2022年甘肃省职业技能大赛集成电路开发及应用赛项（高职教师组）试题C卷

年度甘肃省职业院校技能竞赛集成电路开发及应用赛项（高职教师组）C卷[量时：210分钟]竞赛任务书加密号（工位号）：。2022年2月

注意事项一、竞赛任务概述本赛项包括集成电路设计与仿真、集成电路工艺仿真、集成电路测试、集成电路应用和职业素养与安全生产等5个竞赛任务，各任务分值分别为20、20、30、25、5分，本赛项满分为100分。二、注意事项1.如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。2.参赛队应在指定时间内完成任务书规定内容。3.竞赛设备包含1台计算机。选手在竞赛过程中创建的测试程序必须存储到“D:\技能竞赛”文件夹中，未存储到指定位置的运行记录或程序文件不作为竞赛成果予以评分。计算机编辑文件请实时存盘，建议5-10分钟存盘一次，客观原因断电情况下，酌情补时不超过十五分钟。4.任务书中只得填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。5.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。6.参赛选手在焊接等操作过程中应当严格遵守安全操作规范，注意安全用电，保持桌面整洁。7.模拟测试任务提供部分元器件，供选手自行选择，设计并制作测试电路。8.选手须在竞赛开赛30分钟内确认焊接套件的器件缺失情况，如有缺失可申请补领器件，开赛30分钟后每补领1个器件将被扣1分。集成电路测试部分任务不提供备用板供选手替换。综合测试装配的电路板现场评分结束后提交裁判评判，若选手装配的综合应用电路板功能不正确，仅提供套件供选手装配，但将按照规程酌情扣分。若集成电路分选任务中选手未分选出芯片，可以申请常规芯片用于完成后续任务，按照规程酌情扣分。9.选手仅可携带赛项规程中允许携带的物品进入赛场，其余电子产品不得带入赛场。10.参赛选手按照大赛规定通过现场下发的U盘提交相关文档和竞赛结果。11.选手不得做出影响其他赛位选手比赛的行为，如大声喧哗等，必须按照裁判长的指挥完成竞赛任务。

第一部分集成电路设计根据表1的真值表（输出信号Y0~Y7的逻辑值随机抽取），使用Multisim14设计集成电路，进行功能仿真。现场评判时： =1\*GB3①仅展示已完成的电路图.=2\*GB3②现场运行并展示出包含全部输入状态的完整的时序图.=3\*GB3③现场生成并展示元件清单，不能进行增加、删除、修改、连线等操作。电路设计要求如下：（1）只能选用PMOS和NMOS两种元器件进行设计（分别对应于Multisim14中的ZVP2106G（PMOS）和ZVN2106G（NMOS））。（2）添加好电源、信号源、仪表，标好A、B、C、Y0~Y7信号标号，能直接运行并展示出包含全部输入、输出状态的完整数字分析时序图。表1集成电路设计真值表输入输出ABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx（3）最终设计的集成电路输出包含8个信号输出端，每个信号输出端的具体状态由比赛现场下发的任务参数确定。

第二部分集成电路工艺仿真软件操作须知:1)根据要求在电脑上运行下发U盘中的“集成电路制造工艺虚拟仿真训练平台(考核版)”软件，本任务所有答题均在该软件中运行。2)在打开界面的输入框内输入本次考核规定的试卷号口令(现场下发口令)，确认后，点击“开始测试”，依次进行制造工艺题、数字芯片参数测试、模拟芯片参数测试等环节答题;答题完成，点击“提交”，即完成集成电路工艺仿真任务。3)注意:数字芯片测试环境设置中，需对“探针台选择”、“探针工作步进值设定”、“测试程序加载”进行正确选择，如果2次选择错误,选手将无法进行后续答题,任务结束。4)任何形式的复制操作和删除U盘内任何文件视为成绩无效;所有题目答题完成后，需点击“提交”按钮，视为答题结束且不能再次答题，不提交本部分将无成绩。任务一:集成电路工艺工艺题中涉及典型集成电路制造工艺的相关知识点，包含以下的部分或全部表述:版图设计、晶圆制造、流片工艺、晶圆测试工艺、集成电路封装工艺、集成电路测试工艺等流程知识点。工艺题总共5题，题型包括了单选题、多选题和填空题。任务二:数字集成电路晶圆的MAP图标定包括“测试环境设置”、“电参数测定”两项，未正确完成“测试环境设置”，选手将无法进行MAP图的标定，“测试环境设置”允许尝试两次。(1)芯片测试环境设置:在软件上进行待测试数字集成电路芯片测试前软硬件环境的主要操作。项目1:选择待测试数字集成电路芯片对应的探针;项目2:根据芯片的尺寸图选择探针台的工作步进值;项目3:选择正确的测试运行程序。“测试环境设置”选错2次后，后续任务将不能继续完成。(2)待测试数字集成电路的电参数测定:通过软件对晶圆上各芯片逐个进行电参数测试，选手需根据屏幕上出现的电参数表判断并在MAP图中标定对应芯片的好坏，电参数符合要求则标定为Pass片，电参数不符合要求则标定为Fail片。任务三:模拟集成电路晶圆的MAP图标定包括“电参数测定”、“外形检查”两项。(1)待测试模拟集成电路的电参数测定:通过软件对晶圆上各芯片逐个进行电参数测试，选手需根据屏幕上出现的电参数表判断并在MAP图中标定对应芯片的好坏，电参数符合要求则标定为Pass片，电参数不符合要求则标定为Fail片。(2)待测试模拟集成电路的外形检查:通过软件对经过电参数测试后的Pass片逐个进行外观检查，若芯片外观有瑕疵，在MAP图中标定对应芯片为Fail片。(3)提交本次试题。

第三部分集成电路测试一、比赛要求比赛现场下发比赛所需的集成电路芯片、配套的焊接套件及相关技术资料（芯片资料手册、焊接套件清单等）。参赛选手在规定时间内，按照相关电路原理与电子装接工艺，设计、焊接、调试集成电路功能测试工装板，借助于测试平台完成相应测试任务。二、比赛内容1.元器件核查参赛选手按照赛题所提供的焊接套件清单进行元器件的辨识、清点和焊接。赛题所涉及的元器件种类可能包括：电阻、电容、电感、二极管、三极管、电位器、LED发光二极管、MCU、晶振、74系列芯片、CMOS系列芯片、运算放大器芯片等，包含DIP、SOP等常见集成电路封装形式，具体涉及到的元器件以现场下发为准。2.测试工装焊接调试参赛选手针对现场下发的芯片，按照给定的芯片资料和现场下发的测试工装DUT板、Mini转换板及综合应用电路板上焊接测试工装并调试，完成测试工装与测试平台之间的信号接入。测试工装电路板焊接调试完成后，必须用万用表测试测试工装板VCC及GND之间是否存在短路，若存在短路现象，必须排除后方可使用测试平台进行测试，以免造成设备损坏。注意：每个测试任务所需的工装仅装配在一个Mini转换板及DUT板中，选手演示测试结果供裁判评判时不得再次进行接线操作，仅允许选手更换测试程序接受测试。选手需要重新接线的测试任务，裁判不予以测试，该任务以0分计入总成绩。3.集成电路测试程序的编写参赛选手在Windows7操作系统的VC++6.0开发环境下编写基于C语言的测试程序，赛题提供测试所用的相应函数，在提供的参考程序基础上按照任务书的要求编写测试程序并完成调试及测试任务。参赛选手根据任务书测试要求及被测集成电路的芯片资料，将需要测试的结果按照要求通过编写的上位机程序界面呈现。4.芯片参数、基本功能及综合应用电路的测试测试时仅评判任务书要求测试的相关功能，对于选手未按照要求额外完成的功能不予以评判。测试结果在屏幕呈现，具体呈现要求见任务书描述。测试集成电路的某些基本参数时持续时间不能过长（例如运算放大器的最大短路输出电流），以免损坏芯片或者测试平台。本测试任务中涉及的所有集成电路引脚从其第1脚开始编号依次为PIN1、PIN2…….。5.测试辅助元件集成电路测试任务提供测试辅助元器件，其中电阻均为0805封装，电位器均为3296封装，可供选择的电阻阻值包括：100、1K、1.5K、2K、2.4K、2.7K、3K、3.3K、6.8K、7.5K、10K、15K、20K、100K（每个品种不少于2只），电位器阻值为：20K（2只）。任务一、数字集成电路测试需要选手测试的数字集成电路型号为：74LS283，芯片参考资料参见下发资料中相应文档。任务描述：设计测试工装电路，在下发的MiniDUT板中完成焊接装配，装入DUT转换板中，完成测试平台信号接入，根据测试任务要求，编写测试程序完成测试并将测试结果在屏幕显示，显示要求见相应任务说明(要求以下任务测量结果最少显示小数点后4位)。芯片参数测试要求：试电流设置为数字参数1，VCC设置为数字参数2，指定管脚编号电压测试任务如表1所示：表1数字参数1测试任务表管脚编号引脚电流PINXPINXPINX②芯片应用功能测试芯片供电电压为+5V，分利用测试平台资源和功能，利用74LS283芯片，设计一个代码转换电路，将十进制代码的8421码转为5211码。注：5211码是一种恒权码，其最高位到最低位的权分别为5、2、1、1。其转换过程为先将8421码转为十进制数，再将十进制数按5211码的权转换为二进制数。任务二、模拟集成电路测试 需要选手测试的模拟集成电路型号为：TL072，放大器芯片参考资料参见下发资料中相应文档。任务描述：设计测试工装电路，在下发的MiniDUT板中完成焊接装配，装入DUT转换板中，完成测试平台信号接入，根据测试任务要求，编写测试程序完成测试并将测试结果在屏幕显示，若需要显示的信息存在单位，必须同步显示，显示要求见相应任务说明。测试条件：在下列测试任务中，芯片TL072电源供电电压均为±10V。参数测试：运用芯片中的资源设计并搭建电路，测试TL072的模拟参数1。运用芯片中的芯片资源和测试平台资源，自行设计、搭建并调试放大电路。要求：在正常放大状态前提下，设计一个反向加法器电路，利用测试平台输入两个直流信号分别为Ui1和Ui2，该放大器对Ui1的放大倍数为模拟参数2，对Ui2的放大倍数为模拟参数3，其中Ui1的直流信号输入范围为模拟参数4，Ui2的直流信号输入范围为模拟参数5；输入Ui2是Ui1的一半。任务三、综合应用电路功能测试任务要求：♦根据下发的元器件清单和装配位号图完成综合应用电路的装配。♦根据测试状态设置及测试要求，测试综合应用电路的相关参数，完成测试任务，并根据任务要求描述在一幅屏幕中显示相关测试结果。♦裁判评判时，因选手未按照测试条件设置状态导致的测试结果偏差，后果由选手自行承担。电路板工作条件：♦调节DUT板的正负电源为±10V输出，若测试任务有特别要求，以测试任务要求为准，正负电源输出电压按照要求调整好后方可执行后续操作。♦调节J1端子短路帽处于短路帽接入PIN4位置、J2端子短路帽处于PIN3位置。♦利用测试平台资源，使得综合应用电路板P1端子中的PIN5与PIN10；PIN6与PIN8；PIN7与PIN9短接。♦J3~J10初始状态：J3~J9端子短路帽处于+VCC端，J10端子短路帽处于GND端，实现相关任务时以具体任务设置要求为准。综合应用电路板功能引脚说明如表2所示：表2电路板功能引脚说明序号引脚编号功能说明1PIN1测试信号输入：可以输入直流信号（正负电压），交流信号2PIN2信号输出3PIN3模拟电路正电源输入，根据任务书要求输入4PIN4模拟电路负电源输入，根据任务书要求输入5PIN5编码输入，根据任务书要求设置6PIN6编码输入，根据任务书要求设置7PIN7编码输入，根据任务书要求设置8PIN8编码输入，根据任务书要求设置9PIN9编码输入，根据任务书要求设置10PIN10编码输入，根据任务书要求设置11PIN11悬空12PIN12数字电源输入，输入+5V13PIN29GND，接地输入14PIN30DS1显示编码输入A15PIN31DS1显示编码输入B16PIN32DS1显示编码输入C17PIN33DS1显示编码输入D18PIN34DS1小数点输入，输入高电平，DS1小数点点亮19PIN35DS2显示编码输入A20PIN36DS2显示编码输入B21PIN37DS2显示编码输入C22PIN38DS2显示编码输入D23PIN39DS2小数点输入，输入高电平，DS2小数点点亮24PIN40悬空25J3~J10编码输入，根据任务书要求设置说明：♦DS1及DS2显示编码输入为十进制数，对应的DCBA输入十进制数，输入0000~1001，DS1及DS2将对应显示0~9。根据电路板工作条件及表2设置综合应用电路板工作状态，充分利用测试平台的资源，结合任务测试要求设置好相应测试条件。根据测试表2说明及测试任务要求（如表3所示），编写测试代码完成相应测试。选手测试完成状态1后，裁判现场给定第二个测试条件，选手直接在代码中直接修改某个测试状态数据，运行测试程序，测试裁判现场给定状态条件的输出数据。任务测试条件设置：♦DUT板正负电源调节输出为±10V。♦J2端子短路帽处于PIN12位置。♦综合参数1（J3~J10之一）端子短路帽处于GND端，J10端子短路帽处于+VCC端，其余端子短路帽状态不变。♦DS1、DS2显示PIN2输出信号的幅度，按照四舍五入的原则保留小数点后1位，其中DS1显示高位，DS2显示低位，DP点为小数点。第一种测试状态的PIN1输入信号直流0.4V现场下发给选手，第二种测试状态的PIN1输入信号由裁判现场告知选手，选手修改参数设置。测试结果只观察数码管的显示，不评判屏幕上的显示结果。表3电路板功能引脚说明测试状态PIN1输入信号DS1显示DS2显示DS1的DP状态DS1的DP状态状态1综合参数2状态2综合参数3第四部分集成电路应用一、比赛要求选手利用现场提供的集成电路应用装置，编写符合要求的测试程序，实现任务书要求的相关功能。二、比赛内容1.装置简介该装置为指针式电子秤，通过压力传感器检测放置重物重量，压力传感器输出信号进过调理电路调理后送入M0芯片的内部AD转换器。经过处理换算后，控制M0内部的PWM模块，按照舵机的驱动控制特性输出合适的PWM控制信号控制舵机转动，从而实现对重物质量的直观指示。指针式电子秤如图2所示，该装置由主控及信号调理模块、人机交互模块、液晶模块、压力应变模块、重物重量指示模块、供电模块组成，所有模块均安装在应用底板中，供电模块安装应用底板背面，采用支架固定，所有模块通过应用底板连接实现相应功能。电源模块采用220V交流供电，输出±15V及+5V给集成电路应用装置供电，通过相应开关接入应用底板中。±15V通过电源调整电路（通过调节应用底板中的RW2及RW1，可以实现获得±1.25~±11.5V的电源）给主控及信号调理模块中的信号调理电路供电，该电压大小由后续描述确定。图2集成电路应用装置图3是重物重量指示装置，由刻度盘，指针及舵机组成，该装置由舵机带动指针指示重物重,重量指示刻度盘如图5所示，该刻度盘为0~270°。图3重物重量指示装置图4舵机引线功能说明图5重物指示刻度盘该指示装置中的舵机型号为DG-995，工作电压为5V，工作空载电流是300毫安，工作电流500毫安，堵转电流是3A，最大可旋转角度为270度。该舵机共有3根引线，其功能如图4所示，黑线为舵机的电源负极，中间白线为电源正极，最外侧白线为控制舵机的脉冲信号线。使用PWM脉冲信号控制，能够转动0到270°任意角度，通过控制PWM脉冲信号的高电平占空比就可以达到预设的转动角度，该舵机正常工作的PWM波的频率为50Hz--500Hz。控制高电平脉冲持续时间为0.5毫秒--2.5毫秒，即可控制舵机转动0到270°。舵机转动精度为±1°。图6称重压力传感器图6为称重传感，其最大量程为5Kg，精度为1g，满量程输出为5mV,工作电压为5V，共有4根引线，分别为V+（绿色）、V-（白色）、GND（黑色）、VCC（红色）。当压力模块上放置的重物变化时，V+与V-的电压差值也会有相应的变化。例如放上5KG砝码输出5mV电压，放置1KG砝码输出1mV电压，以次类推利可以获得不同重物对应的压力传感信号。图7为信号调理电路，调节RW1可以实现称重信号的细调节；通过短路帽成对插入P1与P5；P3与P9；P2与P6；P4与P10，实现称重信号的粗调节，必须确保U2B外围电路的对称，否则由此引起的后果由参赛选手自行承担。图7信号调理电路选手调试时，首先不要插入P11短路帽，通过万用表检测U2第14脚电压，若称重压力传感器不放置任何重物，调节RW2使得该点电压为大于0的某一个电压值，以免损坏M0的AD转换电路。该点电压大小由选手根