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2020年江苏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
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工作任务与要求
请您在4小时内，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”文件夹内，包括答题卡文档，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盘参考文件夹内。
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。
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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，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，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。
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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。
JP1+9V224U4B576LM358R9R2R110k1k1.2kR610k1N41481N4148R42kD4D3W1C4D21N4148D882R510kC3R108.2kQ1820k224JP2U4AR120.1JP3J312312LM358D11N4148Q2B772R138.2kR110.1R720kC2224JP4输出R82k+9VJ1321CON3-9V10uF/25V-6V10uF/25V+6V10uF/25VC510uF/25VC7J221C1R310k-9VC6C8输入224音频功率放大器电路DZ1903024
图1故障电路板电路原理图
图2 电路电路板元件布局图
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+9VR108.2kC4U1224JP2U4A3R610k12LM358D11N4148D21N4148Q1D822R120.1UOUTR110.1R720kRL3048R82kR138.2kQ2B722C1U2224R310k-9V 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
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直流稳压电源平板姿态传感电路板MyDAQ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，（参考文件夹内有，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内容。（2分） 2. 记录模式0时串口接收到的内容，截图。（2分） 3. 记录模式1时串口接收到的内容，截图。（2分）
4. 记录模式1时，左边电路板抬高20厘米时串口接收到内容的截图。（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所示；
X轴mVY轴mV±122355热源温度环境温度±122333CC0CC1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。
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2020年电子电路装调与应用项目样题试卷
