河北省2021年職業(yè)院校“電子產(chǎn)品設(shè)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(chǎn)品設(shè)計及制作”(高職組）技能大賽

賽項樣題

題目：智能溫控儀的設(shè)計及制作

1.競賽任務(wù)

按賽題要求，利用所發(fā)的技術(shù)資料、元器件及器材完成智能溫控儀的設(shè)

計、裝調(diào)和技術(shù)文檔編寫任務(wù)，進(jìn)行STM32F103VET6單片機(jī)的軟件設(shè)計，

完成智能溫控儀的設(shè)計及制作。單片機(jī)型號：STM32F103VET6-LQFP100，

下同。比賽總時長為6小時。

1.1根據(jù)所給的技術(shù)資料分析智能溫控儀的工作原理和功能要求；

1.2根據(jù)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(jù)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(wù)，根據(jù)下

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

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

求；

1.5完成智能溫控儀的功能調(diào)試，使其達(dá)到規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，實現(xiàn)智能溫控儀的

正常工作。

2功能要求與技術(shù)指標(biāo)

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(fēng)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(cè)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(fēng)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(diào)理電路、微處理器（STM32F103VET6-LQFP100）、

液晶顯示與鍵盤電路及直流電機(jī)驅(qū)動電路等組成。

2.2.1電子設(shè)計工藝

1.任務(wù)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(guān)下發(fā)資料在U

盤“PCB設(shè)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(wù)以0分計入總成績。

2.比賽內(nèi)容及要求

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

功能電路原理圖中標(biāo)號為U4的元器件封裝需要選手根據(jù)下發(fā)的數(shù)據(jù)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(jù)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(wù)以0分計入總成績）完成PCB設(shè)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(dú)立設(shè)置間距為7mil），最小線寬7mil，過孔最小孔徑15mil，過孔最

2

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(cè)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(wù)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(rèn)單，裁

判依據(jù)確認(rèn)單進(jìn)行確認(rèn)；

（5）各參賽隊完成的文件需要將自行設(shè)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(diào)工藝

1.任務(wù)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(shù)資料（電

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

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

根據(jù)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(diào)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(shè)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(diào)

參賽隊員須按照典型電子產(chǎn)品裝配工藝要求進(jìn)行功能電路裝配。根據(jù)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(jī)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(fù)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(dāng)引起的后果

3

由選手自行承擔(dān)。

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

位號圖，分析電路原理后排除設(shè)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(hù)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(yīng)發(fā)出藍(lán)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(lán)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(yīng)能輸出+5V，且發(fā)

光二極管D5應(yīng)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(shè)備，根據(jù)下發(fā)的故障排除板原理圖、位號圖及元

器件清單，獨(dú)立排除印制板中設(shè)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(wù)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(quán)決定酌情扣分。

圖2故障電路板示意圖

3.比賽內(nèi)容

（1）元器件檢測

參賽隊員須參照閱讀物料清單進(jìn)行元器件的辨識、清點(diǎn)和檢測。元器件種類

包括：待焊電路板、驅(qū)動芯片等。

（2）功能電路裝調(diào)及提交

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參賽隊員須依據(jù)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(chǎn)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(jī)的

裝配及調(diào)試。

（3）故障排除及提交

選手完成電路板中已設(shè)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(jīng)現(xiàn)場裁判在故障電路板中標(biāo)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(wù)描述

根據(jù)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(guān)功能。

2.比賽內(nèi)容

根據(jù)任務(wù)要求編寫代碼，調(diào)試后下載至MCU中，實現(xiàn)相關(guān)功能。

1）開機(jī)顯示

開機(jī)后在液晶顯示屏上顯示“電子產(chǎn)品設(shè)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(shè)

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(shè)定功能

通過按鍵調(diào)節(jié)預(yù)設(shè)溫度值T1，啟動控制功能，當(dāng)工件實際溫度小于T1時，

啟動功率電阻加熱；當(dāng)工件實際溫度大于T1時，啟動風(fēng)扇散熱，將工件的溫度

快速地控制在所設(shè)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(nèi)，當(dāng)達(dá)到T1時產(chǎn)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(shè)計、智能溫控儀的裝調(diào)和智能溫控儀軟件的編寫，

參賽隊在設(shè)計及制作時可分步完成以上各項內(nèi)容。

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3.評分標(biāo)準(zhǔn)

序號評分項目知識、技能點(diǎn)比例（%）

操作規(guī)范、環(huán)境清潔、安全用電團(tuán)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(chǎn)“5S”原則。

2電子設(shè)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(jī)安裝布局與接線工藝

3電子裝調(diào)工藝45

及故障診斷與維修。

4任務(wù)與功能驗證根據(jù)競賽任務(wù)書要求，完成電子產(chǎn)品的功能。