河北省2021年職業(yè)院校“電子產品設計及制作”高職組技能大賽樣題

河北省2021年職業(yè)院校

“電子產品設計及制作”(高職組）技能大賽

賽項樣題

題目：智能溫控儀的設計及制作

1.競賽任務

按賽題要求，利用所發(fā)的技術資料、元器件及器材完成智能溫控儀的設

計、裝調和技術文檔編寫任務，進行STM32F103VET6單片機的軟件設計，

完成智能溫控儀的設計及制作。單片機型號：STM32F103VET6-LQFP100，

下同。比賽總時長為6小時。

1.1根據所給的技術資料分析智能溫控儀的工作原理和功能要求；

1.2根據賽題所給的智能溫控儀原理圖和印刷線路板約束條件，利用Altium

Designer軟件繪制智能溫控儀的印刷線路板圖；

1.3根據賽項所提供的原理圖完成印刷線路板的元器件布局和焊接任務，根據下

發(fā)的系統(tǒng)接線圖完成電路板及機箱接線等系統(tǒng)整機裝配任務；

1.4完成STM32F103VET6單片機軟件的編寫，使智能溫控儀達到規(guī)定的功能要

求；

1.5完成智能溫控儀的功能調試，使其達到規(guī)定的技術指標，實現(xiàn)智能溫控儀的

正常工作。

2功能要求與技術指標

2.1原理說明

以熱敏電阻為溫度傳感器，利用工件中的功率電阻和風扇實現(xiàn)對工件的

溫度控制。

本賽題智能溫控儀的被測工件為一塊60mmx20mmx10mm的鋁塊。在鋁

塊側邊鉆有3mm孔徑的深孔，孔中插入熱敏電阻溫度傳感器探頭。鋁塊下

方為水泥功率電阻，用于給工件加熱；鋁塊上方為直流風扇，用于給工件散

熱。

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2.2功能實現(xiàn)

智能溫控儀要求能實現(xiàn)對被測工件溫度的實施測量和自動控制。智能溫

控儀由溫度傳感器、信號調理電路、微處理器（STM32F103VET6-LQFP100）、

液晶顯示與鍵盤電路及直流電機驅動電路等組成。

2.2.1電子設計工藝

1.任務描述

選手完成下發(fā)功能電路原理圖的功能電路PCB圖繪制（相關下發(fā)資料在U

盤“PCB設計文檔”文件夾中），比賽開賽后5小時提交所繪制的PCB圖，延時

提交本任務以0分計入總成績。

2.比賽內容及要求

根據下發(fā)Sch格式原理圖，PCB繪制約束條件和相應元器件封裝庫（下發(fā)的

功能電路原理圖中標號為U4的元器件封裝需要選手根據下發(fā)的數(shù)據手冊中的封

裝由選手自行繪制，其余元器件的封裝庫利用下發(fā)的“功能電路PCB封裝庫”中

的封裝），利用AltiumDesigner14及以上版本軟件完成功能電路PCB的繪制。

選手繪制的PCB圖必須滿足的要求如下：

（1）根據賽題給定的功能電路原理圖和PCB約束條件（下發(fā)的“功能電路

PCB.PcbDoc”文件中鎖定位置的元器件（如圖1所示）不得改變位置，否則本

任務以0分計入總成績）完成PCB設計；

圖1印制板約束條件示意圖

（2）線路板約束規(guī)則要求：采用雙層板，最小間距8mil（U1，U2，U4及

U5焊盤獨立設置間距為7mil），最小線寬7mil，過孔最小孔徑15mil，過孔最

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小直徑30mil，敷銅最小間距20mil，位號絲印高度為50mil；

（3）所繪制的PCB外形為給定的功能電路PCB.PcbDoc文件中給定圖形的

外側圖形。

（4）參賽隊所繪制的功能電PCB圖，以電子稿形式（按照任務書指定要求

格式）保存在U盤中提交，開賽后5小時提交，同步上交U盤提交確認單，裁

判依據確認單進行確認；

（5）各參賽隊完成的文件需要將自行設計的PCB圖文檔（*.PcbDoc）文件

保存在下發(fā)U盤中根目錄下的文件夾中，文件夾名稱：2021HBJNDS**（**為選

手賽位號，文件夾由選手自行創(chuàng)建），PCB圖文件命名為“2021HB**.PcbDoc”

（**為選手賽位號）。在PCB圖文件中不得出現(xiàn)選手的任何信息，否則視為作

弊，總成績以0分計算。

2.2.2電子裝調工藝

1.任務描述

（1）現(xiàn)場發(fā)放功能電路板焊接套件（含PCB板與元器件）和技術資料（電

路原理圖、物料清單），參賽選手對所發(fā)套件進行檢查，有缺漏或壞器件，開賽

后30分鐘內提出，未在規(guī)定時間內提出視為齊全，超過規(guī)定時間提出申請補領，

根據競賽規(guī)定扣分。參賽隊員利用自帶或賽場提供的工具、儀器，按照電路原理

圖完成功能電路板裝配及調試。

（2）現(xiàn)場下發(fā)給各參賽隊一塊已裝配的成品電路板、電路原理圖，選手排

除已設置故障，填寫故障排除記錄表供裁判評判。

2.比賽要求

（1）功能電路裝調

參賽隊員須按照典型電子產品裝配工藝要求進行功能電路裝配。根據下發(fā)的

原理圖，位號圖及元器件清單，完成功能電路板裝配及整機裝配。

（2）故障排除

故障排除電路板為成品電路板，成品電路板如圖2所示。

選手只需要用下發(fā)的測試連接線，注意印制板中位號為+12VIN端子輸入

+12V電源，GND端接電源負極，外部輸入電源賽會舉辦方可以提供，參賽隊也

可以自帶，選手使用電源時請注意用電安全，由于選手自身操作不當引起的后果

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由選手自行承擔。

圖2所示的電路板中設置了一定數(shù)量的故障，選手根據下發(fā)的電路原理圖及

位號圖，分析電路原理后排除設置的故障。

該電路板正常的功能描述如下：該電路由帶有保護功能的直流穩(wěn)壓電源電路

及電源狀態(tài)指示電路組成。正常工作時：

（1）發(fā)光二極管D1應發(fā)出藍光，表明電源+12V輸入電壓正常。

（2）若電源+12V輸入電壓低于10.7V，發(fā)光二極管D2發(fā)出紅光，D3熄滅，

表明電源+12V輸入電壓處于欠壓狀態(tài)；若電源+12V輸入電壓高于10.7V，則發(fā)

光二極管D3發(fā)出藍光，D2熄滅，表明電源輸入電壓處于正常狀態(tài)。

（3）若電源電路能夠正常工作狀態(tài)，+5VOUT端對地應能輸出+5V，且發(fā)

光二極管D5應處于閃爍狀態(tài)，指示電源處于正常工作狀態(tài)。

注意：請選手使用儀器設備，根據下發(fā)的故障排除板原理圖、位號圖及元

器件清單，獨立排除印制板中設置的故障，填寫故障排除記錄表。選手漏判故

障不得分；錯判或者多判故障得分為0分，且倒扣1分/個，計入本考核項目得

分，直至任務得分為0分。選手可以現(xiàn)場申請維修用元器件，但是不得惡意申

請維修用元器件，否則裁判長有權決定酌情扣分。

圖2故障電路板示意圖

3.比賽內容

（1）元器件檢測

參賽隊員須參照閱讀物料清單進行元器件的辨識、清點和檢測。元器件種類

包括：待焊電路板、驅動芯片等。

（2）功能電路裝調及提交

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參賽隊員須依據電路原理圖、位號圖（印制板頂層和底層絲印圖），物料清

單，按照典型電子產品裝接工藝要求和接線圖紙完成智能溫控儀電路板及整機的

裝配及調試。

（3）故障排除及提交

選手完成電路板中已設置故障排除，填寫故障排除記錄表，同步提交排除故

障后的電路板（需經現(xiàn)場裁判在故障電路板中標注工位后方可提交）。排除故障

的電路板及故障排除記錄表需在開賽后3小時后提交。

2.2.3智能溫控儀的功能要求

1.任務描述

根據智能溫控儀的功能，對完整裝配的智能溫控儀編寫程序代碼并下載至

MCU中，驗證相關功能。

2.比賽內容

根據任務要求編寫代碼，調試后下載至MCU中，實現(xiàn)相關功能。

1）開機顯示

開機后在液晶顯示屏上顯示“電子產品設計及制作”。

2）測試界面

液晶顯示屏上第一行顯示實際測量溫度值；液晶顯示屏上第二行顯示溫度設

置值，系統(tǒng)可實現(xiàn)對工件溫度自動控制，并在液晶顯示屏上第三行同步顯示溫度

的變化。

3）溫度控制設定功能

通過按鍵調節(jié)預設溫度值T1，啟動控制功能，當工件實際溫度小于T1時，

啟動功率電阻加熱；當工件實際溫度大于T1時，啟動風扇散熱，將工件的溫度

快速地控制在所設置的溫度T1附近。

作品實際測試時，要求從室溫開始，能夠盡量快速、穩(wěn)定地將工件的溫度控

制在T1±2℃的范圍內，當達到T1時產生一個持續(xù)時間1秒的報警聲音，盡可能

降低溫度波動。

2.3功能的分步實現(xiàn)

本賽題包含印刷線路板設計、智能溫控儀的裝調和智能溫控儀軟件的編寫，

參賽隊在設計及制作時可分步完成以上各項內容。

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3.評分標準

序號評分項目知識、技能點比例（%）

操作規(guī)范、環(huán)境清潔、安全用電團隊合作、

1安全操作規(guī)范8

符合職業(yè)崗位的要求和企業(yè)生產“5S”原則。

2電子設計工藝按賽卷要求完成印刷線路板繪制。17

印刷線路板焊接、整機安裝布局與接線工藝

3電子裝調工藝45

及故障診斷與維修。

4任務與功能驗證根據競賽任務書要求，完成電子產品的功能。