威海市职业技能竞赛样题

威海市职业技能竞赛样题电子技术赛项工作任务书工位号：第第页共15页考试说明：1.考试时间为4个小时，安全操作规范10分，项目内容90分，项目共分为四个考察模块：A模块电路设计/PCB设计、B模块电路焊接、调试、C模块嵌入式系统编程、D模块故障诊断、维修与测量。提供的参考资料放在D盘赛场资料文件夹下面，考生需在D盘根目录赛场资料文件夹中建立“工位号+设计”文件，将完成的所有电子文档放到此文件夹下，文件夹及所有的文档按照题目具体要求统一的命名，考生应提交的电子文档：①电路设计原理图及原理图库；②电路设计PCB板图及PCB图库；考生应提交的实物①焊接调试完成的电路板；②嵌入式系统编程功能电路板；③故障排除完成的电路板；④试卷及答题纸。2.需要裁判现场由参赛选手现场演示功能评分的项目有：B模块焊接完成的电路板功能调试，C模块嵌入式系统编程功能电路板按照功能表的调试实现现象，D模块故障排除完成的电路板功能调试。3.参赛选手禁止携带任何具有存储、通讯功能设备进入比赛场地，如有违反取消比赛资格。

A模块：电路设计（本模块分两项，第一项15分，第二项5分，共20分）一、“电机行程限位报警电路”设计（15分）(一)工作过程简介如下。（参照“附图3电机行程限位报警电路参考原理图”）1.行程最小时（P3、P2均短接时），表示当前行程小于下限位，蜂鸣器LS1发声报警，继电器吸合，指示灯DS1亮。2.行程增大到处于上下限位之间时（断开P3，短接P2），蜂鸣器不发声，继电器仍吸合，指示灯DS1亮。3.行程继续增大，大于上限位时（断开P3和P2），继电器断开和指示灯熄灭，蜂鸣器不发声。4.行程从大于上限位后开始减小，当小于上限位时（断开P3，短接P2），继电器指示灯蜂鸣器均不工作。5.行程减小到最小时（P3、P2均短接时），重复上述过程。（二）电路原理图设计完善1.在D盘根目录赛场资料文件夹中建立“工位号+设计”文件，绘制线路板所需的文件均存入“工位号+设计”文件夹中，包括：××.PrjPCB,××.Schdoc,××.Pcbdoc,××.PCBLib,××.SchLib。（××为工位号）（1分）说明：如果选手保存文件的路径不对或命名不符合要求规范，则不给予选手评分。2.参照“电机行程限位报警电路参考原理图”（附图3），电路参考原理图纸中有5处导线缺失，请结合电路功能简介和参考资料将其缺失的连接导线补充完善，完善后的电路功能应符合电路功能简介中的功能要求。3.根据设计完善的电机行程限位报警电路原理图（附图3），参照附表1利用AltiumDesigner10软件完成原理图××.Schdoc绘制,完成后添加到“××.PrjPcb”PCB工程文件中。（10分）4.原理图中正上方明显位置放置自己的“工位号”，字符串为红色、宋体、三号字。（0.5分）（三）PCB设计参考附表1，使用D盘根目录“赛场资料/电机行程限位报警电路”文件夹中提供的“电机行程限位报警电路.PcbLib”元器件封装库。利用AltiumDesigner10软件完成该电路原理图的PCB图××.PCBLib绘制，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边界采用禁止布线层绘制。（0.5分）2.对PCB板图物理边界的四个直角修改为R5mm的外圆角。并在机械层8（Mechanical8）添加圆角的半径尺寸和电路板的最大长宽尺寸标注，单位为mm。（0.5分）3.PCB为双层板，布线在顶层和底层。信号线宽0.25mm，电源线宽0.5mm，接地线宽0.6mm。（0.5分）4.K1的元件封装符号尺寸参考附图1，继电器的五个焊盘标识须与附图2原理图符号的管脚号对应,将该封装存入××.PCBLib封装库文件中，名称为JDQ_工位。（1分）5.PCB版图完成布局布线后，要求对PCB板面中大面积（≥10mm²）裸露区域进行顶层和底层覆铜。覆铜链接到GND网络，并将顶层覆铜命名为TOP，底层覆铜命名为BOTTOM。（0.5分）6.设置全局网络过孔的最小过孔直径为0.6mm，最小的过孔孔径大小为0.3mm。（0.5分）二、照明控制系统电路设计（5分）（一）功能简介如下：（参照“附图4照明控制系统电路参考图纸”）1.夜幕降临光敏电阻R5的2脚电位为高电平，该高电平使得CD4081输出为高电平控制Q3的C、E间导通，Q3导通后控制Q2导通，继电器K1线圈得电，K1的常开触点闭合，DS2—DS4点亮，同时DS1点亮提示继电器当前的动作状态。Q2导通后还控制Q1导通，Q1导通后使得U2电源管脚得电，U2为一多谐振荡器，U2开始得电时3脚输出方波信号作为U3的时钟信号输入，CD4017的输出端所接的DS5到DS12这8个发光二极管会轮流发光，即发光顺序依次DS5-DS6-DS7-DS8-DS9-DS10-DS11-DS12-DS5-DS6-DS7-DS8-DS9，2.当白天光线充足时光敏电阻R5的2脚电位为底电平，CD4081输出为底电平，所有三极管均截至。所有发光二极管均处于熄灭状态。（二）具体要求如下：赛场在D盘根目录“赛场资料/照明控制系统电路”文件夹中提供了照明控制系统电路未连接导线的原理图纸“照明.Schdoc”，请参考缺少了若干连接导线的“附图4照明控制系统电路参考图纸”，根据上述功能简介将其补充完善，完成后重命名为“××照明.SchDoc完成后添加到“××.PrjPcb”PCB工程文件中。B模块：电路焊接、调试（共20分）一、电梯模拟控制系统检测、焊接与装配（5分）根据给出的《电梯模拟控制系统》电路原理图（附图5、6）和元器件表2，正确无误地从赛场提供的元器件中选取所需的元器件及功能部件。在印制电路板上（单片机主机控制系统板与电梯控制模拟板）焊接和产品安装。要求：元器件的焊点大小适中、光滑、圆润、干净，无毛刺；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：1.贴片焊接（本部分3分）2.非贴片焊接（本部分2分）二、电梯模拟控制系统的调试与数据测量（本大项分2项，第1项12分，第2项3分，共15分）（一）电路调试（第1小项2分，第2小项2分，第3小项2分，第4小项6分，共12分）1.给单片机主机控制系统板VDD、GND端正确连接+12V电源（JP2上短路帽连接DC和5V），按下电源开关按钮K2，VD1电源指示灯亮表示电源供电正常，用万用表测得J1处VCC、GND两端有+5V电压。（2分）2.先断开+12V电源，将单片机主机控制系统板与电梯控制模拟板连接，接上+12V电源后，按下电源开关按钮K2，指示灯D8变亮，数码管DS1显示数字“1”。（2分）3.按下电梯内部按键“1F”按钮，单片机主机控制系统板指示灯LED14有亮。（2分）4.按下电梯内部按键“5F”按钮，指示灯D3变亮，电机MG1顺时针转动，电梯上升，点阵P3显示向上箭头“↑”，数码管DS1依次从数字“1”变化到“5”，当数码管显示至数字“5”时，点阵P3显示的箭头“↑”消失，电机停止转动。3秒后，按下电梯外部按键“1F-↑”按钮，指示灯D4变亮，电机MG1逆时针转动，电梯下降，点阵P3显示向下箭头“↓”，数码管DS1依次从数字“5”变化到“1”，当数码管显示至数字“1”时，点阵P3显示的箭头“↓”消失，电机停止转动。（6分）（二）电路测量（第1小项1分，第2小项1分，第3小项1分，共3分）根据给出的电梯模拟控制系统原理图，测量如下数据：（1）在电机静止时，测量STOP/RUN端的电平为。（高电平、低电平）（1分）（2）在电机顺时针转动，电梯上升时，测量STOP/RUN端的电平为，F/W端的电平为。（高电平、低电平）（1分）（3）在电机逆时针转动，电梯下降时，测量STOP/RUN端的电平为，F/W端的电平为。（高电平、低电平）（1分）C模块：嵌入式系统编程（20分）题目名称：交通信号灯控制电路1.交通信号灯控制电路简介按照图1所示电路原理图（JP1和JP2为杜邦线），在印制电路板上装配、焊接元器件，装配焊接要符合工艺要求。D3、D4、D5三个LED作为东西向信号灯，D6、D7、D8三个LED作为南北向信号灯，以上六个信号灯的颜色根据表1设置。2.单片机P1口接地线的装配焊接及编程编写C语言程序，实现表2所示的电路功能，确定单片机P1口哪三个引脚需要接地。P1口需要接地的三个引脚用杜邦线分别与电路板上TP3、TP4和TP5三个接地点连接。用杜邦线手动切换P1口需要接地的引脚，来依次显示表2中要求的数码管和信号灯的状态。注：使用STC自动烧录器下载程序图1交通信号灯控制电路图表1信号灯的编号和颜色对应表D8D7D6D5D4D3红色黄色绿色红色黄色绿色表2交通信号灯控制电路功能表名称P1口接地引脚数码管显示数字东西向信号灯状态南北向信号灯状态功能一P1.3，P1.5，P1.71只有红灯亮只有绿灯亮功能二P1.0，P1.2，P1.62只有红灯亮只有黄灯亮功能三P1.0，P1.1，P1.43只有绿灯亮只有红灯亮功能四P1.1，P1.2，P1.54只有黄灯亮只有红灯亮功能五P1.0，P1.3，P1.65只有黄灯亮只有黄灯亮功能六P1.2，P1.3，P1.56只有红灯亮只有红灯亮P3.3引脚输出周期为100ms的矩形波3.产品测试通过PCB接线端子接入工作台5V直流电源，对电路进行测试。用示波器检测指定测试点TP1的波形，并在图3波形图记录表中做好记录。说明：电路原理图中符号为“”的开关在实际电路中采用2针单排针加跳线帽代替，标号含有“TP”字样的测试点根据试题要求使用1针单排针或杜邦线。单排针及跳线帽如图2所示。图2单排针及跳线帽4.在下方画出测试点TP1波形图图3TP1波形图记录表D模块：故障诊断、维修与测量（30分）灯光与电机控制电路原理图如附图7所示，请根据“附表3灯光与电机控制电路元器件列表”，在所给PCB电路板上进行焊接装配，焊接完成的线路板已经设置了四个故障。请根据灯光与电机控制电路原理图进行故障排除，故障排除后电路功能如下：1.电源电路：+5V电压经过VD1单向导通保护和C1、C2滤波后输出+VCC，提供给电路所需的直流电压，发光二极管LED2点亮，表示电源电路正常。2.灯光控制电路：当TP10端接入高电平，VT1三极管工作在饱和状态，继电器JK1吸合，发光二极管LED1和指示灯HL1点亮；当TP10端接入低电平，VT1三极管工作在截止状态，继电器JK1断开，发光二极管LED1和指示灯HL1不点亮。3.电机控制电路：由函数信号发生器输出频率为1kHz、电压5V的方波信号，接入到TP5端作为电机速度控制信号，调节方波占空比可调节电机转速；TP4端接低电平做为电机顺时针旋转控制信号，TP4端接高电平做为电机逆时针旋转控制信号（方向信号不得悬空）。注意：排除故障需要的元器件或导线从赛场提供的检修材料中选用。4.根据灯光与电机控制电路原理，完成电路故障检修，并填写表4-1。（每空1.5分，共18分）表4-1电路检修情况记录表序号故障现象故障点排故方法1234附表1电机行程限位报警电路元件封装列表序号标称名称规格封装数量1C6电解电容220uF/25VRB5-812C7电解电容100uF/25VRB5-513C1，C2,C3独石电容220nFRAD-0.134C5瓷片电容10nFRAD-0.115C4瓷片电容100nFRAD-0.116DS2发光二极管红色RB1.217DS1发光二极管绿色RB1.218D1整流二极管1N5819DO-4119P4KF301-2P端子KF301-2PKF301-2P210Q3三极管8050TO-92A111Q1，Q2三极管8550TO-92A212P1单排针3针HDR1X3113P3，P2单排针2针HDR1X2211R4,R6,R12,R5,R7,R11直插色环电阻10KΩAXIAL-0.4215R1,R10,R14,R2,R9,R13直插色环电阻51KΩAXIAL-0.4616R21直插色环电阻4.7KΩAXIAL-0.4617R8,R3,R18,R16,R15直插色环电阻1KΩAXIAL-0.4118R17直插色环电阻120ΩAXIAL-0.4519R20直插色环电阻8.2ΩAXIAL-0.4120R19直插色环电阻51ΩAXIAL-0.4121U4三端可调电源LM317TO-220AB122RP4微调电位器2KVR5123RP1，RP2，RP3微调电位器10KVR5124LS1蜂鸣器5VPIN2325K1继电器5V自制126U1直插ICLM324DIP-14127U2直插IC74LS74DIP-14128U3直插ICNE555DIP-81附表2电梯模拟控制系统元器件列表序号标称名称规格序号标称名称规格1C1电解电容器10μF/25V18K2按键双开关2C2～3电容器※27pF19LED1～32发光二极管※见注3C4电解电容器470μF/25V20R1电阻器※10kΩ4C5～9电容器※10421R2～3电阻器※1kΩ5C10电解电容器220μF/25V22RP1～P8排阻器※4×10kΩ6Ca～f电容器※10423RP9～P12排阻器8×10kΩ7IC1集成块（配读写座）STC90C5824S1微动按钮6×6×58IC2三端稳压器LM780525S2～5拨码开关8位9IC3集成块※MAX23226VDD、GND电源插孔（配线）2个10J1双排弯插插头CON827VD1发光二极管（红）LED-R11J1a双排直插插头CON828VD2二极管※1N400712J2～5双排弯插插头CON1629Y1晶体振荡器12MHz13J2a～5a双排直插插头CON1630螺丝、螺母3*61套14J6程序下载连接器DB931螺母配螺丝4套15JP1DC电源插座32杜邦线2根16JP2选择开关（配短路帽）CON333PCB电路板1块17K1USB插座341、单片机主机控制板组成部分注：在表格中“名称”旁边标有※符号的元器件，表示该元器件为贴片元器件。贴片发光二级管LED1、9、17、32为蓝色，其它为红色。2、电梯模拟控制板组成部分序号标称名称规格序号标称名称规格1S1～16微动按钮6×6×516VD1～4二极管※1N40072P1～2双排弯插插座CON1617Q1～3三极管※2SB7723P3点阵显示器8*818Q4三极管※S8050（J3Y）4P4～5双排弯插插座CON1619Q5～6三极管※2SD8825P6双排弯插插座CON820Q7三极管※S8550（2TY）6DS1数码管共阳极21Q8三极管※S9012（2T1）7IC1集成块（配插座）CD408222R1电阻器※10kΩ8IC2～3集成块※74HC57323R2、7、8、18电阻器※4.7kΩ9MG1直流电机（配转盘螺丝）5V24R3、5电阻器※510Ω10C1～3电容器※10425R4、6电阻