高校电子设计与制作技能比赛操作技巧探索

马志新

（甘肃能源化工职业学院电气工程系，甘肃 兰州 730000）

0 引言

高校电子设计与制作技能比赛中电路板焊接完毕要编程及下载程序，之后接通电源调试或测试，看负载比如扬声器、交直流继电器、发光二极管、电机的动作情况，测一些特殊点的电压，电流的数值。由于电子设计与制作技能比赛中所用电子元件个头比较小，操作者在焊接或连接电路时要不断分析、对照电路原理图，既要动脑，又要用到尖嘴钳、斜口钳、镊子、数字万用表、电烙铁、螺丝刀等工具，还要用到数字示波器、频率计、函数信号发生器、毫伏表等设备。既有脑力劳动，又有体力劳动，辛苦程度可想而知。指导教师对学生的平时训练，应该从以下几个方面进行。

1 电路图纸的识别

电子设计技能试卷都有被焊接电路的电路原理图，要完成整个操作看懂图纸是关键。一般说，被装配的电路板有给整机供电的电源部分、信号部分组成。要看懂图纸，就要将电路原理图与电子技术理论课对应起来，将整张电路图依据电路功能分为若干组成部分，分析每个组成部分各主要元件的作用，还要分析整机的信号处理流程，弄清楚信号从哪儿输入，做什么方式的处理，从哪儿输出，输出信号又到哪儿去。只有将整个电路图看懂了，分析出整机信号的回路在操作时才能有的放矢。

2 电子元器件的检测与甄别

电子设计技能比赛中，所给元器件一般比试题元件列表中元件的数目要多20%左右，选手在参赛时首先要做元件的识别和检测。电阻元件的检测，要从电阻体上标注的阻值和实测值及允许差值入手，用数字万用表欧姆档测量电阻器的实测值，再看它的标称阻值，二者之间的差值要符合允许误差，这样电阻检测才是合格的[1]。电容元件在电路中有存储电荷之功能，识别时要分清它是有极性的还是无极性的。测量时一般用数字电容表测量它是否短路、开路、漏电、击穿。短路就是2个极板直接连到一块儿，无存储电荷功能。开路就是直接无电容的功能，漏电就是存储电荷功能降低。半导体二极管要根据PN结的单向导电性来检测。晶体三极管要测量出它的极性是NPN还是PNP,在实验室测量时，可以使用晶体管特性测试仪测输出输入关系特性曲线，电子设计实训测量时，将数字万用表打到二极管档位，取元件的2个电极，正反测2次，看2个电极之间是PN结还是呈现高阻状态。电感元件、输入输出变压器，要测里边的线圈通不通，一般将数字万用表调于蜂鸣器档位测线圈通断。对有些贴片电容元件，只能准备数字电容表等设备，进一步检测。

3 电路板的焊接

电路板上有丝印层，将每个元件的标识符号和轮廓都印在上面了，将经过检测的各元件依据丝印层上的标志对应元件明细表中的编号和标称值装插在电路板上，先装插体积小高度低的元件，再装插大元件。焊接加锡前先处理好烙铁头，电烙铁不论是内热式还是外热式，烙铁头前端都要加锡[2]，使烙铁头均匀地沾上一层焊锡，否则烙铁头容易“烧死”。对于“烧死”的烙铁头，先要用锉刀轻轻修整，将氧化层除掉，然后通电加热加锡，同时加松香，反复多次，直到烙铁头上均匀地沾上锡为止。元件装插好后，左手拿焊锡丝，右手拿烙铁，焊锡丝和烙铁头在焊盘处相遇，焊锡融化后会在焊盘上形成焊点。先焊接电子元件，再装配整机的其他支架、电机、传感器等部分。

4 电路板故障的排除

自己动手组装的电路板，经常出现的错误有(1)元件张冠李戴，比如将100欧姆和100千欧的电阻接反；(2)焊盘处断开，再用焊锡盖上不易察觉；(3)二极管三极管引脚接错；(4)电源极性接反；(5)输入输出变压器接反或同一个变压器原次边接错；(6)线圈焊接时头上的绝缘漆没处理不导电；(7)电烙铁头没处理好导致电路板上有虚焊点存在；(8)电路板上人为的设置一些开路故障，对于此类故障，一般通电测试，看主要元件的供电情况来判断电源通不通，不通的话，整机不供电，找出断点，用导线连接即可。

5 电路板测试

电路板制作完成后，需要通电试验，看电路板上的负载是否动作，或用示波器、万用表、扫频仪、频率计等设备测电路的输出，看是否有正常的输出电流和电压。或看输出信号的波形、频率是否正常或在正常值之内[3]。因此，对于电路板的测试，选手首先要掌握各种电子测试设备的连接和调试方法，其次要找准测试点和接地点，测试完之后要会读数和记录，不懂被测量的单位也是不符合要求的。整个测试过程需要选手思想高度集中，连接好测试设备后，一边动手调有关电位器或短路帽，一边看仪器的显示屏或负载的现实情况。平时电子设计实训内容的实施，经常和理论课《电子技术》联系较密切，有部分同学因为理论课程较差，所以在实训实施中会产生一些错误，对此老师要加强指导。

6 单片机编程

电子设计与制作技能比赛有时候就是叫选手先制作一块单片机，然后编程，下载，使该单片机能完成特定的工作，比如驱动发光二极管按照一定规律发光等。只要参赛选手学会C语言，理解它的语法和算法，懂一些电工基础、模拟电子电路、数字电子电路的基础知识，并运用于单片机编程和对负载的驱动中，就已经具备操作单片机的能力了。单片机有很多种，8bit、16bit、32bit，选手在选择开发板时，最好从使用8bit单片机开始，逐次增加难度。还得有一些电子元器件的一定的硬件知识。理解普通二极管的导通条件，理解三极管NPN型和PNP型的驱动电平是低电平有效还是高电平有效。理解电压、电位、电流、电阻、接地点等基本概念。还要能看懂单片机电路原理图，弄清楚单片机开发板的I口、O口、串口的硬件的位置和编号等，掌握ASCII码字符与0-255之间的数字在A/D转换和D/A转换时的一一对应关系[4]，并学会利用串口进行下载调试。还需要借助于一定的工具比如数字万用表、数字示波器来测信号电压、测信号波形，通过具体数字和波形分析自己所编程序是否达到题目要求。

7 电路板测绘

电路板的测绘，是指考试主办方给考生给了一块现成的已经焊接好电路板，让考生看元件的引脚及印制导线的走向和连接关系，绘制出这块电路板的电路原理图。在这个项目中，考生先要直接识别电路板上的元器件的名称，对于根据型号直接识别不出的元器件，可以借助数字万用表进行测试，先分清这个元件是纯电阻的还是半导体材料制成的，将元件识别后，以主要的晶体管或集成电路为中心[5]，看它的每一个引脚对外连接的下一个元件是什么，分析它们的连接关系，继续向外扩展，直到把所有元件的连接关系都搞清楚，就能绘制出该电路板的电路图，学生首先要对电子技术课程中的基本电路要背诵的十分熟练，结合平时训练中要经常看不同的电路图，对电路和元器件有一定的认识和理解才能完成好此项工作，冰冻三尺非一日之寒，做好这个项目要经过长时间不断刻苦训练才能达到预期目标。

8 ALTIUM DESIGN软件的使用

ALTIUM DESIGN是电子线路CAD软件，主要可以完成电路原理图绘制和PCB板设计工作[6]。在平时训练中学生要多练，背诵各种电子元件的英文名称和元件封装，背诵各电子公司的元件库名称，熟悉软件，熟练掌握各种技能和技巧，掌握各快捷键的作用，还要非常精通windows操作系统关于新建文件夹，给文件夹改名，设置文档的保存路径等基本知识。电子设计技能比赛中，得分比重较大的是原理图绘制和PCB板设计2个模块，在平时训练中，要分别实施，原理图绘制是PCB板设计的基础。

9 结语

职业院校电子设计与制作技能比赛中，各种操作技能都比较零碎但又不缺乏连贯性，需要选手眼观六路耳听八方尽量集中精力认真对待，才能稳操胜券。在平时训练中学生要多背诵、多总结经验、多做笔记、多练习才能做到熟能生巧。为了拓宽视野，还可以找一点关于家用电器维修的书籍，看一看元件的测量方法，读懂书中所载整机原理图之后还要举一反三、触类旁通，背诵通识电路，将识图方法用到电子设计技能比赛中。在比赛时刻，要时刻保持清醒的头脑，沉着冷静，认真对待，才能考出好成绩，不辜负学校和老师的培养，为下一步走上工作岗位打好基础。