1、.2020 年省职业院校技能大赛电子电路装调与应用项目任务书（样题）选手工位号工作任务与要求请您在 4 小时，完成四个部分工作任务，具体工作任务和要求如下： 1.完成平板姿态传感电路的装配、检测与调试。2. 依托 multisim 14 和参考文档，完成指定电路板的故障分析和检修。3. 使用装配电路、MyDAQ 连接成平板姿态感知系统；利用 Labview2015 完成系统控制界面制作，实现对电路的功能验证和参数测试记录。4. 利用 Altium Designer10 软件完成指定电路的印制电路板设计。以上任务，除现场作品以外，请其余记录在计算机D 盘根目录下，“Z+工位号作品”文件夹，包括答
2、题卡文档，并请复制到赛场发放的 U 盘中，裁判将依据现场电路板作品和上交的 U 盘文档进行评分。空白的答题卡文档在赛场发放的 U 盘参考文件夹。任务一平板姿态传感电路的装配与调试 (20 分)根据图 8 所示原理图、图 7 所示装配图和表 1 所示元器件表，正确选取元器件，准确地焊接在赛场提供的印制线路板上。（中职组 10 分）（教师组 6 分）焊接要求：在印制电路板上所焊接的电子元器件的焊点大小适中、光滑、圆润、干净， 无毛刺；位置正确；无漏、假、虚、连焊。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：贴片元器件焊接和直插元器件焊接。.w.
3、装配要求：元器件焊接安装无错漏；线路板上插件位置正确，接插件、紧固件安装可靠牢固；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；线路板和元器件无烫伤和划伤，整机清洁无污物。平板姿态传感，当前常见的方案是采购专用加速度传感器芯片，体积小，应用也成熟了。比如自控飞行器的飞行控制等等。DZ181206 电路采用的方案，也是部分集成加速度传感器采用的原理，只是材料工艺结构等方面的技术成果，使得集成芯片体积小功耗小，使用方便。基本原理，是利用在重力作用下，加热气体的对流作用，是垂直向上的，如果在一个热源的上方，均等地布置四个热敏电阻，平板平放时，四个热敏电阻受到同样的对流空气加热， 温度相同，
4、表明平板是水平放置的。见下图，如果平板有所倾斜，对流气体就会偏向左边或右边，使其相应温度升高。只要我们检测到这个温度的变化，进行分析计算，就可以了解平板的姿态。本电路采用电阻通电加热用作热源。最大功率 5 瓦，这个电阻装配的时候需要注意不要紧贴电路板，需要悬空 5 毫米装配。采用开关电源给热源电阻供电，有一个热敏电阻布置在热源电阻上，用于测量温度，防止太热。过热时，热敏电阻阻值减小，使得比较器输出电平为高，过热指示灯亮，开关电源停止工作。通过电位器可以调节过热保护的电压，也就是过热保护的温度可以通过电位器设置。四个均衡布置的热敏电阻，其输出电压经过缓冲以后，进行差分放大，再进入单片机进行采样，
5、以串口报告数据。通过串口送入计算机进行分析和计算。串口通信格式，9600 波特，8+1 ，无校验。计算机上通过串口调试助手可以读取数据。按钮和一位数码管用于选择工作模式，选择单片机ADC采集的数据通道。一共模式 0模式 2 三种工作方式。模式 0，CC0 高，CC1 高，测量和记录两路温度差信号，此时应放平平板，数据作为基准。这是校正模式。模式 1，CC0 高，CC1 高，测量记录，发送数据。这是姿态传感模式。模式 2，CC0 低，CC1 低，测量记录，发送数据。这是温度测量模式，测量热源温度和环境温度。现场发放的 U 盘的参考文件夹中，有串口调试助手程序，也有串口调试助手的使用说明。波形测量
6、记录(中职组 10 分)（教师组 9 分）在下发的 U 盘参考文件夹中，有电子电路装调与应用项目答题卡的文档，选手需在答题卡文档中作答。示波器的图形文件，可以粘贴在答题卡中对应的位置。（1） 电路工作在模式 0，使用双踪示波器，测量记录JP17 和 JP18 引脚信号。（2） 电路工作在模式 1，使用示波器，测量记录JP15 电压信号。（3） 电路工作在模式 2，使用示波器，测量记录TXD 电压前六个波形。.w.任务二 电路板的故障分析和检修（20 分）DZ190302 为包含音频信号源的音频功率放大电路，U4B 及外围电路构成信号源电路， 两个二极管的非线性特性用于反馈电路，可以稳定振荡器幅
7、度，改善波形。U4A 以及外部电路构成功率放大电路，二极管可以给功放管一定的偏置电压，减小交越失真。调节电位器，可以调节本地信号的幅度，通过J2，可以放大外部输入信号。在负载电阻为 30 欧姆条件下，要求本电路输出幅度可以达到12 伏峰峰值输出。R510 k56C3224U 4 BJP17D 4D 3W1 C4+9 VR108.2kQ 1LM3581 N 41481 N 4148 R42 kR920 k 224D 2 1 N 4148D 882C2 224R2 R110 k 1 k1.2kJP483R6210 kU 4 A 1JP2R120.1R11 0.1JP3J31R7220 k输出+9
8、VJ1 3210 u F/2 5 V C5+6 V10 u F/2 5 V C7J2C121R82 kR310 k4-9 VLM358 D 1 1 N 4148R13 8.2kQ 2 B7721CON3224C6C8输入-9 V10 u F/2 5 V-6 V 10 u F/2 5 V音频功率放大器电路DZ190302图 1 故障电路板电路原理图图 2 电路电路板元件布局图.+9VR108.2kQ 1C4D 21N 4148D 8222 2 48JP2U 4AR120.13U OU T1R61 0 k2R11 R70.12 0 kRL3 0LM358D 11N 41484Q 2R82 kB72
9、2R138.2kC1-9VR3U 1.w.U 22 2 41 0 k图 3 电路部分仿真电路根据图 3 电路，再补充部分仿真源，模拟功率放大器的工作，在multisim 仿真环境进行部分电路的仿真，截图表示其结果。U1=50mV,10kHz,U2=0时仿真电路及显示结果截图（3 分） U1=50mV,10kHz,U2=2V,3kHz时仿真电路及显示结果截图（3 分）故障排除记录(8 分)故障现象故障点故障排除方法故障排除后现象记录电路参数(6 分)故障排除后，正确连接电路，并将现场发放的 30 欧姆电阻，焊接在输出端（JP3、JP4 可以用），使用现场通用仪器仪表，测量记录DZ190302 电
10、路板的相关信息，截图，粘贴在答题卡中对应的位置。（1） 调节电位器，使得输出电压峰峰值=1V，双踪示波器测量JP2、JP3 信号，截图。（2） 保持上节电位器位置，J2 输入 200Hz，0.2Vpp 信号，测量JP3 信号，截图。（3） 保持上节电位器位置，J2 输入 200Hz，5Vpp 信号，测量JP3 信号，截图。任务三电子电路应用系统搭建与控制（中职组 35 分）（教师组 40 分）平板姿态感知系统设计与调试一、完成平板姿态感知系统连接（10 分）。系统框图如图 4 所示直流稳压电源平板姿态传感电路板My DA Q计算机系统串口图 4 平板姿态感知系统框图计算机上使用串口调试程序，（
11、参考文件夹有，使用 USB 转 TTL 串口，如果系统中需要驱动支持，可自行安装）。平板姿态传感电路板放平在台面上，使用纸杯倒扣在热源及传感器上方。调节热源保护控制温度，使得热源温度不要太高。1. 记录 1206 电路板上电时候数码管显示容。（2 分）2. 记录模式 0 时串口接收到的容，截图。（2 分）3. 记录模式 1 时串口接收到的容，截图。（2 分）4. 记录模式 1 时，左边电路板抬高 20 厘米时串口接收到容的截图。（2 分）5. 记录模式 2 时串口接收到的数据，记录时间不小于20 秒。截图。（2 分）二、利用Labview2015 完成平板姿态感知系统设计。控制界面如图 5 所
12、示；X 轴1 223mV55热源温度Y 轴1 223mV33环境温度CC0CC1加热校正平板姿态感知系统图 5 控制界面采用数据采集卡myDAQ 采集 DZ181206 电路中ADC0、ADC1 的电压值，同时，采集电路板上的通道控制信号，CC0、CC1，以及热源工作指示JP1。分别使用MYDAQ 设备的 AI0,AI1,DI0,DI1,DI2 端口。系统要求1. 显示MYDAQ 设备采集的电路板ADC0 电压，单位mV。代表X 轴。2. 显示MYDAQ 设备采集的电路板ADC1 电压，单位mV。代表Y 轴。3. MYDAQ 设备采集电路板上 CC0 信号，和 CC1 信号，双色显示，亮色表示
13、高电平。4. MYDAQ 设备采集电路板上JP1 信号，高代表热源停止加热，双色显示，亮色表示加热。5. 点击校正按钮时，系统记录下X 和 Y 两轴的数值，作为零点，以后显示的数值应减去零点。6. 利用热敏电阻的公式，计算热源温度和环境温度，并显示。7. 模式 1 时，温度显示 0 度，模式 2 时，XY 轴显示 0mV。1. 完成界面设计，并截图（7 分） 系统界面截图2. 操作控制过程截图（中职组 10 分）（教师组 15 分）电路板工作在模式 0 时的控制界面截图，注意需要连同串口调试助手接收界面在一个画面。电路板工作在模式 1 时，（预先在模式 0 进行过校正）将板子右边抬起大约 20
14、 毫米，30 秒后进行界面截图，注意需要连同串口调试助手接收界面在一个画面。电路板工作在模式 2 时，测量记录在刚好停止加热时的控制界面截图，连同串口调试助手接收界面在一个画面。3. 使用仪表板截图（8 分）使用MYDAQ 采集卡和仪表板，测量DZ181206 电路板参数，并截图。电路板工作在模式 1 时，使用电压表测量JP3 的电压，并截图（4 分）电路板工作在模式 1 时，使用电压表测量JP17 的电压波形，并截图（4 分）要求：任务四 印制电路板设计（15 分）1. 考生在D 盘根目录下建立一个文件夹。文件夹名称为Z+工位号。2. 根据参考文件提供的电路图和电路板文件，制作自己的电路图符
15、号库和封装库，并使用自己的符号库和封装库完成后面的工作。(1 分)3. 在自己的符号库和封装库中，设计LM324A 和 FJ5161AH 的符号和他们的封装(2 分)。使用封装名称分别为SOP-14A 和LED8x1。4. 利用参考文件夹中提供的平板姿态传感电路原理图文件，根据图6 完成绘制。（3 分） 要求：在原理图上标注元器件位号、参数，在原理图下方注明自己的工位号。5. 根据设计完成的电路原理图，设计PCB 印制电路板图。（9 分） 要求：（1） 在机械层绘制电路板的物理边界，尺寸：80mm140mm。（2） 四个固定孔尺寸；孔径 3mm，孔中心距离板子边 2.5mm。（3） 左下角为原
16、点，热源R30 放在坐标（40mm，40mm）处，四个热敏电阻距离热源20mm 放置。（4） 以热源为中心，在顶层丝印层画一个圆，半径30mm。线宽 0.2mm。（5） 除了热源电阻，其他可能发热的元器件尽可能远离这几个热敏电阻。（6） 一般布线间隙 0.2mm。布线线宽 0.2mm，电源相关导线和输出线线宽0.6mm。（7） 双面敷铜接地，敷铜间隙 0.4mm。（8） 在电路板上部外侧注明自己的工位号。.V +1 2 VU 18V CCLM7 80 5U 11FJ5 16 1 A HV +1 2 VV CCD 1 C1SS1 6 2 24R3030 /3 WVDo u t V inJ3C17
17、2 2 4NC18G 2 2 4C271 0 0 u F 2 2 4C34R44C31 1 0 k211 2 VV CCR281 0 kK EY0M2 2 4 R451 k J1R11 kPOA B C D E F GDCC2CK 1V BBRX 17 6 4 2 1 90 5 31C2DV CCU 1R22 0 kLED 01LED 12LED 23LED 3487651234CON4TLV 431 R32 0 k1 k x 4RX 2LED 41LED 52LED 63LED 748765D6 5 4 3 2 1 02E E E E E E ED D D D D D DCL L L L L
18、 L LV BB2 1 0 9 8 7 6 53 3 3 2 2 2 2 21 k x 4CU 1 2R91 0 kR101 0 kR111 0 kR121 0 k2CD6 5 4 3 22.2 .2 .2 .2 .2 .2 .2T0 1T0 2T0 3T0 4V CC1 CP P P P P P P/7V io2 .R31Co 10 kR32Co 10 kR33Co 1 0 kR34Co 1 0 k2RST/C2 C3 P45678V rtc-backX TAL4 X TAL3 G NDV DEDP0.7P0.6 /CNV P0.5 /RXC805 1 F4 10 /2 P0.4 /TXV1
19、rR2 inXVeXg2 4 A DC12 3 A DC02 2 RXD2 1 TX DP0.32 0P0.2 1 9 K EY0P0.1 /I DA C1 1 8 D AC1P0.0 /I DA C0 1 7 D AC0V AA4C23 C242 24 2 2 4/0 /2/1.1 .1.13 4 5PPP.1 .1 .1 .1 .1P P P P PU 3 AU 3 CU 3 DU 3 BR36 R37C805 1 F4 10 1 k 1 kT0 1 3+ +T0 2 1 0T0 3 1 2T0 45V1+8+1 4+790 1 2 3 4 5 62- -V91 361 1 1 1 1 1
20、 1C25LM3 24 A- SR V BB-LM3 24 A- SR-LM3 24 A- SR-V BB LM3 24 A- SR22 411R14R16 R17 R181 0 k U 4 C1 0R20 R21 R22 R231 0 k10 k U 4 DRXDTX DR52R511 0 k 20 0 k 2 0 0 k9+8 A DC01 22 00 k 2 00 k1 3+2 2 01 4 A DC12 2 0-V CC J21234CON4LM3 24 A- SR R19平板姿态传感电路LM3 24 A- SR R24Q 52 2V CCQ 61 0 0 k10 0 kRXD 33
21、TX D1 1BAV9 9 BAV9 9图 6图 7 DZ181206 电路板装配图装配注意事项排故板DZ190302 电路板的电位器和接线端子需要自己焊接装配。DZ181206 电路板，热源电阻装配距离电路板5 毫米高。热源温度传感热敏电阻，应紧贴热源电阻装配。四路传感热敏电阻，焊接装配高度应该在20 毫米，直立在电路板上。这样，当电路板平放时，热源对于四个热敏电阻的机会是对称的。调试注意事项通电以后，热源电阻有电升温。单片机数码管自检以后等候按键。按键0 模式，记录当.w.前两路信号差分数值，并通过串口发送当前数据；模式1，测量两个差分数值，通过串口发送；模式 2，测量热源温度和环境温度，
22、并通过串口发送。热源温度过热保护电路，可以调节到50 度左右。当前单片机对于温度的计算并不一定对，因此建议调节保护电路大约T35 在 30 度左右。在测量调试时，应使用纸杯将测量空间封闭，并等待系统热稳定。温度测量计算公式B := 3950T1 := 25 + 273.15Vs := 2.5.w.R25 := 10000Rs := 10000T :=BT1Vt := 0.83- 273.15B + T1 ln Rs + lnVt R25 Vs - Vt T = 41.611其中，B 热敏电阻的温度系数，R25 热敏电阻标称值，本电路中 10 千欧，25 度时的数值， Rs 偏置电阻，本电路中
23、10 千欧，Vs 是偏置电压，Vt 是测量热敏电阻两端得到的电压。本电路中，R35 和 R43 对应的Vs 是不同的，需要注意，一个是2.25 伏，一个是 2.5 伏。型号参数位号封装标记型号参数位号封装标记1N4148D3DIODE0.2AN-56AK1AN-56A1kR60805BAV99Q6SOT-23A7w1kR450805BAV99Q5SOT-231kR360805C8051F410U12LQFP-321kR10805CON4J2SIP41kR370805CON4J1SIP41kx4RX2SSOP8FJ5161AHU11DIP101kx4RX1SSOP8LED1D4LED2kR708
24、05LM324A-SRU4SO-145.1kR270805LM324A-SRU3SO-145/3WR30RES2LM7805U18TO-2205kW1VR4MP2359U2SOT-23-61F8J10kR280805PZT5551G-B Q1SOT22310kR50805SGM3157U6SOT-23-6CC5510kR390805SGM3157U5SOT-23-610kR100805SS16D21206_D10kR120805SS16D11206_D10kR90805TLV431U1SOT-23-3YA1S10kR110805224 C12080510kR130805224 C1308051
25、0kR40805224 C25080510kR200805224 C11080510kR440805224 C24080510kR140805224 C31080510kR150805224 C23080510kR260805224 C9080510kR31RES2224 C8080510kR43RES2224 C5080510kR34RES2224 C34080510kR32RES2224 C18080510kR35RES2224 C17080510kR33RES2224 C10080510uHL11206224 C16080512VJ3SIP2224 C10805200kR21080522
26、4 C30805200kR160805224 C20805200kR220805224 C15080520kR250805224 C6080520kR30805224 C7080520kR380805224 C14080520kR20805100kR190805200kR17080510kR18080527kR290805100kR240805100uFC4CD0.110uF10kR230805100uFC27CD0.110uF200 R520805200 R510805200 R80805表 1 DZ181206 电路元器件清单V +1 2 VV AAR25V CCR8R11 kV +1 2
27、 VV BB2 0 kU 245 EN6 INSWMP2 3 5 9FBG ND BSTC2321Q 1PZT5 5 5 1 G -BJP4R27R4D 32 2 0V AAU 1R22 0 kD 1C1SS1 6 2 2 45.1 kR29 1 0 k2 7 k1 N 4 1 4 8V AAJ3C102 2 4C41 0 0 u FC52 2 4C62 2 4C82 2 4C92 2 4LED 0LED 1LED 2LED 3TLV 4 3 1R32 0 k211 2 VL12 2 4V R1 0 u HD 2R26 SS1 61 0 kR51 0 kJP1 2JP1 3JP1 4C32 2
28、 4R382 0 kA DC2R305 /3 WW1JP15U 4 B+V REF7JP2LED 4LED 5LED 6LED 7R391 0 k5 k 6R61 k-LM3 2 4 A- SRR72 kR15 JP31 0 kA O3V CCV BBR43D 4LED 1CoC72 2 4C162 2 4C172 2 4C182 2 4R91 0 kR101 0 kR111 0 kR121 0 kR131 0 kV AA41 0 kU 4 A JP9T0 1T0 2T0 3T0 4T0 5R31Co 1 0 kR32Co 1 0 kR33Co 1 0 kR34Co 1 0 kR35Co1 0
29、 k3C14 22 2 4+ +V1A O2V C- -VLM3 2 4 A- SR11DZ181206A平板姿态传感电路V AA4U 3 A JP5U 3 CJP6+ +V1+8U 3 D+JP7U 3 BJP8T0 1 3T0 2 1 0T0 3 1 2T0 45JP1 61 4+U 57A O0C1122 2 4- -VC12 92 2 4LM3 2 4 A- SR V BB-LM3 2 4 A- SRC1 32 2 4-LM3 2 4 A- SRC15 62 2 4V BB-LM3 2 4 A- SR12A O2 3N OG ND N CN IV + COM6CC054 V AA DC
30、0A1SG M3 1 5 71JP1 9R16 R17 R181 0 k U 4 C1 0JP1 0R201 0 kR21 R22 R231 0 k U 4 D1 2JP1 1R14A O11 0 k 2 0 0 k 2 0 0 k9+8 A O02 0 0 k 2 0 0 k1 3+1 4 A O1-U 612N OA O3 3G ND N CN IV + COMJP2 06CC15U 1 8V CCLM7 8 0 5VDo u t V in4 V AAA DC1N GLM3 2 4 A- SR R19LM3 2 4 A- SR R24SG M3 1 5 7JP2 11 0 0 k1 0 0 k.图 8 平板姿态传感电路原理图.w.
