智能分区播放器.doc

2014年贵州省职业院校技能大赛“电子产品装配与调试”项目试题（学生组）任务书2014年5月10日2014年贵州省职业院校技能大赛（学生组）电子产品装配与调试任务书 工位号： 成绩： 说明：本次比赛工作任务共有5项目内容，共100分；由选手在规定的时间内独立完成，完成的时间为240分钟。在对你完成工作任务情况的评价时，职业与安全意识方面有10%的比重。请你注意安全操作、展示你的职业素养：1完成工作任务的过程中，所有操作都应符合安全操作规程,仪器、仪表使用规范、安全。2工具摆放整齐，符合职业岗位要求，使用规范，符合安全要求。3包装物品、导线线头等的处理要符合职业岗位的要求。4保持工位的整洁，处理好任务完成过程中的垃圾。5遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱惜赛场的设备和器材。一、智能分区播放器元器件检测、焊接与装配（本项分3项，第1项2分，第2项10分，第3项15分，共27分）1. 根据给出的“智能分区播放器”电路图（见附图）和“智能分区播放器”元器件中的LED数码管实物，测绘出DS1数码管第一位（以H1为公共端）的引脚控制字符功能，并标画到对应的引脚下面。（2分）2元件测试（10分）将下表中涉及元器件检测结果填入表中。 注意：质量判定填写“可用”、“断路”、“短路”、“漏电”元 器 件识别及检测内容配分评分标准得分电阻器标称值(含误差)测量值测量档位每支1分错1项，该电阻不得分。R4电容器标称值(f)介质分类质量判定每支1分共计2分错1项，该电容不得分。C15C5二极管正向电阻反向电阻测量档位质量判定每支1分共计2分错1项，该二极管不得分。VD1LED1稳压管VD6每支1分错1项，该元件不得分。蜂鸣器LS1每支1分错1项，该元件不得分。晶振Y1每支1分错1项，该元件不得分。三极管画外形示意图标出管脚名称电路符号质量判定每支1分错1项，该三极管不得分。VT17继电器画外形示意图标出管脚名称电路符号质量判断每支1分错1项，该继电器不得分。JK13元器件选择和电路板焊接（本小项共15分）根据给出的“智能分区播放器”电路原理图（见附图），选择正确的元器件并且准确地焊接在赛场提供的印制电路板上。要求：在印制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：（1）贴片焊接（6分）（2）非贴片焊接（9分）二、智能分区播放器检修及功能调试（共30分）注意：在你已经焊接好的“智能分区播放器”线路板上，已经设置了两处故障。要求：请你根据“智能分区播放器”电路原理和电路功能（电路功能请参考附带的“智能分区播放器”功能与操作说明）加以排除，故障排除后电路才能正常工作。并请完成以下的检测修报告。故障排除中如果涉及有损坏的元件，请用常规元件变通代换的原则，利用赛场提供的多余元件代换（例如相同特性的其他型号元件，不同封装的同型号元件，电阻的临近阻值，电阻的串并联等办法解决），不再向赛场领用其它元件，凡领用元件的，按损坏元件的领用记录。1 故障一检修报告（5分）故障现象（1分）故障检修（2分）故障点（1分）故障排除（1分）2 故障二检修报告（5分）故障现象（1分）故障检修（2分）故障点（1分）故障排除（1分）3“智能分区播放器”电路板电路工作正常。（每项1分，共6分）要求：已经焊接、装配和故障排除后的“智能分区播放器”电路板，可实现电路工作正常。本板采用6-9V交流供电（最好为9V交流），请根据赛场条件选用。（1）电源工作正常：调整RP1，使稳压电源输出+5V电压，整机有反应。（1分）（2）单片机及实时时钟电路正常。（1分）（3）数码管及LED显示电路正常工作：能正常显示时间、调试数据、输出状态等信息。（1分）（4）键盘扫描电路正常，每个按键均有效。（1分）（5）输出电路正常，继电器有动作、蜂鸣器能发声。（1分）（6）声源电路、自动切换电路、功放电路工作正常，能播放指定声音（1分）4电路调试，请参看电路功能与操作说明，调试过程为了避免不干扰其他选手，请不撕开蜂鸣器标签，使其发声比较微弱，外接喇叭也请调试好后才插上（即调到以下第6项时才插上）。（第2项3分，第4、5项各0.5分，其余每项1分，共8分）（1）调节RP2，用频率计监测TP6的频率，使之为2KHz。（2）调整周误差校正为“-2”，日误差校正为“-1”，时误差校正为“1”。（3）调整：第1组定时控制时间为星期六中午12点03分02秒，声源选择第1路（指示为DVD），第1分区喇叭响（指示为dts）；第2组定时控制时间为星期六中午12点03分05秒，声源选择第2路（指示为VCD），第2分区喇叭响（指示为DOD）；第3组定时控制时间为星期六中午12点03分8秒，声源选择第3路(指示为MP3)，第1分区喇叭响（指示为dts）；第4组定时控制时间为星期六中午12点03分11秒，声源选择第5路（“”符号亮），第1-2分区喇叭都响；第5组定时控制时间为每天中午12点03分15秒，声源选择第6路（“| |”符号亮），第1-2分区喇叭都响；第6组定时控制时间为每天中午12点03分18秒，声源选择关闭，所有输出都关闭。（4）设置只有7-22点整点报时。（5）输入你自己的考号，超过3位的取3位最能代表你身份的数字保存，不足3位的在考号前面记0。（6）选择手动控制模式，调节RP3，使输出的声音大小适中，不产生失真性的刺耳声音。（7）要求调整时间为：星期六，12点02分55秒，验证以上功能是否实现。可以反复按模式键K6检查自己的设置是否正确。5.根据提供的电路原理图及相关资料，回答下面的问题。（本项分6项，前3项每项0.5分，后3项每项1.5分，共6分）（1）.音乐三极管是一种集成电路，它有多种封装，在“智能分区播放器”电路中所使用的音乐三极管为 封装。（选填：DIP、SOP、TO-23、TO-92、BGA）（2）.蜂鸣器是常用的电声器件，从材料上看有压电式的和电磁式的，从发声特性上分有源的和无源的，在“智能分区播放器”中所使用的是 。（选填）A. 压电式有源蜂鸣器； B. 压电式无源蜂鸣器；C. 电磁式有源蜂鸣器； D. 电磁式无源蜂鸣器；（3）.参见“智能分区播放器”电路原理图，如果测得TP1电压为12V，TP2电压为7V，根据电路原理图中给定的电阻参数，可以间接推算TP4电压约为 V（保留1位小数）。（4）.本电路使用的串联可调式稳压电源的取样电路由3个元件构成，如果电路设计时不用R4和R5而直接将RP1接入电源和地之间，这样做在实际电路中可行吗? 是否还可以调节输出电压?请说明理由。答：（5）.电路中VD7的作用是什么？如果去掉VD7，有可能会产生什么结果？答：（6）.根据本任务书提供的CD4060集成电路资料，计算当TP6为2KHz的频率时，RP2接入电路部分的电阻值是多少欧？（保留2位小数）答：三、智能分区播放器数据测量（本大项分2项，共25分）要求：根据给出的附图1“智能分区播放器”电路图及已经焊接好的电路板。在正确完成所有调试和设置后，使用给出的仪器仪表，对相关电路进行测量，并把测量的结果填在相关的表格及空格中（注：比赛现场提供的是直流稳压电源，测量时使用的电压是7.7V）。1接通电路后，观察并测量TP7的波形，并将相关数据记录在下面表格中。（10分）波形（4分）周期（2分）幅度（2分）量程（1分）量程（1分）2接通电路后，让电路工作于模式1，按下按键K1，观察并测量此时TP9相关数据记录在下面表格中。（10分）波形（4分）周期（2分）幅度（2分）量程（1分）量程（1分）分析按下K1时TP9信号的参数，得知蜂鸣器声音频率约为 Hz（保留1位小数）（5分）。 四、装配工艺卡片编制（本项分 2 项，第1项1分，第2项2分，共 3 分）根据装配工艺卡片指定的智能分区播放器元器件，完成下面装配工艺卡片的编制。1请把下表装配工艺过程卡片中的“序号（位号）”列出的各元器件，在“以上各元器件插装顺序是”一栏中编制插装顺序（可归类处理）。2根据装配工艺过程卡片中“图样”，在“工艺要求”中一列其中的空格里填写工艺要求。电子装配工艺过程卡片装配工艺过程卡片工序名称产品图号插件PCB-20140403序号（位号）代号、名称规 格数量工艺要求工装名称R10805贴片电阻1K5%1镊子、斜口钳、电烙铁等常用装接工具R171206贴片电阻2.7K1%1R31/4W直插电阻4701%1按图1（a）安装，注意不要倾斜R41/4W直插电阻1001%1C18、C19瓷片电容10pF 2紧贴PCB板表面安装C11CD11电解电容470F/10V1Y132768晶振32768Hz1经过90度弯脚后紧贴PCB板表面安装。IC1三端稳压器78051先将引脚按要求进行90度弯折，再用螺丝固定到电路板安装。IC9报警芯片KC95611先将R25装焊到芯片上，然后对相应焊点镀锡安装。VT2功率三极管TIP411用螺钉将三极管与散热器固定，然后紧贴电路板插装焊接接。以上各元器件插装顺序是：图样旧底图总号更改标记数量更改单号签名日期签名日期第 页拟制审核共 页底图总号标准化第 册第 页五、绘画电路中电源部分电路图（共15分）说明：选手在E盘根目录上以工位号为名建立文件夹（为选手工位号，与装配的电路板输入考号一致），选手竞赛所得的所有文件均存入该文件夹中。各文件的主文件名包括：工程（项目）文件：.prjpcb原理图文件：Sch.schdoc原理图元件库文件：Schib.schlib元件封装库文件：Plib.pcblib如果选手保存文件的路径不对或没有填写工位号，则不给予选手评分。1绘制电路中电源部分原理图（第（1）项3分，第（2）项12分，共15分）1绘制电路中电源部分原理图（共15分）内容：使用Protel DXP 2004 软件，根据所给的电源原理图，并在电路图中的元器件符号上标明它的标号和标称值或型号，如果赛场原理图库中没有，请自己创建，并保存到原理图元件库文件Schib.schlib中。（1）按下图格式在A4图纸右下角绘制下表，并填写表中内容文字。（题号填写本项目书项目号）（3分）（2）绘制电路图，元件库中没有的符合选手可以自己绘制并保存到选手指定创建的原理图库文件中。（12分）二电路功能及操作说明简介在校园、单位等地方，常常需要实现广播系统的分区播放控制。本电路能显示星期、时、分、秒，多路定时控制输入和输出、整点报时等，通过对电路的调节实现智能分区播放功能。电路共设有7种工作模式，可以通过K6键循环切换（开机默认为工作模式1），同时工作模式也会通过显示屏的模式显示区的扇块数显示出来，任意模式下K6的功能均为按下后模式+1，K13键为复位键。所有调试值调好后都是自动保存，无需确认，即使掉电后也不会消失。K1-5、K7-12及数码管在不同模式功能不同，下面分别介绍。1. 工作模式一：正常走时模式。数码管显示输入输出路数、星期数、时分秒数，LED1-2指示2路控制的输出状态。该模式下除模式及复位键外其它键无用，闹响时按任意键均可以终止闹响。数码管显示功能如下图：输入路数显示，共6路扇形亮块指示工作模式用于星期显示用于小时显示用于分钟显示用于秒钟显示输出路数显示，共4态图3.1 工作模式一数码管显示功能示意图2.工作模式二：星期、时、分、秒调节模式。此时星期、时、分、秒显示数码管闪动，按K1键星期+1，K7键星期-1，按K2键时+1，K8键时-1，K3键分+1，K9键分-1，K4键秒+1，K10键秒-1。数码管显示功能与工作模式一相似。星期+1星期-1小时+1分钟+1秒钟+1模式+1小时-1分钟-1秒钟-1图3.2 工作模式按键功能示意图3.工作模式三：自动周、日、时校准调节模式。数码管显示自动周、日、时的校准时间，校准单位是秒，无校准显示00，正校准直接显示时间，最大20秒，负校准显示“-”时间，最多-19秒，按K1键周校准+1，K7键周校准-1，K2键日校准+1，K8键日校准-1，K3键时校准+1，K9键时校准-1。当设有校准时间后，每到整周、整天、整时后的第20秒即自动修正时间。如通过1周的观察，确定本机时间比标准时间快150秒，则设时校准为：150/7/24=0.89秒，由于只有整数校正，因此应设时校准为“-1”，这样将导致比标准时间快24*7-150=18秒，则又可以设日校准为18/7=2秒，周校准为4秒。这样长期运行后时间也会非常准确。扇块点亮3片表示工作模式3显示周校准值显示日校准值显示时校准值图3.3 工作模式三数码管显示功能示意图周校+1周校-1日校+1时校+1模式+1日校-1时校-1图3.4 工作模式三按键功能示意图4.工作模式四：智能分区播放控制设定。当通过按模式键进入该模式后，按组别加减键（K5为+1，K11为-1）使定时组在69组间循环，此时数码管前三位显示定时组别与定时控制的周和时，并在两者间来回切换显示。输入路数显示，共6路扇块点亮4片为模式4显示定时周数显示定时时数显示定时分数显示定时秒数输出路数显示，共4态这3位兼做控制组数显示。图3.5 工作模式四数码管显示功能示意图此模式下，K1的功能是定时星期数调节，按下星期数+1，相应显示值在0-7之间循环，为0时表示无星期控制，定时控制按日循环。K7的功能是输入路数选择，共6路输入，7种状态，输入路数显示区无任何显示时表示关闭所有输入。K2为定时时+1，K8为定时时-1，K3为定时分+1，K9为定时分-1，K4为定时秒+1，K10为定时秒-1，K12位输出路数选择，共2路4种状态，即2路分别输出和全开、全关。所有单键控制的量均为循环控制，只能加不能减，按过了需循环一调节。星期+1输入+1时+1分+1秒+1模式+1时-1分-1秒-1组-1组+1输出+1图3.6 工作模式四按键功能示意图5.工作模式五：整点报时方式调节模式。此时可以通过按K1和K7键来改变整点报时方式，只有三种，开机默认为所有整点都报时一次，每次闹响次数与整点数相等，这种方式时数码管显示“ON”，另一种只有在7-22点间报时，此时显示“7-22”，第3种方式就是关闭整点报时，此时显示“OFF”。6.工作模式六：考号输入模式。该模式为输入你自己的考号，超过3位的取3位最能代表你身份的数字保存，不足3位的在考号前面记0。该模式下K1为考号的百位数字+1，K7为百位-1，K2为十位+1，K8为十位-1，K3为个位+1，K9为个位-1。7.工作模式七：手动控制输出方式。此时所有功能与正常走时模式相同，只是按键K7可以控制输入路数，K12可以控制输出的状态，如果不需要手动控制，为避免按键误按影响输出功能，最好切换到模式一工作。三、主要集成芯片芯片介绍1STC90C52RC 8位单片机，完全兼容原来AT系列51单片机，其引脚和功能关系在电路图中标示。引脚如图3.1所示，引脚功能说明如下：（1）输入/输出引脚（I/O口线）P0.0P0.7:P0口8位双向I/O口，占3932脚；P1.0P1.7:P1口8位准双向I/O口，占18脚；P2.0P2.7:P2口8位准双向I/O口，占2128脚；P3.0P3.7:P3口8位准双向I/O口，占1017脚；（2）控制口线PSEN (29脚)：外部程序存储器读选通信号。ALE/ PROG (30脚)：地址锁存允许/编程信号。EA /VPP(31脚)：外部程序存储器地址允许/固化编程电压输入端。RST/VPD(9脚)：RST是复位信号输入端,VPD是备用电源输入端。 （3）电源及其它Vcc(40脚)：电源端+5V。 图3.1GND(20脚)：接地端。XTALl、XTAL2(1918脚)：时钟电路引脚。当使用内部时钟时，这两个引脚端外接石英晶体和微调电容。当使用外部时钟时，用于外接外部时钟源。 2. 74HC595 74HC595是一款漏极开路输出的CMOS 移位寄存器，输出端口为可控的三态输出端，亦能串行输出控制下一级级联芯片。引脚功能表： 管脚编号 管脚名 管脚定义功能1、2、3、4、5、6、7、15 QAQH 三态输出管脚 8 GND 电源地 9 SQH 串行数据输出管脚 10 SCLR 移位寄存器清零端 11 SCK 数据输入时钟线 12 RCK 输出存储器锁存时钟线 13 OE 输出使能 14 SI 数据线 15 VCC 电源端 真值表： 输入管脚 输出管脚 SI SCKSCLRRCKOEX X X X H QAQH 输出高阻 X X X X L QAQH 输出有效值 X X L X X 移位寄存器清零 L 上沿 H X X 移位寄存器存储L H 上沿 H X X 移位寄存器存储H X 下沿 H X X 移位寄存器状态保持 X X X 上沿 X 输出存储器锁存移位寄存器中的状态值 X X X 下沿 X 输出存储器状态保持 3.DS1302时钟芯片DS1302的主要性能指标:（1）DS1302实时时钟具有能计算2100年之前的秒、分、时、日、日期、星期、月、年的能力，还有闰年调整的能力。（2）内部含有31个字节静态RAM，可提供用户访问。（3）采用串行数据传送方式，使得管脚数量最少，简单SPI 3线接口。（4）工作电压范围宽：2.05.5V。（5）工作电流：2.0V时，小于300nA。（6）时钟或RAM数据的读/写有两种传送方式：单字节传送和多字节传送方式。（7）采用8脚DIP封装或SOIC封装。（8）与TTL兼容，Vcc=5V。（9）可选工业级温度范围：-40C+85C。（10）具有涓流充电能力。（11）采用主电源和备份电源双电源供应。（12）备份电源可由电池或大容量电容实现。引脚功能(图4.2)：X1、X2：32.768KHz晶振接入引脚。 GND：地。RST ：复位引脚，低电平有效,操作时高电平。I/O： 数据输入/输出引脚，具有三态功能。SCLK：串行时钟输入引脚。Vcc1：工作电源引脚。 Vcc2：备用电源引脚 图4.24.14位二进制串行计数器/分频器CD4060图4.3CD4060 是由一振荡器和 14 级二进制串行计数位组成，振荡器的结构可以是 RC 或晶振电路，RERST 为高电平时，计数器清零且振荡器停止工作,所有的计数器均为主-从触发器,在o和o的下降沿，计数器以二进制进行计数,在时钟脉冲线上使用施密特触发器对时钟的上升和下降时间无限制。图4.3为CD4060的引脚图，引脚功能如下：I 时钟输入端o 时钟输出端o 反向时钟输出端 RESET复位端Q4-Q10,Q12-Q14 计数器输出端Q14 第14级计数器反相输出端VDD 正电源 VSS地图4.4CD4060的RC典型振荡电路如图4.4，CD4060 通过外部简单的RC元件，可实现RC振荡，其振荡频率计算公式为F=1/(2.3RC),输出方波频率可选，有2的4次方10次方，12次方，13次方，14 次方。5. CD4051图4.4是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进控制输入端A、B、C和INH输入，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值为4.520V的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。例如，若VDD+5V，VSS0，VEE-13.5V，则05V的数字信号可控制-13.54.5V的模拟信号。这些开关电路在整个VDD-VSS和VDD-VEE电源范围内具有极低的静态功耗，与控制信号的逻辑状态无关。当INH输入端“1”时，所有的通道截止。三位二进制信号选通8通道中的一通道，可连接该输入端至输出。CD4051真值表6. CK9561音乐片引脚接外部接线图如图4.5所示：S2(1脚) ：音乐选择端。S1(7脚) ：音乐选择端。VSS(2脚)：接地端。NC（3、5、6脚）：悬空。B（4脚）：接三极管的基极。（信号输出）Vcc(8脚)：接电源+。OSC1、OSC2(9、10脚)：接振荡电阻，安装前需先将其焊接到芯片上。7.音乐三极管图4.5 CK9561脚位图音乐芯片的TO-92封装形式一般称为音乐三极管，内部存储有一段单音音乐，通电后从输出引脚即可输出声音信号。引脚及接线如图，1脚接电源负极，2脚接电源正极，3脚为信号输出脚，电源一般2-4.5V。7.LM386音频功放集成电路图4.6 音乐三极管脚位图LM386是美国国家半导体公司生产的音频功率放大 器,主要应用于低电压消费类产品。为使外围元件最少,电压增益内置为20。但在1脚和8脚之间增加一只外接电阻和电容,便可将电压增益调为任意值,直至 200。输入端以地位参考,同时输出端被自动偏置到电源电压的一半,在6V电源电压下,它的静态功耗仅为24mW,使得LM386特别适用于电池供电的场合。图4.8 LM386应用电路图4.7 LM386脚位图四智能分区播放器装配图及装配说明1.顶层装配图2.底层装配图3电路装配说明：1数码管套件中提供有2个，一个用于电路装配，一个测量等备用；2TIP41需用螺丝固定到散热器上后再进行装配；37805需进行90度弯脚处理并用M3带帽螺丝固定到PCB板上；4电路板装配好后四角用铜柱及螺丝固定支撑；5DIP集成电路通过IC座与PCB板相连；6测试针用斜口钳将排针剪成单个插针进行装配焊接；7输出的两个喇叭通过PH2.0接插件连接到电路板；8套件中部分元件有多余，请按要求选用；9如遇到套件中有不合格元件请根据原理图用参数相近的其它元件元件代用，赛场不另提供元件，如有索要按选手损坏元件记录；10测试针根据你的测试习惯或需要选装。五智能分区播放器元件清单序号元件名称规格或型号编号或作用数量1电解电容1000F/25VC112电解电容10F/25VC2, C3, C2033电解电容100F/10VC4, C6, C1734独石电容104(0.1F)C5, C7, C12, C1445瓷片电容221(220pF)C816电解电容4.7F/50VC9, C10, C1337电解电容470F/10VC1118瓷片电容30pFC15, C1629瓷片电容10pFC18, C192102032电池座2032电池座DC111110位动态数码管LHG26A14YRGDS1112三端稳压集成电路7805IC1113贴片集成电路74HC595IC2114集成电路CD4051IC3115集成电路CD4060IC4116单片机芯片STC90C52IC5117贴片集成电路DS1302IC6118集成电路LM386IC7119音乐三极管XC64GUIC8120报警芯片HS-9561IC9121继电器JQC-3F-DC5VJK1, JK2222接线端子KF301-2PJP1123PH2.0接插件PH2.0-4直脚JP2124微动开关6*6*5红柄K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7, K8, K9, K10, K11, K12, K131325发光二极管3mm白发蓝色LED1, LED2226蜂鸣器PAC-1205LS11270805贴片电阻1KR1, R22, R263281/4W直插电阻430R21291/4W直插电阻470R31301/4W直插电阻100R4, R52310805贴片电阻4.7KR6, R7, R8, R9, R10, R11, R12, R13, R14, R15, R18, R19, R20, R21, R24, R2816321/4W直插电阻200R161331206贴片电阻2.7KR171341/4W直插电阻10R231351/4W直插电阻220KR251361/4W直插电阻10KR271376mm卧式可调电阻500RP11383296可调电阻20KRP21396mm卧式可调电阻20KRP3140测试插针（选装）单排针剪断单个用TP1, TP2, TP3, TP4, TP5, TP6, TP7, TP8, TP9941整流二极管1N4007VD1, VD2, VD3, VD4, VD7, VD86421/2W稳压二极管2.4VVD51431/2W稳压二极管3.6VVD6144三极管S9014VT1, VT3245三极管TIP41VT2146贴片三极管2T1(9012)VT4, VT5, VT6, VT7, VT8, VT9, VT10, VT11, VT12, VT13, VT15, VT16, VT171347三极管S8050VT14148晶振32768（3*8圆柱）Y1149晶振12M（49S）Y2150螺丝3*4mm机丝电路板、三极管、稳压器固定551螺丝3*5mm机丝固定三端稳压器152螺母3mm六角螺母固定三端稳压器153IC座DIP-8IC7插座154IC座DIP-16IC3、IC4插座255IC座DIP-40IC7插座156M3铜柱M3*9支撑电路板457散热器23*25*16VT2散热用158带线无源小音箱4015带线音箱用于输出测试259导线0.75mm260cm用于接交流电源2 附图一 智能分区播放器电路原理图