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电子产品设计及制作赛项样题2017年江苏省职业院校技能大赛“电子产品设计及制作”赛项样题题目:金属探伤仪的设计及制作1竞赛任务按赛题要求,利用所发的技术资料、元器件及器材完成金属探伤仪的设计、装调和技术文档编写任务,进行Cortex-M3系列STM32F103处理器的软件设计,完成金属探伤仪的设计及制作。根据所给的技术资料分析金属探伤仪的工作原理和功能要求;根据赛题所给的金属探伤仪原理图和印刷线路板约束条件,利用AltiumDesigner软件或Prorel软件绘制金属探伤仪的印刷线路板图;根据赛项所提的原理图完成印刷线路板的元器件布局和焊接任务;完成金属探伤仪的功能调试,使其达到规定的技术指标,实现金属探伤仪的正常工作;完成STM32F103处理器软件的编写,使金属探伤仪达到规定的功能要求;编写设计文件:包括电路原理图、印刷线路板图、系统框图、程序流程图和程序清单;编写工艺文件:包括工艺流程图、元器件清单、电气安装连接图(表)、调试工作单和仪器仪表明细表;编写产品使用说明书;2功能要求与技术指标原理说明当载有交变电流的检测线圈靠近金属工件时,由于线圈磁场的作用,工件中将会感生出涡流,涡流的大小与工件中的缺陷有关,而涡流产生的反作用磁场又将使检测线圈的阻抗发生变化。因此,在工件形状尺寸及探测距离等固定的条件下,通过测定探测线圈阻抗的变化,能够判断被测工件有无缺陷存在。图1磁场线圈与涡流磁场磁场线圈与涡流磁场相互作用的示意图如图一所示。160本赛题金属探伤仪的被测工件如图二所示,为一块160mmx160mm的铁板。在图中的方格交叉点上随机分布有若干个圆孔,用于模拟工件上的缺陷。方格间距为20mm。160图2被测工件结构示意图被测工件安装于二维运动机构上,能够使探测线圈(电涡流传感器)与被测工件在X与Y两个方向上产生相对运动。在X与Y两个方向均安装有位移传感器,以探测被测工件上的缺陷数量与分布位置。功能实现金属探伤仪要求能实现对被测工件缺陷的自动检测。金属探伤仪由位移传感器、电涡流传感器、信号调理电路、A/D转换电路、微处理器(STM32)、液晶显示与键盘电路、直流减速电机驱动电路等几部分组成。印刷线路板的绘制根据赛题所给的金属探伤仪原理图和印刷线路板约束条件,利用AltiumDesigner软件或Prorel软件绘制金属探伤仪的印刷线路板图,线路板设计须采用双层板。部分印刷线路板图已经绘制完成,参赛队只需完成剩余部分的线路板图即可。线路板约束规则要求:最小间距8mil,最小线宽10mil,过孔最小孔径15mil,过孔最小直径30mil。参赛队所绘制的金属探伤仪印刷线路板电子稿采用光盘刻录的形式一式贰份上交,上交时间为比赛结束后。金属探伤仪的功能要求金属探伤仪由二维运动机构组成,其机构如图3所示。被测工件(铁板)探测线圈(电涡流传感器)X轴电容式位移传感器Y轴电容式位移传感器Y轴驱动电机X轴驱动电机图3二维运动机构外形图要求金属探伤仪实现如下功能:(1)开机显示开机后在液晶显示屏上显示“电子产品设计及制作”,可用“p、q、t、u”四个按键控制探测线圈的“Y上移、Y下移、X左移、X右移”,按下回车键后进入测试界面。(2)测试界面检测坐标:□□□x□□□探头坐标:□□□x□□□探头状态:¢/□缺陷数量:□个测试界面如图4所示,其中检测坐标为定点检测时可设定的