单片机循环彩灯电子电路综合设计与装配实训报告 精品Word格式.docx

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课题内容或

实习内容

电子电路综合设计与装配

实习所在单位评鉴

定等意见：

负责人签字：

年月日

实习带队教师评鉴

带队教师签字：

学生所在系部评鉴

系部领导签字：

系部盖章：

注：

1、本表用于三周以上的实习（实训）、设计、测绘等实践教学评定。

2、评定结果按“优、良、中、及格、不及格”五级予以评定。

3、如实习所在单位另有鉴定材料，可附于本表后。

电气系《电子电路综合设计与装配》实训任务书

12/13学年上学期2012年12月3日

专业

电气自动化

班级

11-44（3）

实训名称

电子电路设计与装配

设计题目

循环彩灯

指导教师

起止时间

2012．12．3—2013．1．5

周数

5

设计地点

A221教室

实训目的：

1、巩固和扩大已学过的电子技术的基础知识，为专业课程的学习建立初步的感性认识并提高我们的工程实践能力。

2、掌握印刷电路板的设计与制作的基本方法。

3、了解电子产品的生产过程，包括生产工艺流程，电子元器件的识别、老化、筛选、测试、焊接、装配及调试，掌握电子线路的安装、焊接和调试的基本技能。

4、了解一种电子设备主要零部件加工过程的技术要求、结构原理以及装配调试工艺。

5、培养我们的劳动观念，加强组织性和纪律性，促进我们综合素质的全面提高。

实训任务或主要技术指标：

1、计算机软件应用能力及Protel99SE训练

2、电子电路设计能力训练，熟悉所制作电路的工作原理，能画出原理图和安装图。

3、电子电路制作能力训练，掌握印刷电路板（PCB）的设计方法与制作工艺。

实训进度与要求：

第一周、第二周：

软件学习（即Protel99SE学习）

要求：

掌握Protel99系统需求、安装及环境设置；

Protel99原理图绘制；

Protel99电路仿真设置及过程；

Protel99PCB电路板设计。

第三周：

电子实训

学习电子电路的设计与装配方法；

熟悉各种电子元件、集成电路的性能及使用方法。

第四周、第五周：

电子制作

掌握电子仪器设备的结构构成；

电子元器件的识别和老化筛选；

掌握万用表、示波器、晶体管图示仪、函数号发生器等有关常用电子仪器的使用方法。

了解印刷电路板的制图、定稿及制板等生产制造过程。

了解焊料与焊剂，熟悉焊接工艺；

较好地掌握焊接技术，保证焊接质量,了解和掌握印刷板的装配工艺。

参考文献：

[1]黄智伟全国大学生电子设计竞赛（制作实训）北京航空航天大学出版社2007年版

[2]黄智伟全国大学生电子设计竞赛（电路设计）北京航空航天大学出版社2007年版

[3]周国运单片机原理及应用中国水利水电出版社2009年版

[4]胡宴如模拟电子技术高等教育出版社2004年版

教研室主任（签名）系（部）主任（签名）年月日

摘要

本次设计主要有两大部分：

第一部分主要对Protel99SE这一软件作了详细的介绍，而且基于Protel99SE的功能对其绘图过程作了详尽的叙述，通过对其绘图过程的介绍后通过大量练习进行知识巩固与熟练。

第二部分是在第一部分基础知识的了解学习完后进行了小组实训探究，详述了实训过程和实训中遇到的问题，这一部分内容主要包含了绘制原理图，做PCB板，元件选择，元件选择，焊接材料，焊接技巧，产品调试等内容。

循环彩灯的设计是单片机较为经典的实例，结合汇编语言，可以实现一些简单的功能，本报告简要介绍了循环彩灯的电路图、设计原理、编写程序以及电路运行分析。

关键词：

循环彩灯单片机

目录

1绪论1

2小组实训1

2.1“循环彩灯”实训目的1

2.2“循环彩灯”原理简介1

2.3实训过程（循环彩灯）1

2.3.1建立原理图1

2.4制作PCB板2

2.5PCB板3D效果3

2.6实物图3

2.7循环彩灯功能5

3电子元件与材料焊接5

3.1电子元件5

3.2焊接操作介绍9

3.2.2基本步骤10

3.2.3焊接手法的具体实施10

3.2.4对焊接的要求10

3.3具体焊接10

3.3.1元器件的焊接练习10

3.4焊接工艺的体会11

4.1Protel99SE的概述13

4.1.1Protel99SE的组成13

4.2原理图设计基础14

4.2.1电路原理图的设计步骤14

4.3进行电路原理图绘制的操作步骤14

4.3.1Protel99SE的界面介绍14

4.5用protel99se制作印刷电路版的基本流程16

4.5.1原理图的封装16

总结17

致谢18

附录21

参考文献23

1绪论

当今时代是一个新技术层出不穷的时代，在电子领域尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统，正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。

单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。

LED因其体积小，耗电量低，高亮度及环保等优点而被广泛应用于公共场所的大屏显示上，LED点阵大屏可应用于户外广告，交通导航，大厅公告，比赛的多媒体实时显示等领域。

我们的电路设计是基于STC89C52单片机，用固定的8个彩灯营造出流动的效果，可应用于广告背景，也可以用于节日装饰，所应用的结构较为简单，结合多组模块，可以改良显示效果。

2小组实训

2.1“循环彩灯”实训目的

我们通过一段时间的学习，我们学习了单片机，数电，模电和电路等知识，次实训目的就是检验我们学习的程度，实训不仅检查我们课本知识学了多少，还检查了我们动手实践能力。

我们组制作循环彩灯，循环彩灯虽然简单，但它所包含的知识面广，既包含了单片机，数电，模电和电路的很多知识，能很有效的检验我们学习。

2.2“循环彩灯”原理简介

单片机在上电初始后，其各端口输出为高电平。

如果我们现在想让接在P2.0口的LED1亮，那么我们只要把P2.0口的电平变为低电平就可以了。

想让LED1灭，LED2亮，只需将P2.0升高，P2.1变低，LED1就熄灭LED2随后即点亮。

2.3实训过程（循环彩灯）

2.3.1建立原理图

在Protel99SE所建的“循环彩灯”窗口下，绘制电路原理图如下图2.1示。

图2.1循环彩灯的原理图

2.4制作PCB板

按照步骤制作自动布线，如图2.2所示。

图2．2　循环彩灯的ＰＣＢ板

2.5PCB板3D效果

如图2.3所示。

图2.3循环彩灯的ＰＣＢ板３Ｄ

2.6实物图

实物图正面如图2.4所示。

图2.4实物图正面

实物图反面如图2.5所示。

图2.5反面实物图

2.7循环彩灯功能

1、按下P1.0，彩灯顺时针循环亮灭

2、按下P1.1，彩灯逆时针循环亮灭

3、按下P1.2，彩灯顺时针循环亮

4、按下P1.3，彩灯对角线循环亮

5、按下P1.4，相邻两个彩灯逆时针循环亮

6、按下P1.5，彩灯两两交替亮灭

7、按下P1.6，彩灯成调格交替亮灭

8、按下P1.7，彩灯自顶向下分两路亮灭

3电子元件与材料焊接

如表1所示，是此次实训过程中所需的电子元件

表1电路元件表

序号

元件名称

型号规格

数量

备注

1

电阻

RJ11-1KΩ-1/8W

19

R1、R2……

2

单片机

STC89C52RC

U1

3

发光二极管

LED

9

D1、D2……

4

开关

9014

10

Q1、Q2……

晶振

6MHz

A1

6

电解电容

10uF/25V

C1,C2

瓷片电容

104/63V

C3、C4……

7

30/63V

C8、C9

3.1电子元件

1.电阻：

电阻的单位是

，电子产品广泛采用色环电阻，其优点是在装配、调试和修理过程中，不用拨动元件，即可在任意角度看清色环，读出阻值，使用方便。

一个电阻色环由4部分组成（不包括精密电阻）。

测量时可用万用表来测量电阻的“阻值”。

图3.1电阻图形符号

阻值判断：

色标法—用不同颜色的色环来表示电阻器的阻值及误差等级.普通电阻一般有4环表示,精密电阻用5环。

这个规律有一个巧记的口诀：

棕一红二橙是三，四黄五绿六为蓝，七紫八灰九对白，黑是零，金五银十表误差　　例如，红，黄，棕，金表示240欧。

此次实训我们组采用的是阻值为1K的电阻和阻值为2K的电阻，其中2K的电阻是连接开关的，1K的是连接二极管的它们作用都是限流。

图3.2电阻元件

如图3.3所示。

图3.3色环电阻

2.电容：

电容分为：

有极性电容和无极性电容。

识别方法：

与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。

直标法：

容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10μF/16V

用万用表测量电容电阻。

其中，磁片电容的电阻必须为无穷大,电解电容的电阻要求在兆欧以上。

电容管脚较短的一端是负极。

如图3.4所示。

图3.4电容

此次实训我们共用了2种电容，瓷片电容和电解电容。

3.晶振：

用示波器可以测量晶振是否起振。

图3.5晶振

我组使用的是：

12MHz的石英晶振

4.LED发光二极管:

晶体二极管为一个由P型半导体和N型半导体形成的P-N结，在其界面处两侧形成空间电荷层，并建有自建电场。

当不存在外加电压时，由于P-N结两边载流子浓度差引起的扩散电流和自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态。

当外界有正向电压偏置时，外界电场和自建电场的互相抑消作用使载流子的扩散电流增加引起了正向电流。

当外界有反向电压偏置时，外界电场和自建电场进一步加强，形成在一定反向电压范围内与反向偏置电压值无关的反向饱和电流I

。

当外加的反向电压高到一定程度时，P-N结空间电荷层中的电场强度达到临界值产生载流子的倍增过程，产生大量电子空穴对，产生了数值很大的反向击穿电流，称为二极管的击穿现象。

共使用了9个二极管。

5.ISP下载口：

是给单片机下载程序，如图3.6所示；

图3.6ISP下载口

步骤如下：

①除下面要更改的设置外，其余采用默认。

②选择所要烧录的单片机型号，如图所示的STC89C52。

③点击“打开程序文件”打开需要烧写程序的代码（bin和hex格式）。

④选择穿行口（COM），更具“设备管理器”找到的COM来选择。

⑤点击“download/下载”按钮。

⑥立刻打开系统板的电源开关，（就算是电源开关打开的，也要重新关掉在立即打开，因为STC单片机是冷启动的，下载程序时有一个从关到开的上电过程。

）

⑦下载完成状态框里显示的程序下载的过程和结果。

3.2焊接操作介绍

3.2.1焊接工具

助焊剂：

松香为微黄至黄红色的透明固体，软化点70～90℃，闪点：

216℃。

松香还具有结晶特性，容易产生结晶现象，在丙酮等有机溶剂中会有结晶趋势，结晶临界温度约100℃，结晶松香熔点110～135℃，且难于皂化。

此外，松香还具有旋光性，松香比旋值控制在0～15°

之间（最佳点+7°

）即为无结晶现象和结晶趋势最低的松香。

图3.7松香

焊接材料：

焊锡标准焊接作业时使用的线状焊锡被称为松香芯焊锡线或焊锡丝。

在焊锡中加入了助焊剂。

这种助焊剂是由松香和少量的活性剂组成。

焊接作业时温度的设定非常重要。

焊接作业最适合的温度是在使用的焊接的熔点+50度。

烙铁头的设定温度，由于焊接部分的大小，电烙铁的功率和性能，焊锡的种类和线型的不同，在上述温度的基础上还要增加100度为宜。

3.焊接工具：

电烙铁，是电子制作和电器维修必工具，主要用途是焊机元件及导线，按结构可分为内热式电烙铁和外热式电烙铁，按功能可分为焊接用电烙铁和吸锡用电烙铁，根据用途不同又分为大功率电烙铁和小功率电烙铁。

内热式的电烙铁体积较小，而且价格便宜。

一般电子制作都用20W-30W的内热式电烙铁。

当然有一把50W的外热式电烙铁能够有备无患。

内热式的电烙铁发热效率较高，而且更换烙铁头也较方便。

3.2.2基本步骤

（1）准备焊接:

左手拿焊丝,右手握烙铁.要求烙铁头保持清洁,无焊渣等氧化物。

（2）加热焊件:

将烙铁头靠在两焊件的连接处,加热整个焊件全体,时间大约1-2秒钟。

要注意烙铁头同时接触焊盘和元件的引线。

（3）送入焊丝:

哈年的含件表面加热到一定温度时,焊锡丝从烙铁对面接触焊件。

（4）移开焊丝:

当焊丝熔化一定量后,立即向左上四十五度方向移开焊丝。

3.2.3焊接手法的具体实施

（1）保持烙铁头的清洁。

（2）靠增加接触面积来加快传热。

（3）加热要靠焊锡桥。

（4）烙铁的撤离要即使,而且撤离时的角度和方向与焊点的形成有关。

（5）在焊锡固定以前不能移动,否则极易产生虚焊。

3.2.4对焊接的要求

（1）可靠的电气连接。

（2）足够的机械强度。

（3）光洁整齐的外观。

（4）形状为近似圆锥而且表面微微凹陷。

（5）焊件的连接面呈半弓形凹面，焊件与焊料交界处平滑,接触脚尽可能小。

3.3具体焊接

3.3.1元器件的焊接练习

操作：

每人拿一部分电阻在废电路板上练习焊接

出现的问题：

（1）加热时间过长，造成焊点外观变差，焊盘脱落。

（2）加热时间不过造成焊锡没有完全熔化。

（3）焊锡过多造成焊点不美观，焊接质量不好。

（4）焊锡过少，造成虚焊。

解决方法：

经过多次练习后，焊接技术基本熟练，焊接手法也趋于规范，焊点质量逐渐变好。

3.3.2导线的焊接

方式：

搭焊、直焊、勾焊、平焊，如图3.8所示。

图3.8焊接方式

3.4焊接工艺的体会

通过几天焊接工艺学习,我已经基本上掌握了有关焊接工艺的尝试和工艺要求,并在实际操作中得到了练习与巩固。

过去看别人焊东西总以为很简单,可一但自己动手手才真正了解到了其中的难处，其实要想真正焊接出合格的焊点,光靠深刻的理论知识是远远不够的，它还要求我们具备很长时间时间的工作经验和娴熟的焊接技巧，这也是从另一个侧面在教导我们,在学习理论知识地同时,也要积极的去实践。

这是相当重要的一个环节。

虽然我的焊接仅仅短暂的几天，但是它极大地培养了我理论联系实际的能力和培养分析问题和解决问题的能力，同时增强了我的独立工作的能力。

焊接是金属加工的基本方法之一。

其基本操作“五步法”是准备施焊，加热焊件，熔化焊料，移开焊锡，移开烙铁（又“三步法”）。

看似容易，实则需要长时间练习才能掌握。

刚开始，焊点只能用“惨不忍睹”这四个字来形容，一个不小心，不是烫了手就是烧着头发了。

但是，在不断挑战自我的过程中，我拿着烙铁的手不抖了，送焊锡的手基本能掌握用量了，焊接技术日趋成熟。

当我终于能用最短时间完成一个合格焊点时，对焊接的恐惧早已消散，取而代之的是对自己动手能力的信心。

在这一过程当中深深的感觉到，有些事物是不能看表面的。

在焊接实习的过程中我学到了许多以前我不知道的东西，比如，像实习前我只知道有电烙铁，不知道它还有好多种类，如单用式、两用式、调温式、恒温式、直热式、感应式、内热式和外热式等。

还有就是在挂锡以前不能用松香去擦拭电烙铁，这样会加快它的腐蚀并且增加空气污染等等。

造成虚焊常见的原因有以下2种：

（1）焊盘不够清洁，元器件的引脚脏污，烙铁加热时间不够长以至焊锡熔化不够完全。

（2）焊接前没有预热或是预热不够彻底。

在焊接前往往会忘记预热，预热是防止虚焊的重要手段。

刚开始焊接时焊点往往会形成锡球，锡不能散布到整个焊盘，经过不断的尝试才发现原来是烙铁温度太低，其实烙铁头太小或是焊盘氧化也会造成这样的现象。

有时拿开烙铁时会形成锡尖，原因是烙铁温度不够高，助焊剂没熔化，没起作用或者是烙铁温度过高，助焊剂挥发掉，焊接时间太。

在焊接完有时会发现，锡表面不光滑，起皱，这也是烙铁温度过高，焊接时间过长造成的。

锡线从烙铁头上加入、加锡过多、烙铁头氧化会形成焊珠。

烙铁温度过高，或是烙铁头放到板上的时间过长往往会使PCB离层。

经过这些天的焊接，我总结了以下几点心得与经验：

1）焊接顺序

元器件装焊顺序依次为：

电阻器、电容器、二极管，其它元器件为先小后大电子元器件的焊接

2）焊接要点:

1.焊接最好是松香、松香油或无酸性焊剂。

不能用酸性焊剂，否则会把焊接的地方腐蚀掉。

2.焊接前，把需要焊接的地方先用小刀刮净，使它显出金属光泽，涂上焊剂，再涂上一层焊锡。

3.焊接时电烙铁应有足够的热量，才能保证焊接质量，防止虚焊和日久脱焊。

4.烙铁在焊接处停留的时间不宜过长。

3）常用元器件的焊接：

1．电阻器焊接

按图将电阻器准确装人规定位置。

要求标记向上，字向一致。

装完同一种规格后再装另一种规格，尽量使电阻器的高低一致。

焊完后将露在印制电路板表面多余引脚齐根剪去。

2．电容器焊接

将电容器按图装人规定位置，并注意有极性电容器其“＋”与“－”极不能接错，电容器上的标记方向要易看可见。

先装玻璃釉电容器、有机介质电容器、瓷介电容器，最后装电解电容器。

3．二极管的焊接

二极管焊接要注意以下几点：

第一，注意阳极阴极的极性，不能装错；

第二，型号标记要易看可见；

第三，焊接立式二极管时，对最短引线焊接时间不能超过2S。

4Protel99SE的介绍

4.1Protel99SE的概述

4.1.1Protel99SE的组成

Protel99se软件是电子线路设计与制板方面的佼佼者，protel99se是一个32位的windows软件，其编辑环境采用了视窗风格，利用鼠标和键盘就可以轻松进行设计工作，操作起来非常方便，极大的提高了设计工作的效率。

Protel99SE主要由原理图设计系统、印制电路板设计系统两大部分组成。

第一部分：

原理图设计系统。

是一个易于使用的具有大量原件库的原理图编辑器，主要用于原理图的设计。

它可以为印制电路板设计提供网络表。

该编辑器除了具有强大的原理图编辑功能以外，其分层组织设计功能、设计同步器、丰富的电气设计检验功能及强大而完善的打印输出功能，使用户可以轻松完成所需的设计任务。

第二部分：

印制电路板设计系统。

是一个功能强大的印制电路板设计编辑器，具有非常专业的交互式布线及元件布局的特点，用于印制电路板（PCB）的设计并最终产生PCB文件，直接关系到印制电路板的产生。

Protel99SE的印制电路板设计系统可以进行多达32层信号层、16层内部电源/接地层的布线设计，交互式的元件布置工具极大地减少了印制板设计的时间。

它还包含一个具有专业水准的PCB信号完整性分析工具、功能强大的打印管理系统、一个先进的PCB三维视图预览工具。

4.2原理图设计基础

4.2.1电路原理图的设计步骤

在Protel99SE中，设计电路板最基本过程有以下2个步骤：

1.电路原理图的设计

电路原理图的设计主要是利用Protel99SE中的原理图设计系统AdvanceSchematic99来绘制一张电路原理图。

在这一部中，可以充分利用其所提供的各种原理绘图工具、丰富的在线库、强大的全局编辑能力以及便利的电气规则检查,来达到设计目的。

2.印制电路电路板的设计

印制电路板设计是电路设计的最终目标.印制电路板的设计主要是利用Protel99SE的PCB设计系统来完成印制电路版图的绘制,完成高难度的布线以及输出报表等工作。

概括地说,整个电路板的设计过程先是编辑电路原理图,并且生成网络表,然后进行布局,再人工布线或根据网络表进行自动布线.前面谈到的这些内容都是设计中最基本的步骤。

原理图设计完成后,我们可用电路信号仿真进行验证调整,电路信号仿真是原理图设计的扩展,为用户提供一个完整的从设计到验证的仿真设计环境。

它与Protel99SE原理图设计服务器协同工作以提供一个完整的前端设计方案。

4.3进行电路原理图绘制的操作步骤

现在我们以共射极电路为例来介绍电路原理图绘制。

4.3.1Protel99SE的界面介绍

在Protel99SE主窗口中，单击菜单File-New,弹出“新建设计数据库”对话框，

如图2.1所示。

图4.1新建设计数据库

在该对话框中，DesignStorageType选项表示数据库形式，默认选择是MSAccessDatabase（数据库形式）；

在

后可以改变新建的文件名，例如：

要以人名命名可以更改为姓名.ddb.图中默认的保存地址是桌面，DatabaseFileName选项表示数据库文件名；

点击Browse…按钮，可选择文档放置路径，点击OK按钮确认，关闭该对话框。

可以选双击文件夹Documents，进入该文件夹，单击菜单File-New，在弹出的“新建文件类型选择”对话框中，如图2.2所示，选中SchematicDocument图标，以建立一个原理图文件（.Sch）。

点击OK按钮。

图4.2新建文件类型选择

回到Proetl99SE窗口后，修改原理图文件名，然后双击该文件图标，进入原理图设计窗口，如图4.3所示。

图4.3原理图设计窗口

4.4绘制电路原理图

如图4.4所示。

图4.4共射极放大电路原理图

4.6用protel99se制作印刷电路版的基本流程

4.6.1原理图的封装

对如下图4.8所示进行封装。

图4.8共射极放大电路封装

总结

通过此次电子电路实训，我们掌握了单片机一些基本的使用，接触了汇编语言，学到了许多课本上没有的知识，比如说，我学习了Protel99SE的基础知识，学习了运用Protel99SE进行绘图、仿真、制作PCB板，同时又锻炼动手能力，增强了我们的自学能力，而且在设计电路过程中，我们领会了团队合作的精神，也对于电子电路设计产生了浓厚的兴趣。

这是大学学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比较完整的实践，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的