威海市職業(yè)技能競賽樣題

威海市職業(yè)技能競賽樣題電子技術賽項工作任務書工位號：第第頁共15頁考試說明：1.考試時間為4個小時，安全操作規(guī)范10分，項目內(nèi)容90分，項目共分為四個考察模塊：A模塊電路設計/PCB設計、B模塊電路焊接、調(diào)試、C模塊嵌入式系統(tǒng)編程、D模塊故障診斷、維修與測量。提供的參考資料放在D盤賽場資料文件夾下面，考生需在D盤根目錄賽場資料文件夾中建立“工位號+設計”文件，將完成的所有電子文檔放到此文件夾下，文件夾及所有的文檔按照題目具體要求統(tǒng)一的命名，考生應提交的電子文檔：①電路設計原理圖及原理圖庫；②電路設計PCB板圖及PCB圖庫；考生應提交的實物①焊接調(diào)試完成的電路板；②嵌入式系統(tǒng)編程功能電路板；③故障排除完成的電路板；④試卷及答題紙。2.需要裁判現(xiàn)場由參賽選手現(xiàn)場演示功能評分的項目有：B模塊焊接完成的電路板功能調(diào)試，C模塊嵌入式系統(tǒng)編程功能電路板按照功能表的調(diào)試實現(xiàn)現(xiàn)象，D模塊故障排除完成的電路板功能調(diào)試。3.參賽選手禁止攜帶任何具有存儲、通訊功能設備進入比賽場地，如有違反取消比賽資格。

A模塊：電路設計（本模塊分兩項，第一項15分，第二項5分，共20分）一、“電機行程限位報警電路”設計（15分）(一)工作過程簡介如下。（參照“附圖3電機行程限位報警電路參考原理圖”）1.行程最小時（P3、P2均短接時），表示當前行程小于下限位，蜂鳴器LS1發(fā)聲報警，繼電器吸合，指示燈DS1亮。2.行程增大到處于上下限位之間時（斷開P3，短接P2），蜂鳴器不發(fā)聲，繼電器仍吸合，指示燈DS1亮。3.行程繼續(xù)增大，大于上限位時（斷開P3和P2），繼電器斷開和指示燈熄滅，蜂鳴器不發(fā)聲。4.行程從大于上限位后開始減小，當小于上限位時（斷開P3，短接P2），繼電器指示燈蜂鳴器均不工作。5.行程減小到最小時（P3、P2均短接時），重復上述過程。（二）電路原理圖設計完善1.在D盤根目錄賽場資料文件夾中建立“工位號+設計”文件，繪制線路板所需的文件均存入“工位號+設計”文件夾中，包括：××.PrjPCB,××.Schdoc,××.Pcbdoc,××.PCBLib,××.SchLib。（××為工位號）（1分）說明：如果選手保存文件的路徑不對或命名不符合要求規(guī)范，則不給予選手評分。2.參照“電機行程限位報警電路參考原理圖”（附圖3），電路參考原理圖紙中有5處導線缺失，請結(jié)合電路功能簡介和參考資料將其缺失的連接導線補充完善，完善后的電路功能應符合電路功能簡介中的功能要求。3.根據(jù)設計完善的電機行程限位報警電路原理圖（附圖3），參照附表1利用AltiumDesigner10軟件完成原理圖××.Schdoc繪制,完成后添加到“××.PrjPcb”PCB工程文件中。（10分）4.原理圖中正上方明顯位置放置自己的“工位號”，字符串為紅色、宋體、三號字。（0.5分）（三）PCB設計參考附表1，使用D盤根目錄“賽場資料/電機行程限位報警電路”文件夾中提供的“電機行程限位報警電路.PcbLib”元器件封裝庫。利用AltiumDesigner10軟件完成該電路原理圖的PCB圖××.PCBLib繪制，完成后添加到“××.PrjPcb”PCB工程文件中。要求如下：1.板子尺寸：90*60（mm），PCB邊界采用禁止布線層繪制。（0.5分）2.對PCB板圖物理邊界的四個直角修改為R5mm的外圓角。并在機械層8（Mechanical8）添加圓角的半徑尺寸和電路板的最大長寬尺寸標注，單位為mm。（0.5分）3.PCB為雙層板，布線在頂層和底層。信號線寬0.25mm，電源線寬0.5mm，接地線寬0.6mm。（0.5分）4.K1的元件封裝符號尺寸參考附圖1，繼電器的五個焊盤標識須與附圖2原理圖符號的管腳號對應,將該封裝存入××.PCBLib封裝庫文件中，名稱為JDQ_工位。（1分）5.PCB版圖完成布局布線后，要求對PCB板面中大面積（≥10mm2）裸露區(qū)域進行頂層和底層覆銅。覆銅鏈接到GND網(wǎng)絡，并將頂層覆銅命名為TOP，底層覆銅命名為BOTTOM。（0.5分）6.設置全局網(wǎng)絡過孔的最小過孔直徑為0.6mm，最小的過孔孔徑大小為0.3mm。（0.5分）二、照明控制系統(tǒng)電路設計（5分）（一）功能簡介如下：（參照“附圖4照明控制系統(tǒng)電路參考圖紙”）1.夜幕降臨光敏電阻R5的2腳電位為高電平，該高電平使得CD4081輸出為高電平控制Q3的C、E間導通，Q3導通后控制Q2導通，繼電器K1線圈得電，K1的常開觸點閉合，DS2—DS4點亮，同時DS1點亮提示繼電器當前的動作狀態(tài)。Q2導通后還控制Q1導通，Q1導通后使得U2電源管腳得電，U2為一多諧振蕩器，U2開始得電時3腳輸出方波信號作為U3的時鐘信號輸入，CD4017的輸出端所接的DS5到DS12這8個發(fā)光二極管會輪流發(fā)光，即發(fā)光順序依次DS5-DS6-DS7-DS8-DS9-DS10-DS11-DS12-DS5-DS6-DS7-DS8-DS9，2.當白天光線充足時光敏電阻R5的2腳電位為底電平，CD4081輸出為底電平，所有三極管均截至。所有發(fā)光二極管均處于熄滅狀態(tài)。（二）具體要求如下：賽場在D盤根目錄“賽場資料/照明控制系統(tǒng)電路”文件夾中提供了照明控制系統(tǒng)電路未連接導線的原理圖紙“照明.Schdoc”，請參考缺少了若干連接導線的“附圖4照明控制系統(tǒng)電路參考圖紙”，根據(jù)上述功能簡介將其補充完善，完成后重命名為“××照明.SchDoc完成后添加到“××.PrjPcb”PCB工程文件中。B模塊：電路焊接、調(diào)試（共20分）一、電梯模擬控制系統(tǒng)檢測、焊接與裝配（5分）根據(jù)給出的《電梯模擬控制系統(tǒng)》電路原理圖（附圖5、6）和元器件表2，正確無誤地從賽場提供的元器件中選取所需的元器件及功能部件。在印制電路板上（單片機主機控制系統(tǒng)板與電梯控制模擬板）焊接和產(chǎn)品安裝。要求：元器件的焊點大小適中、光滑、圓潤、干凈，無毛刺；無漏、假、虛、連焊，引腳加工尺寸及成形符合工藝要求；導線長度、剝線頭長度符合工藝要求，芯線完好，捻線頭鍍錫。其中包括：1.貼片焊接（本部分3分）2.非貼片焊接（本部分2分）二、電梯模擬控制系統(tǒng)的調(diào)試與數(shù)據(jù)測量（本大項分2項，第1項12分，第2項3分，共15分）（一）電路調(diào)試（第1小項2分，第2小項2分，第3小項2分，第4小項6分，共12分）1.給單片機主機控制系統(tǒng)板VDD、GND端正確連接+12V電源（JP2上短路帽連接DC和5V），按下電源開關按鈕K2，VD1電源指示燈亮表示電源供電正常，用萬用表測得J1處VCC、GND兩端有+5V電壓。（2分）2.先斷開+12V電源，將單片機主機控制系統(tǒng)板與電梯控制模擬板連接，接上+12V電源后，按下電源開關按鈕K2，指示燈D8變亮，數(shù)碼管DS1顯示數(shù)字“1”。（2分）3.按下電梯內(nèi)部按鍵“1F”按鈕，單片機主機控制系統(tǒng)板指示燈LED14有亮。（2分）4.按下電梯內(nèi)部按鍵“5F”按鈕，指示燈D3變亮，電機MG1順時針轉(zhuǎn)動，電梯上升，點陣P3顯示向上箭頭“↑”，數(shù)碼管DS1依次從數(shù)字“1”變化到“5”，當數(shù)碼管顯示至數(shù)字“5”時，點陣P3顯示的箭頭“↑”消失，電機停止轉(zhuǎn)動。3秒后，按下電梯外部按鍵“1F-↑”按鈕，指示燈D4變亮，電機MG1逆時針轉(zhuǎn)動，電梯下降，點陣P3顯示向下箭頭“↓”，數(shù)碼管DS1依次從數(shù)字“5”變化到“1”，當數(shù)碼管顯示至數(shù)字“1”時，點陣P3顯示的箭頭“↓”消失，電機停止轉(zhuǎn)動。（6分）（二）電路測量（第1小項1分，第2小項1分，第3小項1分，共3分）根據(jù)給出的電梯模擬控制系統(tǒng)原理圖，測量如下數(shù)據(jù)：（1）在電機靜止時，測量STOP/RUN端的電平為。（高電平、低電平）（1分）（2）在電機順時針轉(zhuǎn)動，電梯上升時，測量STOP/RUN端的電平為，F(xiàn)/W端的電平為。（高電平、低電平）（1分）（3）在電機逆時針轉(zhuǎn)動，電梯下降時，測量STOP/RUN端的電平為，F(xiàn)/W端的電平為。（高電平、低電平）（1分）C模塊：嵌入式系統(tǒng)編程（20分）題目名稱：交通信號燈控制電路1.交通信號燈控制電路簡介按照圖1所示電路原理圖（JP1和JP2為杜邦線），在印制電路板上裝配、焊接元器件，裝配焊接要符合工藝要求。D3、D4、D5三個LED作為東西向信號燈，D6、D7、D8三個LED作為南北向信號燈，以上六個信號燈的顏色根據(jù)表1設置。2.單片機P1口接地線的裝配焊接及編程編寫C語言程序，實現(xiàn)表2所示的電路功能，確定單片機P1口哪三個引腳需要接地。P1口需要接地的三個引腳用杜邦線分別與電路板上TP3、TP4和TP5三個接地點連接。用杜邦線手動切換P1口需要接地的引腳，來依次顯示表2中要求的數(shù)碼管和信號燈的狀態(tài)。注：使用STC自動燒錄器下載程序圖1交通信號燈控制電路圖表1信號燈的編號和顏色對應表D8D7D6D5D4D3紅色黃色綠色紅色黃色綠色表2交通信號燈控制電路功能表名稱P1口接地引腳數(shù)碼管顯示數(shù)字東西向信號燈狀態(tài)南北向信號燈狀態(tài)功能一P1.3，P1.5，P1.71只有紅燈亮只有綠燈亮功能二P1.0，P1.2，P1.62只有紅燈亮只有黃燈亮功能三P1.0，P1.1，P1.43只有綠燈亮只有紅燈亮功能四P1.1，P1.2，P1.54只有黃燈亮只有紅燈亮功能五P1.0，P1.3，P1.65只有黃燈亮只有黃燈亮功能六P1.2，P1.3，P1.56只有紅燈亮只有紅燈亮P3.3引腳輸出周期為100ms的矩形波3.產(chǎn)品測試通過PCB接線端子接入工作臺5V直流電源，對電路進行測試。用示波器檢測指定測試點TP1的波形，并在圖3波形圖記錄表中做好記錄。說明：電路原理圖中符號為“”的開關在實際電路中采用2針單排針加跳線帽代替，標號含有“TP”字樣的測試點根據(jù)試題要求使用1針單排針或杜邦線。單排針及跳線帽如圖2所示。圖2單排針及跳線帽4.在下方畫出測試點TP1波形圖圖3TP1波形圖記錄表D模塊：故障診斷、維修與測量（30分）燈光與電機控制電路原理圖如附圖7所示，請根據(jù)“附表3燈光與電機控制電路元器件列表”，在所給PCB電路板上進行焊接裝配，焊接完成的線路板已經(jīng)設置了四個故障。請根據(jù)燈光與電機控制電路原理圖進行故障排除，故障排除后電路功能如下：1.電源電路：+5V電壓經(jīng)過VD1單向?qū)ūＷo和C1、C2濾波后輸出+VCC，提供給電路所需的直流電壓，發(fā)光二極管LED2點亮，表示電源電路正常。2.燈光控制電路：當TP10端接入高電平，VT1三極管工作在飽和狀態(tài)，繼電器JK1吸合，發(fā)光二極管LED1和指示燈HL1點亮；當TP10端接入低電平，VT1三極管工作在截止狀態(tài)，繼電器JK1斷開，發(fā)光二極管LED1和指示燈HL1不點亮。3.電機控制電路：由函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率為1kHz、電壓5V的方波信號，接入到TP5端作為電機速度控制信號，調(diào)節(jié)方波占空比可調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速；TP4端接低電平做為電機順時針旋轉(zhuǎn)控制信號，TP4端接高電平做為電機逆時針旋轉(zhuǎn)控制信號（方向信號不得懸空）。注意：排除故障需要的元器件或?qū)Ь€從賽場提供的檢修材料中選用。4.根據(jù)燈光與電機控制電路原理，完成電路故障檢修，并填寫表4-1。（每空1.5分，共18分）表4-1電路檢修情況記錄表序號故障現(xiàn)象故障點排故方法1234附表1電機行程限位報警電路元件封裝列表序號標稱名稱規(guī)格封裝數(shù)量1C6電解電容220uF/25VRB5-812C7電解電容100uF/25VRB5-513C1，C2,C3獨石電容220nFRAD-0.134C5瓷片電容10nFRAD-0.115C4瓷片電容100nFRAD-0.116DS2發(fā)光二極管紅色RB1.217DS1發(fā)光二極管綠色RB1.218D1整流二極管1N5819DO-4119P4KF301-2P端子KF301-2PKF301-2P210Q3三極管8050TO-92A111Q1，Q2三極管8550TO-92A212P1單排針3針HDR1X3113P3，P2單排針2針HDR1X2211R4,R6,R12,R5,R7,R11直插色環(huán)電阻10KΩAXIAL-0.4215R1,R10,R14,R2,R9,R13直插色環(huán)電阻51KΩAXIAL-0.4616R21直插色環(huán)電阻4.7KΩAXIAL-0.4617R8,R3,R18,R16,R15直插色環(huán)電阻1KΩAXIAL-0.4118R17直插色環(huán)電阻120ΩAXIAL-0.4519R20直插色環(huán)電阻8.2ΩAXIAL-0.4120R19直插色環(huán)電阻51ΩAXIAL-0.4121U4三端可調(diào)電源LM317TO-220AB122RP4微調(diào)電位器2KVR5123RP1，RP2，RP3微調(diào)電位器10KVR5124LS1蜂鳴器5VPIN2325K1繼電器5V自制126U1直插ICLM324DIP-14127U2直插IC74LS74DIP-14128U3直插ICNE555DIP-81附表2電梯模擬控制系統(tǒng)元器件列表序號標稱名稱規(guī)格序號標稱名稱規(guī)格1C1電解電容器10μF/25V18K2按鍵雙開關2C2～3電容器※27pF19LED1～32發(fā)光二極管※見注3C4電解電容器470μF/25V20R1電阻器※10kΩ4C5～9電容器※10421R2～3電阻器※1kΩ5C10電解電容器220μF/25V22RP1～P8排阻器※4×10kΩ6Ca～f電容器※10423RP9～P12排阻器8×10kΩ7IC1集成塊（配讀寫座）STC90C5824S1微動按鈕6×6×58IC2三端穩(wěn)壓器LM780525S2～5撥碼開關8位9IC3集成塊※MAX23226VDD、GND電源插孔（配線）2個10J1雙排彎插插頭CON827VD1發(fā)光二極管（紅）LED-R11J1a雙排直插插頭CON828VD2二極管※1N400712J2～5雙排彎插插頭CON1629Y1晶體振蕩器12MHz13J2a～5a雙排直插插頭CON1630螺絲、螺母3*61套14J6程序下載連接器DB931螺母配螺絲4套15JP1DC電源插座32杜邦線2根16JP2選擇開關（配短路帽）CON333PCB電路板1塊17K1USB插座341、單片機主機控制板組成部分注：在表格中“名稱”旁邊標有※符號的元器件，表示該元器件為貼片元器件。貼片發(fā)光二級管LED1、9、17、32為藍色，其它為紅色。2、電梯模擬控制板組成部分序號標稱名稱規(guī)格序號標稱名稱規(guī)格1S1～16微動按鈕6×6×516VD1～4二極管※1N40072P1～2雙排彎插插座CON1617Q1～3三極管※2SB7723P3點陣顯示器8*818Q4三極管※S8050（J3Y）4P4～5雙排彎插插座CON1619Q5～6三極管※2SD8825P6雙排彎插插座CON820Q7三極管※S8550（2TY）6DS1數(shù)碼管共陽極21Q8三極管※S9012（2T1）7IC1集成塊（配插座）CD408222R1電阻器※10kΩ8IC2～3集成塊※74HC57323R2、7、8、18電阻器※4.7kΩ9MG1直流電機（配轉(zhuǎn)盤螺絲）5V24R3、5電阻器※510Ω10C1～3電容器※10425R4、6電阻