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JkckQ1Q11AJkckQ2Q2B1ck九十八學年度台灣區中等學校工科技藝競賽數位電子工筆試答案紙大會編號：______姓名：_____標準答案_得分：____壹、選擇題：每題2分1.__B__2.__D__3.__C__4.__D__5.__C__6.__A__7.__C__8.__B__9.__D__10.__B__11.__B__12.__C__13.__A__14.__C__15.__A__16.__D__17.__D__18.__D__19.__B__20.__A__21.__C__22.__B__23.__B__24.__C__25.__A__26.__B__27.__B__28.__D__29.__B__30.__C__貳、填空題：每題3分31.YAB=+32.()()()YABCBCAB=++++33.34.或35.36.C=0.0256μF37.消除彈跳脈波38.PsNsQ3Q2Q1J3K3J2K2J1K1Q3Q2Q100001001100100101111101001001001101101111111110010001000100039.Π（2、3、6、7）40.C6JkckQ1Q11AJkckQ2Q2B1ck叁、設計題：本題10分1 九十八學年度中等學校工科學生技藝競賽數位電子工術科第一站大會編號：____________工作桌編號：____________姓名：_____________題目：單晶片控制伺服馬達電路。時間：240分鐘。〈一〉試題說明：1.請勿參考任何非本大會提供的資料。2.開始比賽後六十分鐘方可交卷出場。3.若比賽中欲棄權者，選手與評審老師須簽名，該站以零分計，並於比賽開始後六十分鐘始得出場。4.如因操作不當，導致儀器損壞者，視其情節由裁判斟酌扣分。5.若發現零件有故障或短缺，可在比賽開始半小時內更換。逾時者，更換一個零件扣五分。6.本站分為兩部份，第一部份為電路實作，第二部份為程式撰寫與燒錄。7.本站要求製作一個伺服馬達控制器。可以設定伺服馬達轉動圈數、旋轉方向，並將所設定的轉動圈數顯示於七段顯示器上。旋轉期間可控制令其停止旋轉。〈二〉電路配置圖(如圖1所示)：圖1電路配置圖鍵盤89C51四位元七段顯示器2 〈三〉四位元七段顯示器顯示說明： 當電路剛啟動或馬達停止運轉且未按下任何設定鍵時，七段顯示器顯示為四個零(如圖2)，當按下A鍵馬達顯示4個小數點(如圖3)，設定圈數由左至右設定、顯示，並且消除小數點(如圖4)，設定完成時顯示設定圈數(如圖5)。 圖2 馬達非運轉且不在設定模式時 圖3 當按下設定鍵後 圖4 設定時由左至右設定範例 圖5 設定完成時顯示範例 3 第一部分： 請按照圖6所示之電路將零件焊接在萬用電路板上。BAF0147289CD65E3P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7sw10uF10KΩ100uF+5VVccResetGND20pF20pF11.0592MHzXTAL1XTAL2P0.0+5VP3.0P3.1P3.2P3.3P3.4P3.5P3.6P3.71KΩ*4100Ω*8+5V1KΩ+5V10KΩ*4可調式伺服馬達A1015*4abcdefgdpP1.0P1.1P1.2P1.3com3com2com1com0圖6單晶片控制伺服馬達電路完整電路圖 4 第二部分： (1) 開機時顯示歸零 開機時七段顯示器顯示4個零 (如圖7) 圖7 開機顯示時為4個零 功能核對：(由裁判填寫)開機時顯示為零，顯示正常(5分)是：否： 裁判簽名：； 第三部分： (1) 設定馬達轉動圈數 當馬達處於非運轉狀態時，按下A鍵則七段顯示器四個小數點全亮(如圖8)。 然後由左至右(由千位至個位)設定馬達轉動圈數顯示於七段顯示器，每設定一位，其所屬小數點即熄滅(如圖9、圖10)。 圈數讀數為十進制(如圖11)。 圖8 圖9 圖10 圖11 5 功能核對：(由裁判填寫)按下A鍵後顯示四位小數點(5分)是：否： 可正常設定圈數，並消除小數點(10分)是：否： 顯示數值只在0 ~ 9之間(10分)是：否： 裁判簽名：；(2) 圈數設定完畢後，馬達動作說明 設定完畢後，按下鍵盤E鍵，則馬達逆時鐘旋轉 (如圖13)。 設定完畢後，按下鍵盤C鍵，則馬達順時鐘旋轉 (如圖14)。 馬達旋轉期間，按下鍵盤D鍵則馬達停止，七段顯示器歸零 (如圖15)。 旋轉圈數達到所設定圈數時，則馬達停止(誤差為每10圈±45∘)，七段顯示器歸零 (如圖15)。 圖12 當設定完畢後未啟動馬達 圖13 按下E鍵，馬達逆轉 圖14 按下C鍵，馬達順轉 伺服馬達 伺服馬達 伺服馬達按E 按C 伺服馬達 圖15 馬達停止，顯示器歸零 按D或轉動圈數達到 6 功能核對：(由裁判填寫)按下C鍵馬達順時鐘旋轉(10分)是：否： 按下E鍵馬達逆時鐘旋轉(10分)是：否： 按下D鍵馬達停止轉動(15分)是：否：設定圈數到達，馬達停止(誤差為每10圈±45∘)(15分)是：否： 馬達停止時，七段顯示器歸零 (5分) 是：否： 裁判簽名：；7 《評分表》繳卷時間〈未完成提早交卷者時間分數以0分計〉：。完成時間配分實際得分180分10181~200分8201~220分6速度221~240分4電路配置得分：電路美觀配分實際得分整潔、美觀、確實5佈局尚可、配線良好4佈局尚可、配線不佳3佈局不佳、配線不佳2佈局裝配完成但零亂1功能評分：第二部份得分：。第三部份得分：。總分：扣分：裁判簽名：；8 附錄1：零件接腳資料AT89C51A1015鍵盤:接腳:X0，X1，X2，X3，Y3，Y2，Y1，Y0X0X1X2X3Y3FEDCY2B369Y1A258Y001474位數七段顯示器伺服馬達 伺服馬達外接共三條線，黑色為接地線，紅色為電源接Vcc，白色(橘色)為訊號線。 伺服馬達使用脈波寬度控制(PWM)，如下圖所示，假設固定脈波時間一個週期為2.1ms，若High的時間為1.2ms則為逆時鐘旋轉，若high時間為1.8ms則為順時鐘旋轉，其寬度時間不同旋轉步數不同。 馬達上有一個可調電阻，可隨著電阻的改變調整正反轉步數差，及調整正反轉方向。 1九十八學年度中等學校工科學生技藝競賽數位電子工術科第二站大會編號：____________工作桌編號：____________姓名：_____________題目：數位計頻器時間：240分鐘(一)試題說明：1.請勿參考任何非本大會提供的資料。2.開始比賽後六十分鐘方可交卷出場。3.若比賽中欲棄權者，選手與評審老師須簽名，該站以零分計，並於比賽開始後六十分鐘始得出場。4.如因操作不當，導致儀器損壞者，視其情節由裁判斟酌扣分。5.若發現零件有故障或短缺，可在比賽開始半小時內更換。逾時者，更換一個零件扣五分。本電路請安裝在免焊電路板上。6.所有電路中Vdd均為DC+5伏特，Vss均為接地。7.所有IC電源與接地均請自行配置，電路圖上不予顯示此二接腳。8.所有未標示之二極體皆使用1N4148。9.電路中輸入訊號為訊號產生器產生之方波訊號。(二)電路配置圖：請將電路安裝於如下圖之免焊電路板上概略位置2第一部份：依照圖1電路接線，並使用JK正反器設計除頻電路(除4)並繪出電路圖於方框內，使輸出端①、②產生0.5Hz的脈波，完成後以示波器來檢查功能是否正確。圖1頻率產生器功能核對：(由裁判填寫)輸出端①、②產生0.5Hz脈波(15分)。是：否：裁判簽名：；CD4020VddVssCKQ14100K4049CDRe1.5K1.5K0.1uF32768Hz20pF2HzQQCK0.1uF10M+5V12除頻電路(除4)20pF3第二部份：(1)計時栓鎖電路(個位)依照圖2電路接線，完成後以①接正電、②接地，③使用訊號產生器輸入方波測試。(2)計時栓鎖電路(十位)依照圖3電路接線，完成後以①接正電、②、④接地，③使用訊號產生器輸入方波測試。圖2計時栓鎖電路(個位)圖3計時栓鎖電路(十位)CKCoCDBARPEP3P2P1P0VssU/DCD4510RBLTCDBACD4511LEVssCinD3D4D2D1Q3Q4Q2Q1CKCD4042VddVdd7a~gPo100VssVddcom+5V12354CKCoCDBARPEP3P2P1P0VssU/DCD4510RBLTCDBACD4511LEVssCinD3D4D2D1Q3Q4Q2Q1CKCD4042VddVdd7a~gPo100VssVddcom+5V12344(3)計時栓鎖電路(百位)依照圖4電路接線，完成後以①接正電、②、⑤接地，③使用訊號產生器輸入方波測試。(4)計時栓鎖電路(千位)依照圖5電路接線，完成後以①接正電、②、⑥接地，③使用訊號產生器輸入方波測試。圖4計時栓鎖電路(百位)圖5計時栓鎖電路(千位)CKCoCDBARPEP3P2P1P0VssU/DCD4510RBLTCDBACD4511LEVssCinD3D4D2D1Q3Q4Q2Q1CKCD4042VddVdd7a~gPo100VssVddcom+5V1236CKCoCDBARPEP3P2P1P0VssU/DCD4510RBLTCDBACD4511LEVssCinD3D4D2D1Q3Q4Q2Q1CKCD4042VddVdd7a~gPo100VssVddcom+5V123655功能核對：(由裁判填寫)計時栓鎖電路(個位)可正常計數(10分)。是：否：計時栓鎖電路(十位)可正常計數(10分)。是：否：計時栓鎖電路(百位)可正常計數(10分)。是：否：計時栓鎖電路(千位)可正常計數(10分)。是：否：裁判簽名：；電路配置全圖6CKCoCDBARPEP3P2P1P0VssU/DCD4510RBLTCDBACD4511LEcomCinD3D4D2D1Q3Q4Q2Q1CKCD4042CKCoCDBARPEP3P2P1P0VssU/DCD4510RBLTCDBACD4511LEVssCinD3D4D2D1Q3Q4Q2Q1CKCD4042CKCoCDBARPEP3P2P1P0VssU/DCD4510RBLTCDBACD4511LEVssCinD3D4D2D1Q3Q4Q2Q1CKCD4042CKCoCDBARPEP3P2P1P0VssU/DCD4510RBLTCDBAVddCD4511LEVssCinD3D4D2D1Q3Q4Q2Q1CKCD4042CD4020VddVddVddVssCKQ14輸入訊號+5VVddVddVddVddVdd7a~g7a~g7a~g7a~g100100K4049CDRe1.5K1.5K0.1uF20pFPOPOPOPO100100100VssVssVssVssVddVddVddVdd32768Hz20pF2Hz除頻電路(除4)QQCKcomcomcomVss0.1uF10M1234567第三部分：(由裁判填寫)完成電路配置並以訊號產生器至③點輸入方波，可測量1~9999Hz，其顯示數值與訊號產生器所輸入數值〈以數位示波器測量〉不得有誤差。功能核對：可計算頻率1~9999Hz，並無誤差(20分)是：否：裁判簽名：；8《評分表》繳卷時間〈未完成提早交卷者時間分數以0分計〉：。完成時間配分實際得分150分10151~170分8171~190分6191~210分4速度211~240分2整潔、美觀、確實15佈局尚可、配線良好12佈局尚可、配線不佳9佈局不佳、配線不佳6佈局裝配完成但零亂3第一部份得分：。第二部份得分：。第三部份得分：。總分：扣分：裁判簽名：；9abdotccomdegfcom4511IC接腳圖七段顯示器接腳圖CD4511datasheetCD4042IC接腳圖CD4042datasheetCD4510datasheetCD4510IC接腳圖InputO