资源简介

附件2
2024年河北省职业院校技能大赛
“电子产品设计与应用”(中职组)技能大赛
赛项样题
模块一、模块二
一、总体任务与要求
请在2小时内完成模块一和模块二，根据模块一、模块二任务书的相关要求，完成以下的工作任务：
模块一 电子产品设计
任务一 PCB设计
1.根据提供功能电路的原理图PDF,采用国产EDA软件完成PCB电路的绘制；
任务二 电路仿真
1.根据任务要求及功能指标，采用国产EDA软件完成典型工作电路的仿真及验证。
模块二 电子产品装配与调试
任务一 电路板的焊接装配以及故障修复
1.根据给定的电子电路文件及套件耗材，按照工艺规范完成电路焊接；
2.焊接完成的电路板进行故障排除。
任务二 单片机系统功能仿真
1.根据功能要求在辅助应用设计软件环境中搭建一个电子产品功能仿真电路；
2.按照功能要求，使用Keil软件编写单片机程序，完成功能调试、仿真验证和数据收集等工作。
二、赛场提供
任务书、U盘、电脑、嘉立创EDA软件、Keil软件、Multisim软件、远程云端硬件实验平台软件、素材文件。
三、注意事项
1.选手在D盘建立“×××模块一提交资料”文件夹(×××为赛位号），所有提交资料都必须保存到“D:\×××模块一提交资料”文件夹中,并保存在U盘，资料提交成功后签赛位号确认（任务一需提交资料内容包括PCB工程文件、任务二需提交电路仿真文件）。
2.检查比赛中使用的硬件设备、连接线、工具、材料和软件等是否齐全，计算机设备是否能正常使用；并在设备确认单和材料确认单上签工位号。
3.比赛完成后，不得切断任何设备的电源（焊接设备除外），需保持所有设备处于工作状态。
四、功能要求
模块一 电子产品设计
任务一 PCB设计
（一）任务描述
根据提供功能电路的原理图PDF，采用EDA软件完成PCB电路的绘制。
（二）任务内容及要求
（1）给定一个电路板原理图，要求根据原理图生成面积为90mm*120mm的PCB板。
（2）要求距边沿各5mm处有4个安装螺丝孔，螺丝孔内径为5mm。
（3）电机接线采用六芯3mm接线端子。
（4）预留间距为5mm的四芯接线端子做电位开关接口。
（5）电源线宽度为25mil。
（6）多层板设计，地线铺铜，禁止自动布线。
（7）定位孔周围无走线，传感器输入输出线宽 20mil，其他线宽不低于10mil。
任务二 电路仿真
使用电路仿真软件绘制一个由运算放大器构成的电流电压转换电路，要求将输入的4-20mA直流电流信号转换为0.6-3V的直流电压信号。启动仿真后可以通过调整电位器测得输出的电压信号为0.6-3V。要求器件的选型、电路搭建、参数设置，电路图应正确、紧凑、美观。对该电路进行仿真运行及功能验证，使用软件中的虚拟仪器测试输出电压信号。
模块二 电子产品装配与调试
任务一 电路板的焊接装配以及故障修复
（一）任务要求
使用发放的电路板焊接套件（含PCB板与元器件）和技术资料（电路原理图、器件位置图、物料清单），参赛选手利用工具、仪器和仪表，进行焊接与调试，根据位号图、BOM清单焊接指定部分电路，然后进行功能调试并排除故障。
（二）焊接工艺
1.元器件焊接到位。
2.元排列整齐，可清晰看到标称值。
3.焊点匀称、无气泡、无堆焊和拖焊以及焊点毛刺。
4.无漏焊情况。
5.焊点间无虚焊或短路情况。
6.电路板无多余焊锡或助焊剂残留。
（三）功能调试
选手将下发的程序下载到51主控板，然后将焊接完毕的电路板连接到主控板，调试如下功能：
将总电源开关以及蜂鸣器开关打开，上电初始化：
（1）电源指示灯D1点亮；
（2）蜂鸣器蜂鸣一声；
（3）左侧LED灯自上而下依次点亮熄灭；
（4）数码管的四位依次显示8；
（5）RGB_LED(D8)灯依次显示红、绿、蓝。
2.电路功能
（1）超声波开始工作，数码管显示超声波测量距离；
（2）左侧的16个LED会根据超声波测量的距离逐次点亮。当距离大于160mm时， D8显示绿色；当距离在80~160mm以内时，D8显示蓝色；当距离小于80mm时，D8显示红色，蜂鸣器蜂鸣；
（3）距离小于80mm时关闭蜂鸣器电源开关，蜂鸣器停止蜂鸣。
（四）故障排除电路板有错误，需要自行查找并修正。
故障排除记录
序号 故障现象 故障排除说明
填表说明：请在上表如实填写故障排除情况，表格中给出的行数不代表实际的故障数量。
任务二 单片机系统功能仿真
（一）功能仿真描述
基于辅助仿真软件实现功能仿真系统：智能温控系统。
（二）功能仿真说明
1.搭建仿真电路
有温度检测、数据显示、温度报警、温度调节等功能。
2.编写程序逻辑功能
参赛队按照任务功能要求需要实现的功能，并参考竞赛下发的资料（部分驱动代码），利用单片机编程软件（建议使用keilC51）进行程序编写，点击实验面板上的“单片机烧写”按钮，将编译生成的HEX文件烧写到单片机中，点击“运行实验”并结合已经设计完成的功能仿真进行调试，完成任务功能要求需要实现的功能。
（三）任务功能要求
1.搭建仿真电路
参考仿真电路设计图进行电路搭建，要正确配置MCU输入输出IO，正确连接线路。
（1）添加单片机（自定义MCU）。
（2）添加按键。
（3）添加A/D模拟量输入模块。
（4）添加串口调试助手模块，实现数据采集显示。
（5）添加1602液晶屏，使其正常显示任务内容。
（6）添加声音模块，正确配置声音模块外设io端口，可正常语音提示。
（7）添加二个LED灯（温度报警模块），分别为绿灯、黄灯，LED灯默认高电平启动。
（8）添加一个直流电机，模拟风扇电机转动，可控制速度实现正反转。
2.编写程序逻辑功能
（1）实现温度采集并实时显示，温度上下限（下限25℃,上限30℃)显示，当前模式显示等。
（2）在自动模式下，具有温度超过上下限声光报警功能。
（3）可以设置温度上下限制，具有掉电存储功能。
（4）系统具有自动控制/手动控制功能。
自动控制功能：超过温度上下限制，会有对应的调控模 块进入工作（调控模块可选择电机、继电器等，用于模拟降温、加热等设备）。
手动控制功能：可以使用输入模块对调控模块进行单独控制。
（5）具有远程监控功能。
可以通过串口调试助手，实现远程温度、状态、调控模块进行监测等。可以通过串口调试助手，实现远程模式切换、温度上下限设置、调控模块单独控制等。
模块三 电子产品场景应用
一、总体任务与要求
请在2小时内，根据模块三任务书的相关要求，完成以下工作任务：
任务一 单片机程序设计
1.根据系统的功能要求选取所需要的模块并完成接线。
2.完成代码调试和功能演示。
任务二 智能硬件管理软件开发
利用电子产品应用场景后端服务软件提供的接口，采用Python语言开发智能硬件管理软件，实现智能终端在场景中的应用。
二、赛场提供
任务书、U盘、电子产品场景应用套件、电子产品应用场景后端服务软件（含接口程序及使用文档）、工具软件、素材文件。
三、注意事项
1.选手 D 盘建立“×××模块三提交资料”文件夹( ×××为赛位号），所有提交资料都必须保存到“D:\××× 模块三提交资料”文件夹中,并保存在 U 盘，资料提交成功后签赛位号确认。
2.检查比赛中使用的硬件设备、连接线、工具、材料和软件等是否齐全，计算机设备是否能正常使用；并在设备确认单和材料确认单上签工位号。
3.比赛完成后，不得切断任何设备的电源，需保持所有设备处于工作状态。
四、功能实现
智慧储藏系统由STC51系列单片机作为主控芯片，以及以下外接模块：LCD显示模块、矩阵按键模块、温湿度传感器模块、光照度传感器模块、二氧化碳传感器模块、Pm2.5传感器模块、火焰传感器模块、报警灯模块、风扇模块、通信模块。智慧储藏系统可在温湿度检测、光照度检测、Pm2.5检测、火焰检测等环境参数检测的基础上，实现仓储物品的自动搬运，以及通风、报警等功能。
任务一 单片机程序设计
1.设备开始运行，LCD显示“智慧储藏系统”。
2.按下矩阵按键“1”，进入功能一演示模式，此时LCD 屏增加显示“功能一”。驱动温湿度传感器测量温湿度并显示在LCD屏上。按下矩阵按键“*”，退出该功能，LCD屏幕清除所增加显示的“功能一”。
3.按下矩阵按键“2”，进入功能二演示模式，此时LCD 屏增加显示“功能二”。驱动二氧化碳传感器测量二氧化碳浓度并显示在LCD屏上。按下矩阵按键“*”，退出该功能，LCD屏幕清除所增加显示的“功能二”。
4.按下矩阵按键“3”，进入功能三演示模式，此时LCD 屏增加显示“功能三”。驱动Pm2.5浓度传感器测量Pm2.5值并显示在LCD屏上。按下矩阵按键“*”，退出该功能，LCD屏幕清除所增加显示的“功能三”。
5.按下矩阵按键“4”，进入功能四演示模式，此时LCD 屏增加显示“功能四”。驱动火焰传感器测量是否存在火焰并显示在LCD屏上。按下矩阵按键“*”，退出该功能，LCD屏幕清除所增加显示的“功能四”。
6.按下矩阵按键“5”，进入功能五演示模式，此时LCD 屏增加显示“功能五”。驱动光照度传感器测量光照度并显示在LCD屏上。按下矩阵按键“*”，退出该功能，LCD屏幕清除所增加显示的“功能五”。
7. 按下矩阵按键“6”，进入AGV小车物品检验模式，此时LCD屏增加显示“功能六”。智能AGV小车开机后，在智能小车控制器的液晶屏显示下面的信息，然后依次完成下列动作：
（1）参赛选手按下智能AGV小车控制器上的按键1，使智能小车进入二维码识别状态，然后参赛选手将物品的二维码放置在摄像头前，完成识别，液晶屏上显示物品的识别码。
（2）按下控制器上的按键2，保存物品的识别码。
（3）按下控制器上的按键3，使智能小车进入物品二维码校验状态，然后参赛选手将物品A的二维码放置在摄像头前，当扫描到二维码与已保存的识别码一致时，液晶屏第五行显示：“物品校验成功”；当扫描到二维码数据与已保存的识别码不一致时，第五行显示：“物品校验失败”。校验成功，LCD屏幕清除所增加显示的“功能六”，AGV小车进入物品搬运模式。
8.AGV小车物品搬运模式，在物品校验成功状态下，Pm2.5 超过阈值时，AGV小车搬运仓位1的物品至指定位置，AGV小车回至初始位置。
任务二 智能硬件管理软件开发
根据所提供的素材完成场景搭建，利用Python语言开发智能硬件管理软件，并将应用程序源码保存在u盘里面。
实现的具体功能如下：
1.页面显示储藏室内环境数据的实时采集。
2.可手动控制风扇的开关功能，设备开关状态将要和实训工位上的设备状态同步。
3.可手动控制报警灯的开光功能，设备开关状态将要和实训工位上的设备状态同步。
4.实现安防联动模式：当光照低于特定值时，打开报警灯,AGV小车搬运仓位1的物品至指定位置。

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