NGHỀ ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

Đo, kiểm tra và lập trình thực hiện chức năng theo yêu cầu Sơ đồ khối của board mạch: Arduino Nano Hiển thị LCD 16x2 Nguồn 12VDC Thời gian thực DS1307 Mô-đun relay Thiết bị cần điều khi

HỘI THI TAY NGHỀ DẦU KHÍ LẦN THỨ V - NĂM 2017

NGHỀ ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

Thời gian: 360 Phút

Vũng Tàu, 2017

I Nội dung:

Thí sinh dùng board mạch in được Ban tổ chức cung cấp kèm theo sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lớp TOP, sơ đồ lớp BOTTOM, sơ đồ linh kiện để lắp ráp hoàn chỉnh board mạch sau đó kiểm tra, cấp nguồn và lập trình theo yêu cầu

Những kỹ năng đạt được cho mô-đun 1 là:

1.1 Lắp ráp và hàn được linh kiện trên board mạch

1.2 Đo, kiểm tra và lập trình thực hiện chức năng theo yêu cầu

Sơ đồ khối của board mạch:

Arduino Nano

Hiển thị LCD 16x2

Nguồn 12VDC

Thời gian thực DS1307

Mô-đun relay Thiết bị cần

điều khiển

Bàn phím ma trận 4x4

Chuông cảnh báo

II Hướng dẫn đối với thí sinh:

2.1 Thời gian: Thực hiện nội dung thi này tối đa trong 180 phút Gồm cả phần lắp ráp và lập trình

2.2 Dụng cụ, vật tư linh kiện:

- Thí sinh nhận đề thi mô-đun 1 gồm: sơ đồ nguyên lý, sơ đồ lớp BOTTOM, TOP, sơ

đồ bố trí linh kiện “phụ lục 1”;

- Thí sinh nhận được một board mạch in (PCB);

- Công cụ, dụng cụ, vật tư và linh kiện “phụ lục 2”;

- Cấp nguồn và điều chỉnh độ sáng LCD cho hiển thị ký tự rõ nét

- Viết chương trình hiển thị như sau:

Cấp nguồn board mạch hiển thị chuỗi ký tự theo hình sau:

Sau 3 giây xóa LCD và hiển thị:

Tên đơn vị: Hiển thị hàng 1 cột 1, viết tắt tên đơn vị chữ in

TS (tên thí sinh): Hiển thị hàng 2 cột 2, viết tắt họ với họ và tên 3 chữ Nếu 4 chữ trở lên viết tắt họ và chữ lót

Sau 3 giây tiếp theo xóa LCD và hiển thị:

2.3.2 Hiển thị thời gian trên LCD:

- Sau khi hiển thị nội dung cuối cùng thì sau 3 giây xóa LCD và hiển thị thời gian trên LCD như hình sau:

2.3.3 Cài đặt thời gian và điều khiển thiết bị:

a Cài đặt chỉnh giờ và ngày tháng:

- Nhấn phím “A” vào chế độ cài đặt giờ và ngày tháng, hiển thị thông tin LCD như sau:

Và sau 1 giây hiển thị giao diện cài đặt:

- Nhấn phím “C” chọn chế độ cài đặt: nhấn phím “C” số hiển thị cài đặt tăng 0 đến 7

Sau khi chọn chế độ cài đặt, bấm các phím số để cài đặt đúng giờ hiện tại Nhấn phím

“#” để lưu các giá trị đã cài đặt và trở về giao diện hiển thị ngày giờ

- Nhấn phím “D” nếu không cần lưu giá trị và trở về giao diện hiển thị ngày giờ

b Cài đặt giờ điều khiển mở hệ thống, thiết bị:

- Thiết bị đang ở chế độ hiển thị ngày giờ Nhấn phím “B” hiển thị:

- Một giây sau hiển thị:

- Nhấn phím “A” tăng số lần, nhấn phím “B” giảm số lần

- Nhấn phím “C” chọn chế độ cài đặt:

1 Cài đặt giờ

2 Cài đặt phút

- Nhấn các phím số cài đặt

- Nhấn phím “#” hiển thị chữ “OK” xác nhận và lưu giá trị cài đặt của một lần

- Nhấn phím “*” xem lại thời gian của các lần cài đặt

- Nhấn “D” thoát chế độ cài đặt giờ mở thiết bị và trở về giao diện hiển thị ngày giờ

c Cài đặt giờ tắt hệ thống, thiết bị:

- Thiết bị đang ở chế độ hiển thị ngày giờ Nhấn phím “C” hiển thị:

- Một giây sau hiển thị:

- Nhấn phím “A” tăng số lần, nhấn phím “B” giảm số lần

- Nhấn phím “C” chọn chế độ cài đặt:

1 Cài đặt giờ

2 Cài đặt phút

- Nhấn các phím số cài đặt

- Nhấn phím “#” hiển thị chữ “OK” xác nhận và lưu giá trị cài đặt của một lần

- Nhấn phím “*” xem lại thời gian của các lần cài đặt

- Nhấn “D” thoát chế độ cài đặt giờ tắt thiết bị và trở về giao diện hiển thị ngày giờ

d Điều khiển cảnh báo và đóng mở thiết bị ngoại vi:

Sau khi đã cài đặt và lưu giờ mở/tắt thiết bị ngoại vi thì thiết bị điều khiển đang ở trạng thái hiển thị ngày giờ sẽ điều khiển relay như sau:

- Khi thời gian thực bằng giá trị cài đặt mở thiết bị ngoại vi thì thiết bị điều khiển sẽ điều khiển kích hoạt relay

- Khi thời gian thực bằng giá trị cài đặt tắt thiết bị ngoại vi thì thiết bị điều khiển sẽ điều khiển ngắt relay

III Tiêu chí lắp ráp mạch và thang điểm

TT TIÊU CHÍ tối đa Điểm thực hiện Điểm Ghi chú

1 Lắp ráp và hàn linh kiện trên board mạch in 30

1.1 Khối LCD: LCD, VR1, VR2, U9, U10 5

1.2 Khối nguồn và vi điều khiển Arduino: Đô mi nô U8, U12, U13, U14, U11, R4, LED1, Arduino nano 10

1.3 Khối thời gian thực, bàn phím: U2, U6 5

1.4 Khối relay, chuông cảnh báo: U3, U4, U5, R1, OP1, R2, R3, Q1, RL1, U7 10

2 Độ chắc chắn linh kiện và chất lượng mối hàn 10

2.1 Linh kiện không bị lệch, đúng chiều, vị trí

(lỗi 1 linh kiện trừ 0,5 điểm) 5

2.2 Mạch sạch sẽ, mối hàn đủ chì, sáng bóng (lỗi 1 linh kiện trừ 0,5 điểm) 5

3

Cấp nguồn không ngắn mạch, điều chỉnh được

điện áp nguồn 5VDC (lắp ráp hoàn thiện, đầy đủ

các linh kiện)

5

4 Lập trình thực hiện chức năng mạch 50

4.1 Hiển thị được các tiêu đề trên LCD đúng theo yêu cầu 5

4.2 Hiển thị được thời gian thực trên LCD: giờ, phút, giây, ngày, tháng, năm, thứ 10

4.3 Lập trình được chức năng hiển thị và cài đặt được thời gian thực 10

4.4 Lập trình được chức năng hiển thị và cài đặt được thời gian mở thiết bị ngoại vi 10

4.5 Lập trình được chức năng hiển thị và cài đặt được thời gian tắt thiết bị ngoại vi 10

4.6 Điều khiển được relay 5

4 An toàn, vệ sinh công nghiệp 5

PHỤ LỤC 1: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

A1 1A2 2A3 3A4 4A5 5

U2

DS1307

SDA SCL

A1 1A2 2A3 3A4 4A5 5A6 6A7 7A8 8

A1 1 A2 2 A3 3

U3

CHUONG BAO GND

OUT

RELAY

OUT K1

K2 K3 K4

K5K6K7K8 RELAY

SCL SDA

VSS 1VDD 2

VORS 34 R/WE 56 DB0 7DB1 8DB2 9DB3 10DB4 11DB5 12DB6 13DB7A 1415

LED1 LED GND

U12

5V-EX

GND

5V 5V

VR1 10K

5V_OUT

GND

D4 D5 D6 D7

GND

RS E

RS

E D7 D6 D5 D4

A1 1 A2 2 A3 3

5V_EX

1 2

3 4

5 RL1

Relay 10A/12V 1

5 6 OP1

4N35

330 R1

5V_OUT

10K R2

10K R3

12V

GND

GND

A1 1 A2 2

U9

HEADER 8

A1 1 A2 2 A3 3 A4 4 A5 5 A6 6 A7 7 A8 8

U10

HEADER 8

A 1

U15 jump

A 1

U16 jump

A 1

U17 jump

A 1

U18 jump

Sơ đồ lớp TOP

Sơ đồ lớp BOTTOM

Sơ đồ bố trí linh kiện:

PHỤ LỤC 2: CÔNG CỤ, DỤNG CỤ, LINH KIỆN CHO 1 THÍ SINH

TT TÊN THIẾT BỊ, VẬT TƯ SỐ LƯỢNG ĐƠN VỊ GHI CHÚ

9 Kìm cắt linh kiện 1 cái

TT TÊN THIẾT BỊ, VẬT TƯ SỐ LƯỢNG ĐƠN VỊ GHI CHÚ

14 Đô mi nô 2 chân loại lớn 4 cái

15 Cổng nguồn 3 chân, cắm jack adaptor 1 cái

16 Nguồn adaptor 12VDC, 2A 1 cái

17 Đèn led 220AC kèm theo chui lắp 1 cái

18 Dây điện 2 sợi, 220VAC 2 mét

19 Phích cắm 2 chân 1 cái

20 Mica trong 5mm, kích thước 30x30cm, có thiết kế theo yêu cầu 1 Tấm

22 Đế gắn 4 góc board mạch 8 cái

23 Hàng rào loại thanh 40 chân/1 cây 4 cây

24 Hàng rào loại lỗ, loại cắm hàng rào thanh (40 chân/1 cây) 2 cây

25 Thiếc hàn loại 0.6mm 5 Cuộn Loại tốt 1 cuộn 0,5kg

26 Băng keo 2 mặt loại tốt 0,5 m

MÔ-ĐUN 2

THIẾT KẾ VÀ VẼ MẠCH IN TRÊN

MÁY TÍNHThời gian: 180 phút

I Nội dung:

Thí sinh dùng máy tính đã cài đặt phần mềm Altium Designer Winter 09 để thiết

kế và hoàn thiện sơ đồ nguyên lý, sơ đồ mạch in theo yêu cầu đề thi

Mô-đun “Thiết kế và vẽ mạch” kiểm tra kỹ năng của thí sinh về:

1 Kỹ năng thiết kế, xây dựng sơ đồ nguyên lý và thiết kế mạch trên máy tính

2 Kỹ năng bố trí và thiết lập các thông số linh kiện hợp lý trên board mạch in

II Hướng dẫn đối với thí sinh:

1 Thời gian: Thực hiện nội dung thi này tối đa trong 180 phút

2 Thiết bị thực hiện:

- Thí sinh nhận đề thi mô-đun 2 bao gồm: danh mục và linh kiện thiết kế cho các

khối, sơ đồ nguyên lý chưa hoàn thiện, máy tính bàn

3 Nhiệm vụ:

- Thí sinh kiểm tra các thiết bị, sơ đồ nhận được từ ban tổ chức, thực hiện thiết kế

và vẽ mạch trên máy tính sau đó chuyển qua sơ đồ mạch in 2 lớp

3.1 Yêu cầu về sơ đồ nguyên lý:

 Thiết kế các khối ẩn (KHỐI 1, KHỐI 2, KHỐI 3, KHỐI 4, KHỐI 5)

 Tạo 1 project lưu vào máy tính theo đường dẫn: D:/tên thí sinh, đơn

vị /tên file project

 Thực hiện thiết kế sơ đồ mạch nguyên lý đầy đủ trên máy tính khổ giấy A3 (gồm có khung bao, sơ đồ nguyên lý mạch, khung tên)

3.2 Yêu cầu về board mạch in PCB:

 Kích thước board mạch: Chiều dài x chiều rộng = 16x10 (cm)

 Kích thước các đường mạch tín hiệu tối thiểu là 0,3 (mm), đường nguồn (+12VDC, +5VDC, GND) tối thiểu là 0,7 (mm), 220VAC tối thiểu 1mm

 Khoảng cách giữa 2 đối tượng trên board tối thiểu là 0,3 (mm)

 Phủ đồng lớp BOTTOM và có liên kết với GND

 Kích thước lỗ khoan, PAD theo kích thước linh kiện thực tế được ban

tổ chức cung cấp

III Thang điểm

Điểm thực hiện

GHI CHÚ

2.2

Tiêu chuẩn linh kiện: thẫm mỹ, đúng kích

thước, pad và lỗ khoan đúng theo tiêu chuẩn

Sắp xếp tên và giá trị linh kiện một cách khoa

học, rõ ràng, thẩm mỹ, board mạch đi dây

hoàn thiện

5

PHỤ LỤC 3: DANH MỤC VẬT TƯ LINH KIỆN

TT TÊN THIẾT BỊ, VẬT TƯ SỐ LƯỢNG ĐƠN VỊ GHI CHÚ

PHỤ LỤC 4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG HÓA DÙNG ARDUINO

Thí sinh: Nguyễn Văn A Đơn vị:

Khối 2 Kết nối một IC EEPROM 24C04 với Arduino theo chuẩn

I2C

Khối 3 Hiển thị 2 Led 7 đoạn giao tiếp SPI với Arduino

Khối 4 Điều khiển đóng mở

2 động cơ 220VAC dùng triac

Khối 5 Điều khiển một động

cơ bước 5 dây 12VDC

SW1 SW

R43 10K 5V

GND

SW2 SW

R44 10K 5V

GND

SW2 2

SW3 SW

R45 10K 5V

GND

SW3 2

SW4 SW

R46 10K 5V

GND

SW4

1 3 J1

Power Jumper

PEX5V 5V PUSB5V

Q1 C1815

D1

R1 10K

+DC -DC 1 2

JDC1

12VDC

Q3 H1061

Q2

5K

C2 104 10uf

C1

GND

GND

4.7uF C3 R4 Q4 C1815

R5

R6 0.47/2W

100uF C4 R8 330

R3 10K

R2 4.7k

L1 LED

R10 330

R9 330

PEX5V

PHẦN HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ CÁC KHỐI ẨN

1 Khối 1: Thiết kế mạch kết nối mô đun Bluetooth HC05

Linh kiện cho khối 1 gồm:

Mô đun Bluetooth

Linh kiện cho khối 2 gồm:

Tên linh kiện Số lượng Đơn vị Hình ảnh và sơ đồ chân

Led 7 đoạn loại anot

Linh kiện cho khối 4 gồm:

f 9 g 10 e

2

c 4

DP 5

Yêu cầu: lựa chọn linh kiện hợp lý để thiết kế mạch điều khiển 2 động cơ

220AC dùng chân D3, D5 arduino

Linh kiện cho khối 6 gồm:

Yêu cầu: thiết kế mạch điều khiển động cơ bước 5 đầu dây, dùng các chân

digital của arduino điều khiển