2009年全国职业院校技能大赛高职组电子产品设计及制作项目

2009年全国职业院校技能大赛高职组“电子产品设计及制作”项目竞赛试题（样题）竞赛题目：超声测距仪的设计与制作任务要求：按所附原理图及提供器件完善设计并制作一台超声测距仪。1. 设计制作5V稳压电源模块；2. 设计完善超声测距仪控制电路并编写相关程序；3. 制作超声测距仪电路板；4. 安装前后面板及内部电路；5. 调试整机使其达到规定的技术指标；6. 编写技术文件、生产工艺文件、产品说明书。超声测距仪功能要求与技术指标1. 该产品由220V交流电直接供电；2. 该产品由超声波传感器实现距离的测量；3. 该产品由数码管显示距离测量结果，显示结果单位为米；4. 该产品由蜂鸣器的缓急鸣叫指示距离的远近；5. 该产品测距基本指标应在0.31.5m，发挥指标为0.15m ；6. 该产品在有效测距范围内测量误差应10cm，发挥指标1cm 。超声测距仪原理图说明1. 超声测距仪原理图请见原理图文件（超声测距仪原理图.sch）2. 采用7805设计制作+5V稳压电源；3. 电位器和标注带有“*”号的元件参数由参赛选手自行调整，以得到最佳的工作效果；（建议超声发送频率为40kHz）4. 单片机管脚分配及其外围电路设计由参赛选手完成；5. 参赛选手可以适当创新发挥，添加某些元件提高工作性能，或者修改某些电路以得到更好的效果。超声测距仪PCB设计要求1. 产品外壳和+12V稳压电源由竞赛组委会提供（本样题不提供具体参考样本，以保证一般性，请参赛队自行选定）2. 采用双面板布线，电路结构紧凑，元器件布局合理；3. 距离显示电路部分要求采用贴片封装元件实现；4. 数码管、超声传感器位置应根据面板合理分析、全面考虑；5. 电源接口插座应根据外壳和+12V稳压电源接口封装设计；6. 对于元件参数、可调器件功能和模块接口说明，应在丝网印刷层予以标注；7. 超声传感器、插座、散热器等应进行准确测绘，建立专用封装；8. PCB板规格与大小根据所提供的产品外壳进行合理设计；9. 根据所提供的产品外壳预留安装孔。文档撰写要求文档撰写主要包括下列内容，具体格式可以参考工艺文件格式示例.doc1. 技术文件包括：原理说明（包括电路图、电路框图、电路参数）、程序流程图、程序清单、印刷电路板图等。2. 生产工艺文件包括：主要的生产工艺流程、元器件清单、连线图（表）、调试工作单卡等。（执行中华人民共和国电子行业标准SJ/T10320-92）3. 产品说明书包括：产品概述、技术说明、安装说明、面板及使用说明、注意事项等。评分细则一级指标比例二级指标比例三级指标比例PCB设计赛段30%局部电路原理设计(包括计算机编程)10%单片机控制电路设计(电路原理图)5%单片机程序设计(程序清单)5%PCB绘图18%PCB板规格和大小符合要求2%采用双面板布线2%无飞线2%数码管位置和封装符合要求2%超声传感器位置和封装符合要求2%电源插座和散热器位置和封装符合要求2%贴片元件区无非贴片元件2%丝印层标注准确2%根据外壳封装预留安装孔。2%制板工艺文件2%印刷电路板生产工艺文件2%装焊调试赛段30%装配焊接质量15%焊接质量-非贴片焊接（2%）-贴片焊接（3%）5%装配质量-元器件装配（5%）-外壳装配（5%）10%功能指标调试15%超声波发送接收功能-最小距离（2%）最小距离小于0.3米（1%）最小距离小于0.1米（1%）-最大距离（2%）最大距离大于1.5米（1%）最小距离大于5米（1%）-测距准确度（4%）测量误差小于0.1米（1%）测量误差小于0.05米（1%）测量误差小于0.02米（1%）测量误差小于0.01米（1%）-可重复性（2%）10%距离显示功能-显示亮度（1%）-显示的稳定性（2%）-显示的刷新频率（2%）5%报警功能-有报警（1%）-有缓急（2%）-缓急鸣叫与距离远近呈明显的线性（2%）5%技术文件部分20%工艺文件编制20%程序流程图4%工艺流程4%元器件清单4%调试工作单卡4%产品说明书4%答辩10%PPT描述2%产品综合介绍2%回答问题8%电路原理、结构设计、功能分析、调试过程、产品性能、人性化设计、应用及拓展构思8%拓展创新10%功能设计5%具有新的功能或者对当前功能有新的改进5%工艺分析5%采用先进的工艺手段或者人性化工艺设计5%总计100%元器件说明1. 超声波传感器超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频 率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。因此超声波检测广泛应用在工业、国防、生物医学等方面以超声波作为检测手段，必须产生超声波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波传感器，习惯上称为超声换能器，或者超声探头。 超声波探头主要由压电晶片组成，既可以发射超声波，也可以接收超声波。小功率超声探头多作探测作用。它有许多不同的结构，可分直探头（纵波）、斜探头（横波）、表面波探头（表面波）、兰姆波探头（兰姆波）、双探头（一个探头反射、一个探头接收）等。（具体参数和性能，应等待竞赛组委会采购后确定，参考器件如图1-1所示）图1-1超声波传感器2. CD4511七段译码/驱动器4511，引脚排列如图2-1所示。其中A、B、C、D为 BCD 码输入，A为最低位。LT为灯测试端，加高电平时，显示器正常显示，加低电平时，显示器一直显示数码“8”，各笔段都被点亮，以检查显示器是否有故障。BI为消隐功能端，低电平时使所有笔段均消隐，正常显示时， B1端应加高电平。另外 4511有拒绝伪码的特点，当输入数据越过十进制数9(1001)时，显示字形也自行消隐。LE是锁存控制端，高电平时锁存，低电平时传输数据。ag是 7 段输出，可驱动共阴LED数码管。图2-1七段译码/驱动器45113. 共阴极数码管七段数码管是由a、b、c、d、e、f、g七个LED组成，其引脚说明如图3-1所示。通过使不同的LED组合发光，达到数字和字母的显示效果，如图3-2所示。一般的LED额定电压为直流2.7V左右，因此我