无叶风扇控制器的设计与制作430.doc

2013年全国职业院校技能大赛（高职组） “电子产品设计及制作（电力电子技术）”项目竞赛样题 题目:无叶风扇控制器的设计与制作 一、竞赛任务 按赛题要求，利用所发的技术资料、元器件及器材完成无叶风扇控制器的设计、装调和技术文件撰写任务；进行MSP430的软件设计，完成无叶风扇控制器的设计及制作。 1．根据所给资料分析无叶风扇的工作原理和功能要求； 2．根据赛题所给的无叶风扇控制器原理图和印刷线路板约束条件，利用Protel或Altium软件绘制无叶风扇控制器的印刷线路板图； 3．完成赛项提供的印刷线路板焊接任务； 4．利用赛项提供的机箱完成简单的结构设计，包括开关、电源、电路板、插座的安装及机内走线的规划； 5．完成无叶风扇控制器的安装与调试，使其达到规定的技术指标，实现无叶风扇的正常工作； 6．完成MSP430软件的设计，使其达到规定的功能要求； 7．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； 8．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； 9．编写产品使用说明书； 10．依据赛项所给《电子产品设计及制作赛项竞赛工作报告》撰写基本要求，编写《电子产品设计及制作赛项竞赛工作报告》（简称《竞赛工作报告》）。 二、竞赛时间 竞赛时间为10小时。 三、功能要求与技术指标 1．原理说明 无叶风扇是2009一款创意新产品。无叶风扇的原理是让空气从一个1.3毫米宽、绕着圆环转动的切口里吹出来风扇开口弧度设计放大效果 在无叶风扇的基座中带有一40瓦直流电机驱动的涡轮风扇，可以每秒钟将33升的空气吸入风扇基座内部，经涡轮风扇增压后进入风扇上部的环形流道，从1.3毫米宽的切口吹出。由于环形流道独特的弧度设计，风量被放大15倍左右，无叶风扇可以向前送出大约每秒500升的风量。基座的底部是摇头电机，本赛题无叶风扇摇头功能取消，摇头电机不安装、不控制。 根据赛题要求在无叶风扇的环形流道上增加了气压监测孔，连接气压传感器和U型压力计，气压传感器用于气压反馈，U型压力计用于气压标定。 无叶风扇的直流电机供电由导线引出，分别为Motor+和Motor-。 2．功能实现 无叶风扇控制器要实现对无叶风扇的控制。 无叶风扇控制器由气压传感器、信号放大电路、A/D转换电路、MSP430控制电路、数码管显示与键盘电路、电机驱动电路等几部分组成。气压检测采用MPXV7002集成硅压力传感器、MSP430控制部分采用TI公司的MSP430F5438A为主控芯片；A/D转换采用转换芯片AD7950；数码管显示和键盘由MSP430直接控制；电机驱动电路采用脉宽调制控制。 印刷线路板绘制 根据赛题所给的无叶风扇控制器原理图和印刷线路板约束条件，利用Protel或Altium软件绘制无叶风扇控制器的印刷线路板图，线路板设计须采用双层板。 仔细阅读赛题所附的原理图，在无叶风扇基座底部的圆形空间（如右图所示，具体尺寸用直尺或游标卡量测）里，设计印刷线路板。 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。 原理图中各元器件库文件在所发光盘的“无叶风扇控制器.PcbLib”文件中。 无叶风扇控制器的装调 无叶风扇控制器的装调工作要求在如右图所以的机箱中完成。安装套件包括机箱、电源模块、前面板、后面板、训练板DCP-200-A（MSP430F5438A核心板）、DCP-202-A（数码管显示和键盘电路）、训练板CGQ-009-A（差动放大电路）、训练板DCP-206-A（ADS7950串口A/D转换电路）、以及必需的电气附件。其中DCP-206-A（ADS7950串口A/D转换电路）为散件，需参赛队员自己焊接。 参赛队员需自行完成无叶风扇控制器机箱内的结构设计和装调工作。 无叶风扇控制器的前面板需安装训练板DCP-202-A （数码管显示和键盘电路）和电源开关。前面板的布置如下： 无叶风扇控制器的后面板需安装气压传感器插座、电机驱动线插座和带保险丝电源插座。后面板的布置如下： ③无叶风扇控制器的功能要求 通过无叶风扇控制器前面板的按键，可以实现无叶风扇的气压（风量）大小设定和起动停止控制功能，要求实现如下功能： 设定功能 按上升“↑”键或下降“↓”键可以设定无叶风扇气压的大小，设定值在左边4位数码管上显示，每按一次按键，增加或减小10帕气压值，设定范围从0帕到400帕。 起停功能 按起动功能键可实现无叶风扇的起动功能，按停止功能键可实现无叶风扇的停止功能，在开机时控制器要处于停止状态，设定值和测量值均显示“000”。 无叶风扇运行时实际输出的气压应闭环控制，跟随设定的气压。实际的气压值在右边4位数码管上显示，显示的气压单位为“帕