡光状态下电路驱动5V继电器K1吸合，反之，继电器断开。设计过程中，需要考虑信号抖动等因素，简述电路的工作原理与设计思路，并绘制出电路原理图。

项目名称 电路设计 得分 评卷人 一. 电路原理图设计

根据设计任务要求，使用Protel 99se或Altium Designer Summer09软件设计电路原理图，

设计必须使用给定的元器件，标明元器件参数。原理图文件保存在考生文件夹中（文件夹以考生的准考证号命名）。

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项目名称 程序设计 得分 评卷人 二. 程序编写及流程图绘制

1. 画出程序流程图，保存在考生文件夹中。

2. 按照设计要求完成程序设计任务，并将工程文件保存在考生文件夹中。 项目名称 硬件调试 得分 评卷人 三. 软、硬件统调

将编译通过的程序下载到单片机芯片中，进行软、硬件统调。 1. 系统初始化状态正确；

2. 数码管显示功能，界面设计满足题目要求； 3. 继电器控制功能实现，无误动作； 4. LED闪烁控制功能实现； 5. 温度测量功能；

6. 矩阵键盘参数设定功能实现 。

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