集成电路应用系统的能力认证用装置的制作方法

1.本实用新型是关于一种集成电路应用系统，特别是关于一种集成电路应用系统的能力认证用装置。


背景技术：

2.集成电路，(integrated circuit，简称ic)，或称微电路(microcircuit)、微芯片(microchip)、芯片(chip)，在电子学中是一种将电路(主要包括半导体装置，也包括被动组件如电阻、电容等)集中制造在半导体晶圆表面上的小型化方式。集成电路的应用已经无所不在，而如何让集成电路应用系统如何能在教育体系中深耕，成为世界各国要发展现代化竞争力所不可或缺的有效方式。
3.因此，如何能规划一系列可供教育体系进行集成电路应用系统的教学成果认证，亦即，借由一系列的集成电路应用认证考核课程，以验证学生对于集成电路应用系统的学习成果，成为集成电路技术发展的重要一环。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的主要宗旨和目的是为了推动业界认同、产业需要的电路板设计国际能力认证，秉持专业、务实、前瞻、公正为原则，以培养符合产业需求的电路板设计基础技术人才。在集成电路应用认证考核课程上，共分有四大类，分别为：电子组件拆焊能力认证、电路板设计国际能力认证、数字逻辑能力认证、单芯片能力认证。
5.为达上述目地，本实用新型提供一种集成电路应用系统的能力认证用装置，包含：一单芯片、一重置电路12、一直流5.0伏电源电路、一按钮开关输入电路、一七节显示电路、一矩阵显示电路，以及一蜂鸣器发声电路，其特征在于：该单芯片采用em78p451saq微控制器，而与该重置电路、该直流5.0伏电源电路、该七节显示电路与该蜂鸣器发声电路安装于一母电路板上，而与该按钮开关输入电路与该矩阵显示电路则安装于一周边圆孔板上，借由至少一端口连接该母电路板；其中，该母电路板上的所有组件，接预先焊接好并完成验证，而该周边圆孔板上的所有组件均为散料，需由一应试者重新焊接完毕后，方能验证其功能。
6.本实用新型另提供一种集成电路应用系统的能力认证用装置，包含：一单芯片、一光传感器动作显示灯、一直流电源、一光传感器、一电容式麦克风、一蓝牙模块、一左右直流马达与一直流马达，其特征在于：该单芯片、该光传感器动作显示灯、该光传感器、该电容式麦克风、该蓝牙模块安装于一测试电路板，且该左右直流马达与该直流马达安装于一自走车壳体，当一应试者将焊接完测试电路板与该自走车壳体，可完整执行一蓝牙自走车的功能，以验证一拆焊能力的实用能力。
7.本实用新型另提供一种集成电路应用系统的能力认证用装置，包含：一电路板，其特征在于：在该电路板的四个角落放置四个螺丝孔，且坐标为：x1(100，2300)、x2(2700，2300)、x3(100，100)、x4(2700，100)；将数个指定零件的坐标指定为：一跳接埠，j1(300，
600)；一单芯片，u1(500，1500)；一端口37，r2(1200，300)。
8.本实用新型另提供一种集成电路应用系统的能力认证用装置，包含：一单芯片、一串行输入/输出延伸端口、一串行内存延伸端口、一串行模拟/数字转换器、一串行通信端口、一七段显示屏、一直流马达驱动器、一并列输入/输出埠、一声音控制端口、一lcm显示屏、一键盘数组、一光学传感器；其特征在于，该单芯片、该串行输入/输出延伸端口、该串行内存延伸端口、该串行模拟/数字转换器、该串行通信端口、该七段显示屏、该直流马达驱动器与该声音控制端口共同配置于一控制板上，而该并列输入/输出端口、该lcm显示屏、该键盘数组、该光学传感器等配置于一外围板上；该外围板借由该并列输入/输出埠而与该控制板连接。
9.本实用新型另提供一种集成电路应用系统的能力认证用装置，包含：一单芯片、一输入控制键、一蜂鸣器与led显示屏、一频率设定按键、一步进马达驱动器、一电池侦测电路、一内存(基带固件)、一无线接收器与一天线，配置入一电路板而构成一无线机器人自走车，可由一无线控制器，传送一无线信号给该天线、该无线接收器后，让该无线机器人自走车据以动作。
10.本实用新型另提供一种集成电路应用系统的能力认证用装置，包含：一cpld、一多段频率产生电路、一直流5.0v电源电路、一并列端口刻录电路、一指拨开关输入电路、一按钮开关输入电路、一二位数七段显示电路、一多任务led显示电路、一蜂鸣器发声电路；其特征在于，可让一应试者借由该并列端口刻录电路输入所编写的一控制程序，经由该指拨开关输入电路与该按钮开关输入电路控制输入后，改变该二位数七段显示电路、该多任务led显示电路与该蜂鸣器发声电路等的输出结果。
11.以下在实施方式中详细叙述本实用新型的详细特征以及优点，其内容足以使任何熟习相关技艺者了解本实用新型的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、申请专利范围及图式，任何熟习相关技艺者可轻易地理解本实用新型相关的目的及优点。
附图说明
12.图1a，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的一具体实施例。
13.图1b，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置中，具体的拆焊能力认证流程图。
14.图2，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的又一具体实施例。
15.图3，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的再一具体实施例。
16.图4，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的又一具体实施例。
17.图5，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的再一具体实施例。
18.图6，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的另一具体实施例。
19.图中：
20.11：单芯片；12：重置电路；13：直流5.0伏电源电路；14：按钮开关输入电路；16：七节与矩阵显示电路；15：蜂鸣器发声电路；21：单芯片；22：光传感器动作显示灯；23：直流电源；24：光传感器；25：电容式麦克风；26：蓝牙模块；27：左右直流马达；28：直流马达；30：电路板；31、32、33、34：螺丝孔；35：单芯片；36：跳接埠；37：端口；41：单芯片；42：串行输入/输出延伸埠；43：串行内存延伸端口；44：串行模拟/数字转换器；45：串行通信端口；46：七段显示屏；47：直流马达驱动器；48：并列输入/输出埠；49：声音控制埠；49-1：lcm显示屏；49-2：键盘数组；49-3：光学传感器；51：单芯片；52：输入控制键；53：蜂鸣器与led显示屏；54：频率设定按键；55：步进马达驱动器；56：电池侦测电路；57：内存(基带固件)；58：无线接收器；59：天线；61：cpld；62：多段频率产生电路；63：直流5.0v电源电路；64：并列端口刻录电路；65：指拨开关输入电路；66：按钮开关输入电路；67：二位数七段显示电路；68：多任务led显示电路；69：蜂鸣器发声电路。
具体实施方式
21.本实用新型的主要宗旨和目的是为了推动业界认同、产业需要的电路板设计国际能力认证，秉持专业、务实、前瞻、公正为原则，以培养符合产业需求的电路板设计基础技术人才。在集成电路应用认证考核课程上，共分有四大类，分别为：电子组件拆焊能力认证、电路板设计国际能力认证、数字逻辑能力认证、单芯片能力认证。以下分别详述之。
22.首先，请参考图1a，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的一具体实施例，其为具体的功能方块图，包含有：单芯片11、重置电路12、直流5.0伏电源电路13、按钮开关输入电路14、七节与矩阵显示电路16，以及蜂鸣器发声电路15。以上的组件，都已经于一个电路板上焊接完成，并完成了功能性的验证。其中，单芯片11采用em78p451saq微控制器，而七节与矩阵显示电路16分别置于母电路板与周边圆孔板，母电路板已经安装好单芯片11、重置电路12、直流5.0伏电源电路13、七节与矩阵显示电路16当中的七节显示电路以及蜂鸣器发声电路15于其上。以上的实施例，借由将原先完整功能的集成电路应用系统的能力认证用装置拆解为两块电路板(母电路板与周边圆孔板)，不仅可考验应试者于拆焊过程中将电子零组件拆焊的完整性，更可验证其正确性。当应试者将于周边圆孔板焊接完整，集成电路应用系统的能力认证用装置的整体功能方能实现，即可验证应试者拆焊能力的完整性：也就是，包括拆焊、组配与功能性的测试验证。其中，该母电路板上的所有组件，接预先焊接好并完成验证，而该周边圆孔板上的所有组件均为散料，需由一应试者重新焊接完毕后，方能验证其功能。
23.接着，请参考图1b，其为本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置中，具体的拆焊能力认证流程图，步骤如下：
24.步骤s101：检验一拆焊成品版套件的功能。应试者须先进行认证所使用“拆焊成品板”套件(scbl)的动态测试，借由考场提供拆焊测试板上的锂电池，经由电源线，将电源送入拆焊成品板中进行动态检验，辨别所有零件是否动作正常无误。
25.步骤s102：对该拆焊成品板套件进行拆焊作业。针对拆焊成品板上零组组件进行拆焊作业，所有零组组件皆需完全拆焊。
26.步骤s103：对拆焊下来的单芯片进行功能验证。拆焊下的em78p451saq微控制器需
放置拆焊测试板上进行功能验证。于此，评分人员即可进行第一次评分。
27.步骤s104：焊接已拆焊的的零组件回电路板上。完成第一次评分后，即可进行焊接作业，必须将已拆焊的零组组件，依电路图标焊回电路板上。
28.步骤s105：焊接一周边圆孔板。完成拆焊成品板焊接后，即可进行周边圆孔板焊接。并将材料包中的零组组件依电路图自行设计摆放位置。完成零件位置摆放后，进行各零件接脚拉线，需使用考场提供的银丝线，并依规定接正电端使用红色银丝线、接地端使用黑色银丝线、i/o数据线无限制，尽量使用浅色系的颜色。
29.完成周边圆孔板后，取出材料包内1*10p1n90度的排针母座，将母座焊到拆焊成品板(scbl)上(圈选处)。
30.步骤s106：将周边圆孔板与拆焊成品板组合，并进行测试。将拆焊成品板以及周边圆孔板组合，并进行测试。应试者将组合电路板，借由考场提供拆焊测试板上的锂电池，经由电源线，将电源送入组合电路板中进行功能动作测试，并举手请监评人员进行评分，需先进行拆焊成品板(scbl)的评分再进行周边圆孔板(scbh)评分。
31.接着，请参考图2，本实用新型的电子组件拆焊能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的又一具体实施例，相较于图1a的具体实施例为专业级，图2的具体实施例为实用级，其电路的相关组件更多，更需要精确地进行拆焊与重新组配，其具体的成品装置为一个可通过蓝牙无线遥控的自走车，包含：单芯片21、光传感器动作显示灯22、直流电源23、光传感器24、电容式麦克风25、蓝牙模块26、左右直流马达27与直流马达28。本实施例的主要目标为评量应试人员对于表面粘着零组组件(smd、qfp)及插件式零组组件(dip)的焊接、零件检测以及成品测试的能力。其中，单芯片21、光传感器动作显示灯22、光传感器24、电容式麦克风25、蓝牙模块26安装于一测试电路板，且左右直流马达27与直流马达28安装于一自走车壳体，当一应试者将焊接完测试电路板与该自走车壳体，可完整执行一蓝牙自走车的功能，以验证一拆焊能力的实用能力。本测试为实用级，因此，主要要验证应试者的焊接能力是否能让完整的组件因焊接正确而正常工作。
32.接着，请参考图3，本实用新型的电路板设计能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的一具体实施例。电路板设计能力在于检验应试者是否具有电路图绘制能力与电路板布线能力。而借由提供标准的参考电路图，将所取得的零件表来绘制成测试的电路图，接着，再将所绘制的电路图绘制成电路板布线。图3即为电路板布线的一个具体实施例，应试者应该完成以下动作。1.在电路板30的四个角落放置名为screw零件包装的螺丝孔31、螺丝孔32、螺丝孔33、螺丝孔34，各螺丝孔放置的坐标：螺丝孔31，x1(100，2300)；螺丝孔32，x2(2700，2300)；螺丝孔33，x3(100，100)；螺丝孔34，x4(2700，100)。2.依照图3将指定的零件脚座摆放在固定的位置上，其它未指定的零件，则由应试者自行安排在电路板框的内部；指定零件的摆放坐标为：跳接埠36，j1(300，600)；单芯片35，u1(500，1500)；端口37，r2(1200，300)。以上的各项指定动作完成，即可确认应试者具备电路图绘制与电路板布线的能力。
33.接着，请参考图4，本实用新型的单芯片设计能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的一具体实施例，其为测试应试者的单芯片能力认证是否可达到专业专家级，包含：单芯片41、串行输入/输出延伸端口42、串行内存延伸端口43、串行模拟/数字转换器44、串行通信端口45、七段显示屏46、直流马达驱动器47、并列输入/输出埠48、声音控制
端口49、lcm显示屏49-1、键盘数组49-2、光学传感器49-3。其中，单芯片41、串行输入/输出延伸端口42、串行内存延伸端口43、串行模拟/数字转换器44、串行通信端口45、七段显示屏46、直流马达驱动器47与声音控制端口49共同配置于一控制板上，而并列输入/输出端口48、lcm显示屏49-1、键盘数组49-2、光学传感器49-3等配置于一外围板上；该外围板借由该并列输入/输出埠而与该控制板连接。应试者应完成以下的制作流程：
34.控制板电路的设计制作：分圆点板区及己布线区二部份，在圆点板区应检人员必须按图施工自行制作完成微控制器、电源、重置、振荡、i/o埠、8个led、8pins dip-sw等电路。在已布线区直接以控温铬铁焊接16pins sop ic、0603的smd被动组件、蜂呜器及按钮开关等零件。
35.控制板接口测试验证：控制板接口的测试验证包括isp刻录接口、rs232传输接口及i/o控制接口三个部分，考生需在完成控制板电路的设计制作之后，利用考场随身碟中预先准备的测试程序(test.hex)，通过控制板上所设计的isp刻录接口来进行芯片的刻录工作，这个程序分别用来测试8个led、蜂鸣器、8pins dip-sw以及rs232传输接口等电路的功能。
36.控制板功能设计：以c语言撰写程序，测试的操作乃将p1埠连接到8pins dip-sw，并利用pb-sw开关分别来控制p2埠8个led和p3.5接脚上蜂呜器的动作。
37.外围板基本功能设计：这个部份主要有系统初始设计与外围功能设计二个项目，在系统初始设计元素里包括有欢迎画面、功能选单及画面切换等功能，在外围功能设计元素里包括有队别设定、号码设定及数字输入等功能，测试时主要利用控制板结合外围板后，借由外围板上的4x4点矩阵键盘作为输入接口，液晶显示器lcm作为输出接口来进行各种功能的设计和操作；这个部分的程序应检者可任选汇编语言或c语言来设计撰写。
38.接着，请参考图5，本实用新型的电路板设计能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的一具体实施例，其为测试应试者的单芯片能力认证是否可达到实用级，包含：单芯片51、输入控制键52、蜂鸣器与led显示屏53、频率设定按键54、步进马达驱动器55、电池侦测电路56、内存(基带固件)57、无线接收器58、天线59。本实施例的成品装置为一个可无线操控的机器人自走车，可由具有无线发射器的无线控制器，传送无线信号给天线59、无线接收器58之后，让机器人自走车可据以动作。应试者应完成以下工作：
39.一、机电组件部份：1.机构组装部份采取『先拆后装』方式进行；置于工作岗位桌面上的机身(完整机构)经确认无误后，应试者必须先进行拆卸的工作，并将拆下的机构零组组件依机构零件收纳盒上标示的位置正确摆放。进行本项工作时必须把马达固定座、电池盒固定座、步进马达、轮子、轮胎、止付螺丝、铜柱、辅轮(不含两条横杠固定座)等确实拆下分开。2.进行机构组装工作时应将二个步进马达固定在马达固定座的二边，利用止付螺丝把轮子与轮胎装置在步进马达的转轴上。3.把作为辅轮使用的二个塑料圆头螺丝搭配塑料螺帽，固定在马达固定座底部前后端的二条横杆中间，调整二个作为辅轮用的圆头螺丝高度，使左右二个轮子(含轮胎)以及二圆头螺丝的高度可以几乎是在同样的水平面上(但建议二个圆头螺丝的高度应该稍微比二个轮子的最底部(水平面)向上缩约1mm)；装配时每个辅轮螺丝搭配二个螺帽来使用。4.利用大圆头螺丝将电池盒固定在马达固定座上。5.紧接着把长度为35mm的四根铜柱与用来固定主控电路板和马达控制板的四根长度为10mm的铜柱分别串接锁在一起。6.最后将长度为35mm的四根铜柱连同电路板固定在步进马达固定座
顶部的四个角落。
40.二、主控电路板部分：1.由四个4号电池提供约6v的直流电压给主控电路板作为电源，当按下主控电路板上编号s1的power电源开关时，编号d1的pwr-g电源指示灯应亮起(绿色灯)。2.依照抽签号码的数字来设定无线遥控车的队别，若抽签号码为奇数则借由s4指拨开关的b0设定为a队，此时编号为d2的红色高亮度led会亮起；假使抽签号码为偶数那么s4指拨开关的b0应设定为b队，此时编号为d3的绿色高亮度led会亮起。3.再依据抽签号码的末码数字来设定无线遥控车的号码，由于用来设定号码的位只有三个(s4指拨开关的b1-b3位)，所以仅能决定八个编号(号码0至号码7)，因此抽签号码最后一码数字为0、8和9的应试者请统一将无线遥控车的号码设定为0，其它抽签号码最后一码数字为1至7的应试者则把无线遥控车的号码设定成相同的数字即可，设定完成后会在编号为ds1的7p_led七节显示器上看到号码。4.接着请根据准考证号码末二码的数字，将十进制数字转换成八位的二进制的数值，以利用来作为rf通信模块频道的设定之用(传送端与接收端的频道必须设定相同)，例如准考证号码末二码为99则转换成八位的二进制数值为01100011b，利用这个二进制数值借由编号为s3的sw dip-8指拨开关来设定rf通信模块接收端的频道；设定频道时直接将八位的二进制数值对应到8pins指拨开关上，左边为高位、右边为低位，且指拨开关未压下时代表资料“1”、压下指拨开关时代表资料“0”。
41.5.当操作者通过遥控电路板进行无线控制时，主控电路板上编号d9至d13的五颗黄色led会依据rf模块所接收到的波形进行数据波形的显示。
42.6.当主控电路板或马达控制板所使用的电池电源，其电压值低于3.9v时，主控电路板上编号b1的buzzer蜂鸣器会发出连续的『哔声』作为低电压警示音。
43.接着，请参考图6，本实用新型的电路板设计能力认证用的集成电路应用系统的能力认证用装置的一具体实施例，其为数字逻辑设计能力的认证能力验证，包含：cpld61、多段频率产生电路62、直流5.0v电源电路63、并列端口刻录电路64、指拨开关输入电路65、按钮开关输入电路66、二位数七段显示电路67、多任务led显示电路68、蜂鸣器发声电路69。其特征在于，可让应试者借由刻录电路输入所编写的控制程序，经由指拨开关输入电路65与按钮开关输入电路66控制输入后，改变二位数七段显示电路67、多任务led显示电路68、蜂鸣器发声电路69等输出电路的输出结果。
44.第一阶段测试：一、组合逻辑电路设计与实作：应试者利用max plus ii或quartus ii(9.x版)软件中的图形编辑器，以基本逻辑闸来完成题目所要求的功能，并将结果借由考场所提供的cpld刻录实习板来呈现。题目计有：1.半加减法器；2.具有致能控制的2to 4译码器；3.具有优先权的4to 2编码器；4.4to 1多任务器；5.1to 4解多任务器。二、功能仿真纪录(15％)：应试者在完成抽签所决定的组合逻辑电路题目的设计，并且通过cpld刻录实习板完成实作与验证之后，依照各分组题目的真值表，借由max plus ii或quartus ii(9.x版)软件中的『波形编辑器(waveform editor)』进行功能仿真，并将仿真的输出输入波形画面粘贴于小画家中存档。
45.第二阶段测试：一、循序逻辑电路设计与实作(35％)：应试者依照考生代表抽签所决定的试题，根据各题目真值表的内容与i/o接脚的配置，借由max plus ii或quartus ii(9.x版)软件的『图形编辑器(graphic editor)』，使用jk正反器(jkff)搭配基本逻辑闸来完成题目所要求的功能，并将结果借由考场所提供的cpld刻录实习板来呈现。题目计有：1.
八模下数涟波计数器；2.六模上数同步计数器；3.五模下数同步计数器；4.四模环形计数器；5.七模强生计数器。二、功能仿真纪录(15％)：应试者在完成抽签所决定的循序逻辑电路题目的设计，并且通过cpld刻录实习板完成实作与验证之后，依照各分组题目的真值表，借由max plus ii或quartus ii(9.x版)软件中的『波形编辑器(waveform editor)』进行功能仿真，并将仿真的输出输入波形画面粘贴于小画家中存档。
46.由以上的说明可以清楚了解，本实用新型借由各种不同的预先制作好的实体电路，让应试者可具以参照、重制、编写程序等等，由于每个预先制作好的实体电路，均由资深的工程师所完成，因此，可据以测试应试者的各种集成电路应用系统的设计与操作能力。
47.以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。