《电子与技能训练》实训指导书.docx
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《电子与技能训练》实训指导书
《电子与技能训练》实训指导书
课程编号:
学时数:
90
适用专业:
电子专业
执笔人:
修订日期:
2014年8月
《电子与技能训练》实训指导书概述
一﹑实训前的准备工作
1.认真预习实训指导书及教材中的有关部分,通过预习,充分了解本次实训的目有﹑原理﹑步骤和仪器的使用方法,并将实训目的﹑基本原理﹑实训电路﹑实训数据填写的表格写画在实训报告上。
2.进入实训室后,要熟悉电工综合实训台实训装置的结构及电源配备情况,选中本实训所用电源及接通电源时各开关动作顺序。
按指导书所列仪器清单,挑选所用实训电路板及测量仪表单元板,检查所用其他仪器设备是否齐全和符合实训要求。
二﹑电路板制作、安装与调试
1.电路板制作按以下步骤认真做好:
PCB图检查、打印前准备、打印、热转印前准备、热转印、腐蚀、钻孔、清洗板、涂松香水。
2.元件安装、焊接要符合电子工艺要求。
电路焊接,尽量做到一次完成,避免反复拆、焊。
3.线路焊接接好后,先由同组同学做好复查工作,再经经教师检查,方可接通电源调试。
三﹑数据的观测与记录
观测并记录实训中的现象和数据是实训过程中最主要的步骤,必须认真仔细地进行。
1.测量数据前的试做检查
为保证实训结果的正确,接通电路以后,不要忙于马上测量数据,而要先大致试做一遍,主要观察各被测量的变化情况和出现的现象是否与理论预料结果相符,如果出现非正常情况,应及时找出原因进行处理。
试做过程还可以发现仪表种类和量程选择是否合适,设备的放置及操作是否方便等。
若有问题都应在正式实训之前解决。
2.数据的测量与记录
试做无问题就可以读取数据,如果要测某一变化曲线,测量点的数目和间隔应选得合适。
被测量的最大值或最小值相应的点一定要测出;在变化曲线的较弯曲处,测量点应选得密一些,变化曲线较平滑处,测量点可取得稀一些。
测量点要分布在所研究的整个范围内,不要仅局限于某一小部分。
测量点的选择,在试做时就要给予考虑。
图0-2是合理选择测量点的一个例子。
利用指针式仪表测量数据时,目光应正对仪表(对有反射镜的仪表,在看到指针与它在镜中的影像重合时方可读数)。
一般指针式仪表可读出三位有效数字,未位数字根据指针在小格中的位置来估计。
实训数据应记在事先列好的数据表格中,一定要注明被测量的名称﹑单位。
保持定值的量可单独记录。
四﹑安全用电
1.实训中应严肃﹑认真﹑细心地进行测试。
在接﹑拆线和改接线路时均应切断电源。
2.闭合或断开闸刀开关时应迅速果断,同时用目光监视仪表和电机设备有无异常现象。
例如,有无指针反偏或超量程现象,有无发热﹑冒烟等现象。
如果有这些现象应立即切断电源,停止实训,并进行检查。
3.使用烙铁时,应整理好电源线,以免烧损绝缘皮,而发生短路或触电事故。
五﹑实训总结与报告
1、实训目的与要求。
2、实训原理。
3、整理实训数据,计算实训结果及绘制特性曲线。
实训曲线应绘制在坐标纸上,并标明坐标轴所代表的物理量﹑单位。
绘制曲线时,应用光滑细线条连接,不能用曲折线连接,不要强求曲线通过所有的实训数据点。
4、回答实训指导书中提出的间题;总结实训中的心得体会和对实训的改进意见。
六、实训内容
(一)电子技能基本训练
1、常用仪器、仪表的使用
2、常用电子元器件的识别与检测
3、焊接训练
(二)简单电子制作
1、双路稳压电源的制作
2、光控音乐门铃的制作
3、红外热释报警器的制作
4、八路智能抢答器的制作
5、音频功率放大器的制作
6、模拟函数信号发生器的制作
七、实训成果
1、每个学生根据要求完成各个实训项目,根据操作技能及成品效果评定制作成绩。
2、编写实训报告给出实训报告成绩
3、根据每个人的表现,平时成绩占总成绩的20%、制作成绩占总成绩的50%、实训报告成绩占总成绩的30%,确定最后实训成绩。
实训项目一单片机学习板的制作(25学时)
一、实训目的
1、学习并初步掌握单片机学习板的设计、装配工艺、调试方法。
2、学习单片机学习板PCB布局、布线、元器件安装与焊接的工艺要求及技巧。
3、掌握单片机学习板电路结构和工作原理。
4、熟悉单片机SCT89C52及电平转换芯片MAX232的功能和应用。
二、实训仪器及设备
1、万用表、示波器4、热转印机
2、电烙铁5、腐蚀槽、腐蚀剂
3、激光打印机6、台钻
三、电路工作原理
单片机的控制部件以主振频率为基准,发出CPU的时序信号,对指令进行译码,然后发出各种控制信号,完成一系列定时控制的微操作,用来控制单片机各部分的运行。
最核心的部分就是晶振,它就像单片机的心脏,为单片机提供一个时间标准,晶振每振动一下,单片机就执行一条指令。
控制原理就是用高低电平了,高电平=5V,低电平=0V,有了电压差,外围设备就可以开始工作了。
比如晶振振动一次是1秒,想让一个电平持续10s,就先输出一个高电平,然后等待晶振振动10s后再输出低电平。
四、核心元件、电路相关知识
STC89C52
STC89C52是STC公司生产一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器,具有8K在系统可编程Flash存储器。
使用经典的MCS-51内核,但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。
在单芯片上,拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash,使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。
具有以下标准功能:
8k字节Flash,512字节RAM,32位I/O口线,看门狗定时器,内置4KBEEPROM,MAX810复位电路,3个16位定时器/计数器,4个外部中断,一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构),全双工串行口。
另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作,支持2种软件可选择节电模式。
空闲模式下,CPU停止工作,允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。
掉电保护方式下,RAM内容被保存,振荡器被冻结,单片机一切工作停止,直到下一个中断或硬件复位为止。
最高运作频率35MHz,6T/12T可选。
MAX232
MAX232芯片是美信(MAXIM)公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。
MAX220–MAX249系列线驱动器/接收器,专为EIA/TIA-232E以及V.28/V.24通信接口设计,尤其是无法提供±12V电源的应用。
是一种把电脑的串行口rs232信号电平(-12,+12v)转换为单片机所用到的TTL信号点平(0,+5)的芯片。
《RS232引脚定义》
引脚定义符号
1载波检测 DCD
2接收数据 RXD
3发送数据 TXD
4数据终端准备好 DTR
5信号地 SG
6数据准备好 DSR
7请求发送 RTS
8清除发送 CTS
9振铃提示 RI
五、实训内容与步骤
1、PCB设计
PCB设计要求
(1)板规格:
120MM*100MM
(2)线宽设置:
地线1.5MM;电源线及其它信号线0.8-1MM.
(3)敷铜前安全线距设置:
1MM。
(4)布局要求:
技巧与提高:
先放置集成芯片,然后按就近原则,放置其周边元件,在保证适当距离的情况下,与芯片直接相连的元件离芯片越近越好。
注意:
所谓就近原则是指,元件引脚与芯片对应相连的引脚靠近。
1)总体按原理图信号流向,从左至右,从上至下布局,疏密均匀,以减少交叉线,提高电路性能,方便维护。
2)电源、信号等接线端子靠板边放置,以方便对外接线。
3)晶振及其电容都尽量靠近单片机放置。
4)单片机、芯片、排针等封装的焊盘要适当加大。
5)在满足以上要求的前提下,元件布局要整齐美观。
6)元件编号、参数等标注也要放置整齐。
水平方向统一放在元件的上方(或者下方);垂直方向统一放在元件的左边(或右边)。
2、PCB制作
PCB图检查、打印前准备、打印、热转印前准备、热转印、腐蚀、钻孔、清洗板、涂松香水
3、检测、装配
(1)检测所有元器件及PCB板,均达到良好无误,待装配。
(2)装配:
按电子产品工艺技术规则要求进行装配、插接。
(3)检查:
如装配无误,则不需过多调试就可以正常工作。
若不能正常工作,人为分别对各部功能模块加高(低)电平,若各功能模块正常则说明问题出程序或下载电路上,若仍不能正常工作则检查各部分电路的电源是否正常。
4、调试与参数测试
(1)检测各功能模块电路电源是否正常。
(2)人为分别对各部功能模块加高(低)电平,检测其功能是否正常。
(3)烧录程序,通过单片机控制各部分电路工作。
六、实训报告与总结
1、简述单片机控制原理。
2、简述STC89C52及MAX232的功能与应用。
3、简述流水灯模块的控制原理。
4、用示波器,观测蜂鸣器驱动电平的波形。
5、分析调试过程中出现的故障及其原因。
6、根据下图,简单写出单片机学习板的功能组成及电路的控制原理。
实训项目二数控步进调压电源的制作(20学时)
一、实训目的
1、学习并初步掌握数控步进调压电源的设计、装配工艺、调试方法。
2、学习数控步进调压电源PCB布局、布线、元器件安装与焊接的工艺要求及技巧。
3、掌握数控步进调压电源电路结构和工作原理。
4、熟悉计数器CD4017及三端稳压器LM317的功能和应用。
二、实训仪器及设备
1、万用表、示波器4、热转印机
2、电烙铁5、腐蚀槽、腐蚀剂
3、激光打印机6、台钻
三、电路工作原理
数控步进直流调压电源电路如右图所示。
电路中IC1是一个可调三端稳压集成电路,通常在IC1①脚与地之间串接电位器,用来调节输出电压的大小。
该电路则是通过半导体管VT1~VT10将电阻Rz~R,,串入其间,通过VT1~VT10的导通与截止改变串入电阻的状态,以实现调压的目的。
输出的直流电压在3~17.5V之间可调,步级为0.5V。
电路中的IC2、IC3为十进制计数/分频器,按动开关Sl、S2可实现脉冲的输入。
每按动一次Sl或S2,IC2或IC3的Qo~Q4输出端输出的高电平便向前跳进一位,使对应的半导体三极管导通,将相应的R2~R11电阻接入IC1的①脚与地之间,IC1的输出电压UoT将改变一个挡位。
为便于指示UOUT的大小,在IC2、IC3的Qo~Q4输出端按有发光二极管LED1~LED10。
当电源接通后,IC2、IC3的Qo输出端均置于高电平,此时只有VT1、VT6导通,R2被接入电路,UOUT为3V。
按动Sl则可使UOUT在3、6、9、12、15V各挡之间进行调节。
若IC2的Q0端为高电平,按动S2则可使UOUT在3.5、4、4.5、5、5.5V各挡之间进行调节。
因此每按动一次Sl,OUT步进3V;每按动一次S2,Uour步进0.5V。
开关S3、S4为回零按钮,按动它们后,可使输出电压回到最低一挡。
四、核心元件、电路相关知识
CD4017
CD4017:
十进制计数器/脉冲分配器
CD4017是5位Johnson计数器,具有10个译码输出端,CP、CR、INH输入端。
时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能,对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。
INH为低电平时,计数器在时钟上升沿计数;反之,计数功能无效。
CR为高电平,计数器清零。
Johnson计数器,提供了快速操作、输入译码选通和无毛刺译码输出。
防锁选通,保证了正确的计数顺序。
译码输出一般为低电平,只有在对应时钟周期内保持高电平。
在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位,并用作多级计数链的下级脉动时钟。
引出端功能符号
CO:
进位脉冲输出
CP:
时钟输入端
CR:
清除端
INH:
禁止端
Q0-Q9计数脉冲输出端
VDD:
正电源
VSS:
地
真值表
输入
输出
CP
CR
INH
Q0~Q9
CO
×
×
H
Q0
计数脉冲为Q0~Q4时:
CO=H
计数脉冲为Q5~Q9时:
CO=L
↑
L
L
计数
H
↓
L
L
×
L
保持
×
H
L
↓
×
L
×
↑
L
三端集成稳压器电路LM317
集成稳压器与简单稳压电路相比其电路结构简单,它可以通过外接元件使输出电压得到很宽的调节范围。
并且内部有过热保护、过流保护等保护电路,可以很安全的保护电路的正常工作。
图(8)时由LM317组成的基准电压源电路,电容Co用于消除输出电压中的高频噪音,可取小于1μF的电容。
输入端和调整端之间的电压时非常稳定的电压,其值为1.25V。
输出电流可达1.5A。
图(8)由LM317组成的稳压电路
由于调整端的电流可忽略不计,输出电压为
Uo=(1+R2/R)×1.25V
为了减少R2上的纹波电压,可在其上并联一个10μF电容C。
但是,在输出开路时,C将向稳压器调整管发射结反偏,为了保护稳压器,可加二极管D2,提供一个放电回路,D1,D2起保护作用。
如图(9)所示:
图(9)LM317的外加保护电路
(1)由于设计要求电压从零开始调起,LM317集成稳压器不能直接满足要求,需要设计一个电压补偿电路来抵消LM317的1.25V最小输出电压,如图(10)所示,电压补偿电路由R3和二极管D组成,其输出电压Uo=U-UD,其中,U为LM317的输出端电压,UD为二极管D的正向压降。
UD即为补偿电压。
其值略大于LM317的基准电压(1.25V),这里用两只串联的硅材料整流二极管的导通压降来实现。
当调节R2减少,使U3达到与UD相等时,输出电压即为0V。
之后,当调节R2逐渐增大时,U0即由0V开始增大。
由于负载电流流过D,故D的最大工作电流应能适应负载电流的要求。
下图中输出电压的表达式为:
(2)Uo=(1+R2/R1)×1.25-1.4
(3)由于LM317工作时必须大于其最小工作电流,所以一般R1小于240Ω,在此令R1=50Ω,根据上式可以求出R2max≈5KΩ
图(10)输出电压可调的直流稳压电源电路原理图
五、实训内容与步骤
1、PCB设计
PCB设计要求
(1)板规格:
120MM*100MM
(2)线宽设置:
地线1.5MM;电源线及其它信号线0.8-1MM.
(3)敷铜前安全线距设置:
1MM。
(4)布局要求:
技巧与提高:
先放置集成芯片,然后按就近原则,放置其周边元件,在保证适当距离的情况下,与芯片直接相连的元件离芯片越近越好。
注意:
所谓就近原则是指,元件引脚与芯片对应相连的引脚靠近。
1)总体按原理图信号流向,从左至右,从上至下布局,疏密均匀,以减少交叉线,提高电路性能,方便维护。
2)电源、信号等接线端子靠板边放置,以方便对外接线。
3)在满足以上要求的前提下,元件布局要整齐美观。
4)元件编号、参数等标注也要放置整齐。
水平方向统一放在元件的上方(或者下方);垂直方向统一放在元件的左边(或右边)。
2、PCB制作
PCB图检查、打印前准备、打印、热转印前准备、热转印、腐蚀、钻孔、清洗板、涂松香水
3、检测、装配
(1)检测所有元器件及PCB板,均达到良好无误,待装配。
(2)装配:
按电子产品工艺技术规则要求进行装配、插接。
(3)检查:
如装配无误,则不需过多调试就可以正常工作。
若不能正常工作,人为分别对各部功能模块加高(低)电平,若各功能模块正常则说明问题出程序或下载电路上,若仍不能正常工作则检查各部分电路的电源是否正常。
4、调试与参数测试
(1)检测各功能模块电路电源是否正常。
(2)分别按下S2、S3,检测Q0-Q4输出电平是否正常。
(3)检测各三极管工作状态。
六、实训报告与总结
1、简述电路功能构成,及电压步控原理。
2、简述CD4017及LM317在本电路中的作用。
3、先后按下S2、S3,依次操作,检测Q0-Q4输出电平,各三极管各极电位,并判断其工作状态,并列表记录。
4、分析调试过程中出现的故障及其原因。
实训项目三数字式频率计的制作(20学时)
一、实训目的
1、学习并初步掌握数字式频率计的设计、装配工艺、调试方法。
2、学习数字式频率计的PCB布局、布线、元器件安装与焊接的工艺要求及技巧。
3、掌握数字式频率计电路结构和工作原理。
4、熟悉计数器CD4017及三端稳压器LM317的功能和应用。
二、实训仪器及设备
1、万用表、示波器4、热转印机
2、电烙铁5、腐蚀槽、腐蚀剂
3、激光打印机6、台钻
三、电路工作原理
由频率的定义可知,频率是脉冲信号每秒钟振动的次数。
因此,如果用一个电子计数器和一个控制闸门,设法让被测信号只输入1s。
那么该计数器所显示的数值即是该被测信号的频率。
电子数字式频率计就是按照这个原理设计的。
下面介绍结构较为简单的两位数字式频率计,电路组成如图所示。
它由两位计数器、控制闸门、秒时基发生电路和被测信号输入电路组成。
四、核心元件、电路相关知识
CD4017
CD4017:
十进制计数器/脉冲分配器
CD4017是5位Johnson计数器,具有10个译码输出端,CP、CR、INH输入端。
时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能,对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。
INH为低电平时,计数器在时钟上升沿计数;反之,计数功能无效。
CR为高电平,计数器清零。
Johnson计数器,提供了快速操作、输入译码选通和无毛刺译码输出。
防锁选通,保证了正确的计数顺序。
译码输出一般为低电平,只有在对应时钟周期内保持高电平。
在每10个时钟输入周期CO信号完成一次进位,并用作多级计数链的下级脉动时钟。
引出端功能符号
CO:
进位脉冲输出
CP:
时钟输入端
CR:
清除端
INH:
禁止端
Q0-Q9计数脉冲输出端
VDD:
正电源
VSS:
地
真值表
输入
输出
CP
CR
INH
Q0~Q9
CO
×
×
H
Q0
计数脉冲为Q0~Q4时:
CO=H
计数脉冲为Q5~Q9时:
CO=L
↑
L
L
计数
H
↓
L
L
×
L
保持
×
H
L
↓
×
L
×
↑
L
CD40110
CD40110为十进制可逆计数器/锁存器/译码器/驱动器,具有加减计数,计数器状
态锁存,七段显示译码输出等功能。
40110有2个计数时钟输入端CPU和CPD分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。
由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑,因此当一个时钟输入端计数工作时,另一个时钟输入端可以是任意状态。
40110的进位输出CO和借位输出BO一般为高电平,当计数器从0~9时,BO输出负脉冲;从9~0时CO输出负脉冲。
在多片级联时,只需要将CO和BO分别接至下级40110的CPU和CPD端,就可组成多位计数器。
引出端符号:
BO借位输出端
CO进位输出端
CPD减计数器时钟输入端
CPU加计数器时钟输入端
CR清除端
/CT计数允许端
/LE锁存器预置端
VDD正电源Vss地
Ya~6g锁存译码输出端
真值表,如右图所示。
五、实训内容与步骤
1、PCB设计
PCB设计要求
(1)板规格:
120MM*100MM
(2)线宽设置:
地线1.5MM;电源线及其它信号线0.8-1MM.
(3)敷铜前安全线距设置:
1MM。
(4)布局要求:
技巧与提高:
先放置集成芯片,然后按就近原则,放置其周边元件,在保证适当距离的情况下,与芯片直接相连的元件离芯片越近越好。
注意:
所谓就近原则是指,元件引脚与芯片对应相连的引脚靠近。
1)总体按原理图信号流向,从左至右,从上至下布局,疏密均匀,以减少交叉线,提高电路性能,方便维护。
2)电源、信号等接线端子靠板边放置,以方便对外接线。
3)在满足以上要求的前提下,元件布局要整齐美观。
4)元件编号、参数等标注也要放置整齐。
水平方向统一放在元件的上方(或者下方);垂直方向统一放在元件的左边(或右边)。
2、PCB制作
PCB图检查、打印前准备、打印、热转印前准备、热转印、腐蚀、钻孔、清洗板、涂松香水
3、检测、装配
(1)检测所有元器件及PCB板,均达到良好无误,待装配。
(2)装配:
按电子产品工艺技术规则要求进行装配、插接。
(3)检查:
如装配无误,则不需过多调试就可以正常工作。
若不能正常工作,人为分别对各部功能模块加高(低)电平,若各功能模块正常则说明问题出程序或下载电路上,若仍不能正常工作则检查各部分电路的电源是否正常。
4、调试与参数测试
(1)检测各功能模块电路电源是否正常。
(2)人为给低位的CD40110的9脚输入计数信号,观察数码管显示是否正常。
(3)用示波器先后检测NE555的3脚、74LS00的10脚、CD4017的2脚的输出波形是否为1Hz的方波。
(4)检测各74LS00的3脚的输出波形是否与被测信号一致。
六、实训报告与总结
1、简述电路功能构成,及频率计数原理。
2、简述NE555、CD4017、74LS00及CD40110在本电路中的作用。
3、用示波器先后检测NE555的3脚、74LS00的10脚、CD4017的2脚的输出波形,并画图记录,并分析检测结果及其原因。
4、用双踪示波器,同时检测各74LS00的3脚的输出波形与被测信号波形,并画图记录,
并分析检测结果及其原因。
实训项目四工业计数控制系统的PCB设计(5学时)
一、实训目的
1、熟悉元件封装制作在实际应用中的注意问题。
2、学习数字式频率计的PCB布局、布线要求及技巧。
3、掌握双面板PCB设计规则要求与技巧。
二、实训内容与步骤
1、原理图设计
要求:
按功能模块绘制,整个电路图简洁明了,功能模块清晰,端口连接关系表示准确无误。
2、封装制作
要求:
1)引脚间距尺寸精确无误,外形轮廓符合元件实际与安装要求。
2)焊盘大小设置合理。
3、PCB设计
PCB设计要求
(1)板规格:
120MM*100MM
(2)线宽设置:
地线1.5MM;电源线及其它信号线0.8-1MM.
(3)敷铜前安全线距设置:
1MM。
(4)布局要求:
技巧与提高:
先放置集成芯片,然后按就近原则,放置其周边元件,在保证适当距离的情况下,与芯片直接相连的元件离芯片越近越好。
注意:
所谓就近原则是指,元件引脚与芯片对应相连的引脚靠近。
1)总体按原理图信号流向,从左至右,从上至下布局,疏密均匀,以减少交叉线,提高电路性能,方便维护。
2)电源、信号等接线端子靠板边放置,以方便对外接线。
3)电源线、地线尽量在底层走线;信号线尽量在顶层走线。
4)在满足以上要求的前提下,元件布局要整齐美观。
5)元件编号、参数等标注也要放置整齐。
水平方向统一放在元件的上方(或者下方);垂直方向统一放在元件的左边(或右边)。
实训项目五收音机的制作与调试(15学时)
一、实训目的
1、学习并初步掌握收音机的设计、装配工艺、调试方法。
2、学习收音机的PCB布局、布线、元器件安装与焊接的工艺要求及技巧。
3、掌握收音机电路结构和工作原理。
4、能够熟练进行收音机各元器件的识别与检测。
二、实训仪器及设备
1、万用表、示波器4、热转印机
2、电烙铁5、腐蚀槽、腐蚀剂
3
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