2019年靈臺縣中職學生技能大賽電子電子電路裝調與應用項目競賽試題PAGE6-電子電路裝調與應用競賽試題考題名稱：多功能電子密碼鎖完成時間：4小時 一、功能簡介電路說明部分二、電路所需器件介紹 三、裝配及調試說明 一、元件篩選與測試（10分）考題目錄考題答卷部分二、電路焊接與組裝（35分）三、電路調試（40分）電路設計軟件PROTEL應用部分（15分）學校：姓名：考號：工位號： 電路相關說明部分一、功能簡介多功能電子密碼鎖只有輸入正確的密碼后（即按要求按下按鍵），NE555電路才能正常工作，繼電器吸合，發光二極管發光。它的組成原理圖如圖1所示。通過對電路的理解，同學們需要完成以下任務：1、完成電路板的裝配和調試工作；2、分析電路原理，找到正確密碼，并完成試題部分；3、完成繪制電路圖和設計PCB板。二、電路所需器件介紹1、十進制計數器/脈沖分配器CD4017CD4017是5位Johnson計數器，具有10個譯碼輸出端，CP、CR、INH輸入端。時鐘輸入端的斯密特觸發器具有脈沖整形功能，對輸入時鐘脈沖上升和下降時間無限制。INH為低電平時，計數器在時鐘上升沿計數；反之，計數功能無效。CR為高電平時，計數器清零。Johnson計數器，提供了快速操作、2輸入譯碼選通和無毛刺譯碼輸出。防鎖選通，保證了正確的計數順序。譯碼輸出一般為低電平，只有在對應時鐘周期內保持高電平。在每10個時鐘輸入周期CO信號完成一次進位，并用作多級計數鏈的下級脈動時鐘。CD4017提供了16引線多層陶瓷雙列直插（D）、熔封陶瓷雙列直插(J)、塑料雙列直插(P)和陶瓷片狀載體（C）4種封裝形式。其內部框圖和引腳圖如下。圖2CD4017內部結構圖CD4017各腳功能和真值表如下：12腳：CO進位脈沖輸出14腳：CP時鐘輸入端15腳：CR清除端13腳：INH禁止端1~7、10腳、11腳：Q0-~Q9計數脈沖輸出端16腳：VDD正電源8腳：VSS地2、集成電路LM567LM567是一塊鎖相環音頻譯碼器，工作頻率＜500KHZ。其內部框圖和引腳圖如圖3所示。圖3LM567內部框圖LM567各引腳功能如下：1腳：濾波，所接電容應大于2腳電容的兩倍。2腳：進行高電平載波調節時，音頻信號由該腳輸出；進行解調時，音頻信號由該腳輸出。3腳：載波輸入，Vi＞25mV。4腳：電源腳。工作電壓范圍+5V~+9V。5腳：振蕩輸出。若2腳輸入音頻信號，則該腳輸出受音頻調制的調頻載波信號。6腳：定時電容7腳：接地。8腳：當3腳收到與本機振蕩頻率一致的載波時，8腳變為低電平。該腳為集電極開路輸出，最大灌電流100mA。3、集成電路NE555NE555是一塊時基集成電路，它可以構成多諧振蕩器、單穩態觸發器、施密特觸發器等，是一塊用途廣泛的集成電路。NE555集成電路管腳如圖3，內部等效電路如圖4。圖3圖4NE555引腳功能簡介：1腳：公共地端為負極。2腳：低觸發端TRIG，低于1／3電源電壓時即導通。3腳：輸出端OUT，電流可達200mA。4腳：強制復位端RESET，不用時可與電源正極相連或懸空。5腳：用來調節比較器的基準電壓，簡稱控制端CONT，不用時可懸空，或通過0.01μF電容器接地。6腳：高觸發端THRES，也稱閾值端，高于2/3電源電壓時即截止。7腳：放電端DISCH。8腳：電源正極VDD。4、整機電路原理圖見圖1所示。圖1多功能電子密碼鎖電路原理圖5、電路元件清單序號元件名稱編號規格數量11/4W電阻R12.2K12R2R14R151K33R34.7K14R4R5R6R8R9R11R12R16R17R1810K105R71M16R10100K17R13R19R202K38備用5.1K19備用20K110二極管VD1～VD41N4007411D1～D81N4148812穩壓二極管VD52.2V113電解電容C1C4220uF/25V214C3C1010uF/25V215C6C141uF/50V216C7100uF/25V117C152.2uF/50V118瓷片電容C2C5C11～C13C16104619C8C9103220三極管Q18050121Q2Q39013222藍白可調臥式電位器RP1RP410K223RP2100K124RP320K125小按鍵S0～S96*6*51026發光二極管LED15mm紅色127LED25mm綠色128集成電路U1CD4017129U2NE555130U3LM567131集成電路插座16P1328P233繼電器K19V134可控硅Q4MCR100-6135電源輸入接口P12P座子136單排針TP1～TP4單針437電路板支撐柱3*10438螺絲3*64三、裝配及調試說明1、裝配根據電路原理圖和PCB板，將元件安裝焊接到PCB板上，安裝焊接要求詳見試題部分第二題（電子產品裝配）。2、電路板銅箔存在1處未連通性故障，要求進行檢修，請根據故障原因和電路原理圖分析電路，并用導線或元件引腳連接。3、調試電路通電前應仔細檢查所有元件焊接是否正確，例如：是否出現虛焊、連焊、極性焊反和元件錯焊等常見焊接問題。檢查無誤后用萬用表測量電源輸入端是否短路，若是一切正常方可進行調試。電源電路主要由整流濾波電路、串聯式穩壓電路組成，電路輸入AC12V交流電源，調節RP1使電容C5兩端電壓為DC9V。如果調不到9V，請根據電路原理圖分析原因，并用套件中提供的備用電阻合理修改電源電路參數解決故障。電源調試成功后，首先分析電路原理，找到密碼，按要求按下按鍵，NE555電路才能正常工作，通過調節RP2、RP3、RP4三個電位器，使繼電器吸合。考題答卷部分一、元件篩選與測試(10分)準確清點和檢查全套裝配材料數量和質量，進行元器件的識別和檢測，篩選確定元器件，檢測過程中填寫下表。（注：質量判定填寫“可用”、“斷路”、“短路”、“漏電”）所使用的萬用表型號為:____________________________元器件識別及檢測內容配分評分標準得分電阻器色環標稱值（含誤差）每支1分共計2分識別錯誤錯不得分。棕黑黑紅棕紅紫綠橙金電容器數碼標志容量值（uF）每支1分識別錯誤錯不得分。104穩壓二極管正向電阻反向電阻測量檔位質量判定每支1分錯1項，該二極管不得分。VD5三極管畫外形示意圖標出管腳名稱電路符號質量判定每支1分錯1項，該三極管不得分。Q1可調電阻RP1畫外形示意圖標出管腳名稱電路符號質量判定每支1分不得分。錯1項，該可調電阻繼電器K1畫外形示意圖標出管腳名稱電路符號質量判斷2分錯1項，該繼電器不得分。萬用表的使用和維護萬用表正常使用和維護操作全過程中，對萬用表的使用逐工位檢查2分各項操作方法不當及錯誤操作手法扣1分/項二、焊接與組裝電路（35分）安全文明生產要求： 儀器、工具正確放置，按正確的操作規定進行操作規程進行操作，操作過程中愛護儀器設備、工具、工作臺，防止出現觸電事故。工藝要求：元件安裝整齊、焊點美觀（30分）內容技術要求配分評分標準得分元器件引腳1、引腳加工尺寸及成形應符合裝配工藝要求61、檢查成品，不符合要求的，每處每件扣0.5分/件。2、根據監考記錄，工具的不正確操作，每次扣0.5分。元器件安裝2、元件高度及字符方向應符合工藝要求3、元件安裝橫平豎直8焊點4、焊點大小適中，無漏、假、虛、連焊，焊點光滑、圓潤、干凈，無毛刺5、焊盤不應脫落6、修腳長度適當，一致，美觀10安裝質量7、集成電路、二三極管等及導線安裝均應符合工藝要求8、元器件安裝牢固，排列整齊9、無燙傷和劃傷，整機清潔無污物6常用工具的使用和維護10、電烙鐵的正確使用11、鉗口工具的正確使用和維護12、萬用表正常使用和維護13、毫伏表正常使用和維護14、示波器正常使用和維護5三、電路調試（40分）1、密碼讀取（5分）根據給出的圖1《多功能電子密碼鎖電路原理圖》，分析出此電路密碼（即10個按鈕應選擇那些按鈕按什么順序按下可控硅Q4才能導通） 2、密碼設置（5分） 請將密碼設置為20136+工號末位（例如工位號末位為2，則密碼為201362），并按你的密碼設計電路，畫出相應的密碼電路部分。3、電源電路工作正常。調整電源電路的電位器及改變電路參數，要求能正確輸出9V直流電壓。（5分）4、電路故障排除：要求密碼電路工作正常，輸入正確密碼（即按順序按下按鍵），紅色發光二極管LED1亮，如果輸錯密碼，則紅色發光二極管LED1不亮，說明電路工作正常。發現電路中的不正常情況，請用最簡單的方法進行處理。（5分）5、信號產生電路正常工作（5分）當輸入正確密碼后，紅色發光二極管LED1亮，TP1、TP2、TP3應有信號輸出，且信號的頻率會隨RP2、RP3的調節而發生變化。 6、信號接收及輸出電路正常工作（5分）通過調節RP2、RP3和RP4，LM567自身的頻率與NE555電路產生的頻率一致的時候，繼電器吸合，綠色發光二極管LED2亮。7、參數測試（本項分2小項，第1小項5分，第2小項5分，共10分） 要求：使用給出的儀器儀表，對相應電路進行測量，把測量的結果填在相應的表格及空格中。（1）接上電源，輸入正確密碼（即紅色發光二極管發光），將RP2、RP3調到最下端，測量測試點TP2、TP3。TP2:記錄示波器波形示波器頻率器毫伏表得分時間檔位：幅度檔位：峰峰值：頻率：周期：測量交流電壓：TP3:記錄示波器波形示波器頻率器毫伏表得分時間檔位：幅度檔位：峰峰值：頻率：周期：測量交流電壓：（2）電路正常工作時(即輸入正確密碼后，兩個發光二極管都發光且繼電器吸合)，測量測試點TP1、TP4TP1:記錄示波器波形示波器頻率器毫伏表得分時間檔位：幅度檔位：峰峰值：頻率：周期：測量交流電壓：TP4:記錄示波器波形示波器頻率器毫伏表得分時間檔位：幅度檔位：峰峰值：頻率：周期：測量交流電壓：四、電路設計軟件PROTELDXP2004應用――話筒放大電路設計（15分）考生須知：考生必須在D:盤以“準號證號”為名建立一個文件夾，并在該文件夾中以“準號證號”為名建立設計數據庫文件，將所有答題放入設計數據庫里。試題（以下所有題目都以圖5為依據）：圖5話筒放大電路原理圖新建設計，命名為“話筒放大電路”。制作電路圖元件符號，新建原理圖元件庫文件，在庫中繪制U1。（1分）制作封裝（共2分）建立PCB元件庫文件，并在庫中繪制元件RP1和C8的封裝。要求：元件RP1的封裝外形尺寸如圖6所示，它的焊盤直徑為2mm，焊盤孔徑為0.8mm，焊盤間距為2.54mm。（1分）元件C1（C2C8C9）的封裝外形尺寸如圖7所示，它的焊盤直徑為1.5mm，焊盤孔徑為0.7mm，焊盤間距為3mm，外形直徑為5mm。（1分）圖6（單位：mm）圖7（單位：mm） 畫原理圖（共5分）（1）建立名為“