职业学校电子产品装配与调试技能大赛比赛试题及方案

电电子子产产品品装装配配与与调调试试教教师师组组任任务务书书工位号：成绩：本次比赛共有装配及检测红外倒车雷达，绘制语音放大电路图等工作任务。完成这些工作任务的时间为240分钟。按完成工作任务的情况和在完成工作任务过程中的职业与安全意识，评定成绩，满分为100分。工作任务内容：一、红外倒车雷达的装配与检测（本大项共75分）（一）、红外倒车雷达元器件检测、焊接与装配（本项分3项，第1项6分，第2项18分，第3项8分，共32分）1．元器件检测（本项共6分）元件序号元件名称标称值测量值(测量档位)R1R2元件序号元件名称标称值介质C1C4检测项目元器件名称画出原理图符号标出引脚极性正向电阻(R×1K)反向电阻(R×1K)性能判别（优/劣）二极管1N4148发光二极管红外发射管2．产品焊接（本项目分2小项，每小项9分，共18分）根据《红外倒车雷达》电路图（附图2）和《红外倒车雷达元器件清单》（附表1），从提供的元器件中选择元器件，准确地焊接在赛场提供的印刷电路板上。要求：在印刷电路板上所焊接的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（本小项9分）（2）非贴片焊接（本小项9分）3．产品装配（共8分）根据给出的《红外倒车雷达》电路原理图，把选取的元器件及功能部件正确地装配在赛场提供的印刷电路板上。要求：元器件焊接安装无错漏，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；电路板上插件位置正确，接插件、紧固件安装可靠牢固；线路板和元器件无烫伤和划伤处，整机清洁无污物。（二）电路调试测量（本项分3项，第1项20分，第2项23分，共43分）1．电路调试（共20分）电路安装完成后，检查电路安装无误后,接通9V电源，观察电路有无异样(如元件发热等)。如果正常，使用调试工具调整电路相关元件。最终的效果是当传感器上方遮挡物距离不同时，显示的LED数量不同，距离越近时，发光二极管亮的越多，无遮挡物时则不亮，即模拟一个简易倒车雷达电路。2．电路测量1）电位测量（共10分）IC1⒀脚IC1⑸脚IC1⑽脚IC1⑺脚IC1⑻脚IC1⒁脚LED全灭LED3亮LED2、LED3亮LED全亮2）波形测量（共13分）二、使用ProtelDXP2004软件，绘制电路原理图和PCB板（本大项分2项，第1项9分，第2项6分，共15分）。说明：选手在E盘根目录下以工位号为名建立文件夹（××为选手工位号，只取后两位），选手竞赛画出的电路原理图命名为Sch××.schdoc，PCB图命名为PCB××.PCB，并存入该文件夹中。选手如不按说明存盘，将不可能给予评价。1．绘制电路原理图（9分）使用ProtelDXP2004软件根据附2-1图，绘制电路原理图。（1）按下图格式在图纸右下角绘制标题栏。（2分）（2）按附2-1图内容绘制电路图。（5分）（3）生成原理图的网络表文件。（1分）（4）生成原理图的元件列表文件。（1分）MIC3K200K1M100K104104+100μF/25V1041KRp150KGND1K104+100μF/25VGND10K101104+100μF/25V1KVCC5819VCCGND+100μF/25VVCC1VCC1GND_2+3+184_6+5+7LM3581R2R3R4R5R6R8R9R1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C1IC1D1TP3TP2TP附2-1图语音放大原理图2．设计印制板图（6分）使用ProtelDXP2004，生成电路印制板图。（1）生成附2-1图的双面PCB图。（3分）（2）要求VCC和GND线宽为40mil，其它连线宽度为12mil。（1分）（3）用自动布线完成，并对布线进行手工优化调整。（2分）三、职业与安全意识（本大项10分）操作符合安全操作规程；工具摆放、包装物品、导线线头等的处理，符合职业岗位的要求；遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱惜赛场的设备和器材，保持工位的整洁。1．工作过程安全2．仪器仪表操作规范安全3．工具使用安全、规范4．搭建模块安全摆放5．纪律、清洁红外倒车雷达的功能及原理红外倒车雷达由多谐振荡电路、红外信号发射与接收电路、红外信号放大及电压比较电路构成，具有电路结构简单、成本低、电路工作稳定的特点，广泛应用于各种测距场合。电路使用红外发射管和红外接收管作为传感器件，电路的核心元件包括NE555和运放LM324。NE555构成多谐振荡电路发射红外波信号，LM324主要用来放大红外接收信号和构成电压比较器电路，发光二极管用来指示倒车距离范围。（一）红外倒车雷达电路1．红外倒车雷达原理图2．电路核心元件介绍（1）红外发射和接收管红外发射管也称红外线发射二极管，属于二极管类。它是可以将电能直接转换成近红外光（不可见光）并能辐射出去的发光器件，主要应用于各种光电开关及遥控发射电路中。红外线发射管的结构、原理与普通发光二极管相近，只是使用的半导体材料不同。红外发光二极管通常使用砷化镓（GaAs）、砷铝化镓（GaAlAs）等材料，采用全透明或浅蓝色、黑色的树脂封装。红外接收管就是将光信号（不可见光）转换成电信号一般是接收、放大、解调一体化，红外信号经接收管解调后，数据“0”和“1”的区别通常体现在高低电平的时间长短或信号周期上，单片机解码时，通常将接收头输出脚连接到单片机的外部中断，结合定时器判断外部中断间隔的时间从而获取数据。重点是找到数据“0”与“1”间的波形差别。（2）集成电路NE555555集成电路是一种模拟电路和数字电路相结合的中规模集成器件，它性能优良，适用范围很广，外部加接少量的阻容元件可以很方便地组成单稳态触发器和多谐振荡器，以及不需外接元件就可组成施密特触发器。因此555集成块被广泛应用于脉冲波形的产生与变换、测量与控制等方面。图1-2555集成电路引脚排列和实物图（1）接地GND：地线，通常被连接到电路共同接地。（2）触发TRIGGER：这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上升沿电压须大于2/3Vcc，下降沿须低于1/3Vcc。（3）输出OUTPUT：NE555的输出脚位，高电位时的最大输出电流大约200mA。（4）重置RESET：一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位，它通常被接到正电源或忽略不用。（5）控制CONTROLVOLTAGE：这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器在振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。（6）重置锁定THRESHOLD：重置锁定并使输出呈低态。当这个引脚的电压从1/3Vcc电压以下移至2/3Vcc以上时启动这个动作。（7）放电DISCHARGE：和主要的输出引脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。（8）电源Vcc:这是555个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5～+16V。电路的前半部分由555组成的多谐振荡器，具体电路图如图1-1所示。用555定时器构成的多谐振荡器如图1-3所示，图1-4为工作波形图。图1-3首先将定时器2、6脚相接而构成施密特形式，再通过7脚接入R1、R2、C1充放电回路。充电回路为R1、R2、C1,放电回路为C1、R2、放电管TD（集成块内部，充放电电压uc的阀值电平为2/3VCC和1/3VCC,在定时器的输出端3脚得到矩形波振荡周期为：T≈0.7(R1+2R2)C1。（3）集成运算放大器LM324LM324器件是带有差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。每一组运算放大器有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-（-）为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反；Vi+（+）为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。LM324具有以下特点：短路保护输出；差动输入级；可单电源工作：3V-32V；低偏置电流：最大100mA；每个封装含四个运算放大器；具有内部补偿的功能；共模范围扩展到负电源。红外倒车雷达安装说明1．红外发射管（HF）和红外接收管（HJ）有极性，安装前先确定极性方向。安装方向可以朝上，也可以朝侧面。2．发光二极管、二极管1N4148有极性，安装前先确定极性方向。3．电路没有电源极性保护，接通电源前确定正负极，板上有标注。4．Rp1调节反射距离，Rp2调节灵敏度，可以尝试距离30cm时LED3亮，距离20cm时LED2和LED3亮，距离10cm时全亮。传感器上方用白纸遮挡，对红外波的反射效果最好。元器件清单名称参数编号数量名称参数编号数量电解电容1uF/50VC1C22瓷片电容0.1uFC4110uF/25VC3120pFC71100uF/25VC51电位器50kΩRP1RP2247uF/25VC61发光二极管5mm红色LED1～LED33贴片电阻1kΩR1R4～R8R187集成电路LM324NIC1110kΩR2R3R193NE555IC21200ΩR9R12～R144红外发射管5mm白色HF11.5kΩR101红外接收管5mm黑色HJ130kΩR151电源插座XH2.542PJ1147kΩR161电源线带2P头子接J1处1二极管1N4148D1D22