数控步进直流稳压电源的设计与制作样题

　　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。