数控步进直流稳压电源的设计与制作样题

2010-11-21 23:21:28

  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)

  题目: 数控步进直流稳压电源的设计与制作

  一、任务

  按所附原理图(图6)完成部分电路设计,制作一台数控步进直流稳压电源。

  1.分析电路工作原理,完成“电路设计区”的电路设计。

  2.利用Protel99SE软件绘制全电路图,并按要求设计PCB。

  3.利用组委会提供的机箱完成简单的结构设计,包括变压器、电路板、按键、LED的安装及机内走线的规划。

  4.完成电路组装及调试。

  5.完成整机的安装与调试,使其达到规定的技术指标。

  6.编写设计文件、生产工艺文件、产品说明书。

  二、功能要求与技术指标

  1.功能要求

  ⑴ 通过“+”、“-”键步进调整输出电压,可调范围为0~+12V,步进幅度为0.5V。

  ⑵ 输出电压和电流值通过4位LED显示,显示精度分别为0.1V和0.01A。

  通过“F1”键实现电压/电流显示切换,开机默认显示电压,按“F1”转换为显示电流,再按“F1”转换为显示电压。4位LED末位显示单位,电流显示“ ”,电压显示“ ”。

  ⑶ 过流保护与报警功能。

  2.技术指标

  ⑴ 交流输入电压范围:220V±10%

  ⑵ 输出电压范围:0~+12V

  ⑶ 输出电流范围:0~1A

  ⑷ 输出纹波电压:<10mV(输出电压为10V,输出电流为500mA时测得)

  ⑸ 过流保护动作电流:1.1 A

  三、技术文件要求

  1.设计文件

  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(执行《中华人民共和国电子行业标准SJ/T10320-92》)

  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。

  3.产品说明书

  包括:产品概述、技术参数、面板及操作说明、使用注意事项等。

  四、赛题说明

  1.关于电路元件及部分电路的说明

  ⑴ 除电路设计区外的元件在比赛开始时发放给参赛者。

  ⑵ 电路设计区所需元件由参赛者向组委会申请。

  ⑶ U6、R20、R21、LED2、D12、LS构成过流指示及声音报警电路,蜂鸣器LS为5V供电,过流时发出连续鸣音。

  ⑷ R18、R19、RP3、D11、C23、C24构成D/A转换器基准电压源电路,根据电路设计情况可取消。

  2.关于电路设计的说明

  ⑴ 限定使用使用AT89S52、ATmega16、PIC16F877三种微控制器,开发工具应为通过计算机串口连接的在线下载器(参赛者自备)。

  ⑵ 电路设计区的电路可以使用U5中未用的运放。

  ⑶ 键盘、LED显示部分使用组委会提供的成品电路板,通过图1所示的接插件与主电路板连接,要求参赛者测绘原理图,在此基础上进行设计。

  ⑷ F2键作为备用键,可在扩展软件功能时使用。

  ⑸ 可以利用微控制器自带的A/D转换器替代ADC0809。

  3.关于PCB设计的说明

  ⑴ 电路板尺寸不超过15×10cm,在四角的1×1cm处设计Φ3.2的安装孔。

  ⑵ 贴片元件区元件全部为0805封装。

  ⑶ J1、J2、J3处使用图1所示的连接器,引脚数分别为3、2、2Pin。

  ⑷ FU2、FU3、FU4使用图2所示的保险管座,直接安装在PCB上。

  ⑸ U1、U2、U3采用图3右边所示的散热器,T1采用图3左边所示的散热器,要求安装在PCB板上,器件与散热器之间用M3螺丝压紧。

  ⑹ 电源指示灯LED1使用图4所示的接插件(2Pin)连接到机箱面板上。

  ⑺ 按键板、显示板与主电路板之间采用图4所示的接插件连接。

  5.整机安装说明

  组委会提供类似图5所示的机箱,按键电路板、LED数码管电路板、电源开关、指示灯、电源输出端子可以固定在前面板上,输入保险座、电源插头可固定在后面板上,底板为多孔网板。参赛者自行规划,将变压器、电路板安装在机箱内,完成各部分之间的连线,应美观、规范。

  5.创新与拓展

  ⑴ 创新与拓展限定在电路设计区硬、软件的优化。

  ⑵ 硬件设计方面的创新应是在不使用新的专用器件的前提下,使电路更简洁,性能提高。