计算机硬件工艺实习报告Word文件下载.docx
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作为一名大学生，在学习知识的同时如果能适当的运用知识解决实际问题，这样就能在将来进入工作岗位的时候更具有竞争力。
二、实习时间安排
表2-1
第一周
星期
项目
方式
一
上午
Protel99的介绍和了解电路设计步骤
集中讲课
下午
实验
操作
二
介绍原理图的设计
三
介绍制作原理图元件库和原理图元件
四
介绍印刷电路板的设计
五
介绍印刷电路板元件库和元件
第二周
讲解电子焊接的基本工艺要求，介绍元器件的基本
识别方法
练习焊接技术
1.发放元器件
2.学生按元件清单清点元件、材料
3.学生使用仪表检查元器件质量，测量参数
教师政治及业务学习，学生自习
焊接产品元器件
焊接产品元器件，整机安装
按电子产品功能调试整机，查找并排除故障
1.实习总结，写实习报告
2.归还工具、电器，清扫场地
集中总结
三、实习内容
3.1Protel软件的学习和使用
本次实习，我们用的是PROTEL99SE绘图软件。
使用到的里面的PCB原理图元件库的封装功能，原理图设计，PCB元件库设计封装，以及PCB板设计功能。
通过本次实习，我们掌握了PCB电路板基本的设计步骤。
3.1.1设计和封装元件库没有的元件
要设计PCB板，首先要设计原理图，要设计原理图，首先要确保我们所使用的到的元器件的原理图元器件库健全。
因此，我们首要任务就是设计和封装Protel软件中没有的元器件。
首先，我们打开PROTEL99SE软件以后，选择新建一个工程。
图3.1创建DDB文件
然后在新建的Project（工程）里选择“New”，选择“SchematicLibraryDocument”建立元件库的文件。
图3.2建立元件库文件
找到我们所没有的元件，使用上面的工具，画好元件图。
由于实习的时间非常紧迫，所以，我采取了修改原有元件的方式来增添自己的元件库，这种方法可以省去自己画元件的麻烦，同时也增加了元件的美观性。
首先，打开软件自带元件库。
图3.3软件自带常用元件库
找到我们想要的修改元件。
以“CON2”为例：
图3.4
点击“EDIT”，然后就会出现该元件的编辑窗口，这时，我们只需用鼠标左键框选整个元件，然后按 Ctrl+C复制，（注意，按完键以后鼠标中心会出现一个十字标记，这时要用鼠标点击元件中心，才复制好了。
）再新建CON2元件，Ctrl+V粘贴该元件。
图3.5复制元件
元件复制完成以后我们要按照自己的需要，修改好元件的引脚的编号，如果不修改好编号的话，会在原理图生成PCB的时候出错。
双击引脚，就会出现一个对话框：
图3.6引脚名称和编号
我们一定要注意Number要填数字。
（填英文也可以，但是一定要注意和PCB的元件固孔序号一致，否则会出现问题！
特别是二极管和电解电容这类不能反接的元件！
）
修改完成以后，就可以进行封装了。
其实封装就是将对应的PCB器件与原理图的封装名称对应起来，封装名虽然可以自己任意取，但是最好还是要符合大家的习惯，例如：
74HC240芯片，有20个引脚，那么，我们按习惯就把封装名叫“DIP20”，即双列直插20脚芯片封装形式。
如下图：
图3.774HC240元件封装
元件图也可以自己画，但是一定要注意元件的引脚不能接反，引脚的序号不要标错，否则会在设计PCB板的过程中碰到问题。
关于引脚接反的问题一定要注意，在画图的过程中，别的组就有同学因为元件引脚接反，在原理图连线的时候就出现连线有断点。
分析其原因就是因为元件引脚接反，本以为接上的地方，实际上是没有接上的。
图3.8可能引起问题的画法图3.9稳妥的画法
这样我们就算完成了元件库中没有的元器件的工作了。
3.1.2绘制原理图
做好元件库以后，我们接下来的工作就是绘制原理图了。
以下我通过电路的两个模块简单总结一下我绘制原理图的过程和经验。
图3.10整流稳压滤波电路
以上图的原理图为例，我们选择所要使用的元器件，从元器件清单里选择CON2、4007、7805、RES2等本图所需要的元器件。
图3.11选择元件
调整好位置以后，我们就可以进行连线了。
在此要特别注意：
要选择双线的那个标志连线！
这样连的线才是具有电属性的实际连线。
之前我选择了单线连线，结果就连成了逻辑线，没有电属性，导致生成PCB图的时候出错，同时重新连线浪费了时间。
“
”这是逻辑连线，“
”这才是实际具有电气属性的线路连接图标。
电源和地一定要记得接入电路。
图3.12
把线路按照原图连接好以后，双击元器件修改好元器件上的名称、以及选对封装名。
图3.13元器件属性调整
最后点击保存，我们的原理图就连接完成了。
以下是我连接的本次实习的原理图：
图3.14555方波信号发生电路
图3.15电路计数器电路
图3.16跑马灯电路原理图
图3.17触发器电路原理图
图3.18比较电路原理图
3.1.3建立PCB元件库
原理图设计完毕以后，我们就可以进行下一步，建立PCB元件库。
由于之前我们的封装名称都是采用的规范的的命名，因此，大部分元件的封装形式在PCB元件库里本来就存在，我们就只要查找一些元件库没有的元件的实际资料，然后根据所查的资料，设计好PCB元件，补充到库里，就可以了，这样就大大减小了我们的工作量。
以下以设计“DIP10”封装模式为例，因为该封装模式没有包含在库中。
点击菜单中的
，进入向导模式。
图3.19选择封装类型
我们选择DIP封装形式建立新的元件，点击“NEXT”。
图3.20选择固孔、焊盘的大小
固孔的大小我们要根据元件的实际大小来选择，这就需要我们上网查阅相关元器件的实际尺寸来设计固孔的大小。
焊盘的大小可以适当的选择，尽量大一点为好，因为本次实习采用的是手工焊接，焊盘太小不方便操作。
图3.21选择固孔的间距
图3.22选择走线的宽度
图3.23选择封装芯片固孔个数
接下来系统就会自动生成PCB元件封装形式图，我们稍加修改就可以了。
图3.24DIP10PCB封装图
3.1.4PCB的绘制
做好之前的所有准备工作以后，我们就可以正式绘制PCB板了。
只要前面的准备工作做得充分，绘制PCB板是很轻松的，因为我们使用了PROTEL99SE的软件，很多工作软件已经帮我们做了。
首先，我们选择一个PCB原理图文件并打开，在工具栏选择design-updatePCB，软件就会自动检测原理图的错误，在原理图的元件封装方式没有问题，连线没有错误（逻辑连线错误好像不能检查出来）。
图3.25
图3.26添加元件到PCB文件
系统就会自动生成一个PCB图。
新生成的PCB图的元件都是散乱的排布在图上，同时会发现软件上显示了很多细线，这些细线就是原理图的接线路线。
图3.27生成的PCB元件
我们下一步的工作就是开始布线了。
在禁止布线层画好线框以后，把元器件放入其中，然后通过手动布线，我采用的是顶层走横线，底层走竖线的方法，通过固孔把两层的线路连接起来。
布线完毕以后，再用软件铺铜，在不能铺铜的地方打上固孔，软件就会自动铺上铜。
下面是完成的电路设计图：
图3.28555集成电路模块未铺铜时的PCB图
图3.29电源模块PCB设计图
从图3.29我们可以看到，没有连线的地方软件会自动生成一根细线把固孔连接起来，其实该模块我们已经连线完毕，未连接的地方是电源和地线部分，我们只要铺铜以后，软件会自动把这些点连接起来。
按照上述过程，我们便用PROTEL99SE软件设计好了可以交给工厂制作的PCB电路板的图纸了。
3.2电路的焊接及调试部分
实习的第二周，我们进入到电路的焊接以及调试阶段。
这一阶段，我们通过实际动手操作，提高了理论与实践的结合能力。
3.2.1电路的焊接
电路的焊接步骤：
先焊接电阻等小元件（按照数值大小对应焊接），接着焊接发光二极管、二极管等稍大一些的元件，最后才是电容开关底座等元件，焊接完成后安装芯片（对照引脚数和正反功能安装）。
首先先焊接比较小的器件，比如电阻，因为其他稍大的元件会影响后续的焊接；
正负大小型号要对应（比如发光二极管正负一定要正确，不然不会发亮）；
焊接时要注意先预热，否则容易出现冷焊虚焊；
剪引脚的时候应留出1mm左右，以便于错了以后修改。
因为缺乏经验而导致的问题以及通过老师的帮助和与同学交流解决了这些问题是焊接电路板的最大的收获。
我将我的心得总结如下：
1.电烙铁使用一定要当心，在接通电源以后，电烙铁的拿、放一定要小心，旁边有一组同学就不小心把热电烙铁碰到电线上，差点发生危险。
2.焊接的时候一定要用烙铁把焊盘预热，在焊前几个焊盘的时候，我没有预热，结果焊锡融化以后变成一个球状，不附着在焊盘上，导致冷焊。
3.预热的时间要注意把握，由于焊盘铜片非常单薄，预热的时间过长的话，焊盘就熔化了，导致我好几个焊接的地方都重新搭线。
预热过长另一个后果就是，可能使焊接的元器件由于温度过高而损坏，所以，一定要注意预热的时间的把握。
图3.30冷焊焊点图3.31虚焊焊点
图3.32我们小组焊接PCB板背面图
可以明显的看到背面有冷焊和虚焊的点，含有，由于用锡的量过多的地方，整个板子看上去，显得不是那么好看。
3.2.2电路的检测与调试
3.2.2.1电源的检测
电源模块的D5灯在接通电源以后就立即正常发光，表面正常，于是根据原理图
图3.33电源模块电路
用万用表对电路进行测试，首先测试了变压器输入的电压，数据在9.12V左右，然后测试了稳压器的输出端和地端的电压，万用表的读数稳定在4.99V，说明稳压器工作的很好，同时二极管工作正常，没有正负跳变说明整流比较理想。
在误差允许的情况下，电源模块没有问题。
图3.34三端稳压器的输出电压
3.2.2.2方波信号发生器的检测
其理论原理如下：
电源接通后，5v电源通过电阻R7、R6向电容C7充电。
这个过程中，NE555认为无触发信号，输出为高电平（D7亮）。
当集成块555的2脚电压上升到一定值的时候（一般为2/3Vcc），集成块555的6脚受到触发，集成块中的比较器1翻转，3脚输出电压为低电平（D7灭，D6亮），同时集成块中的三极管导通，电容C7通过R6放电。
当电容C7上降到有定值时（一般为1/3Vcc），集成块中的比较器2翻转，3脚输出电压为高电平（D7亮，D6灭），C7放电终止，又重新开始充电。
周而复始，形成振荡。
其振荡周期与充放电的时间有关。
C5防止干扰电压引入。
在时钟模块，我们实际看到D6/D7的周期大概在16秒左右。
图3.35方波信号发生器原理图
我们通过秒表粗略检测出方波的大概周期T=12S，与按原理计算的理论值相差比较大。
于是我们查找可能出现的原因，仔细检查了焊接的元件是否跟原理图上所标明的参数不一致，通过检查，我们发现元件没有焊错。
于是，我们用万用表测量每个元件两端的电压，看其是否符合理论数值，或者偏差不大。
当我们检测到100K的电阻的时候，发现其两端没有电压。
我们找到了问题的所在，原来，由于焊接的时候我们用力过大，把焊盘上的铜片弄掉了。
找到了问题以后，我找来小刀，把板子上的线用小刀轻轻刮掉一点，再用烙铁把铜线小心加热，把锡焊落在了线上，再次检测电路，一切就正常了，周期与理论计算的周期偏差不大了。
另外我们还发现了，当接上示波器以后，我们观察到了时钟脉冲电路产生的方波脉冲，调节频率我发现，这种方波其实不是真正标准的方波，它的上升沿其实是弧形的，只是，频率选择较低的时候，我们观测到了“方波”。
3.2.2.3计数器、跑马灯模块的测试
计数器电路原理：
当方波信号发生器产生的时钟脉冲输入到计数器（7493）14脚，该计数器对此信号进行二分频和八分频计数输出，译码器（7447）将计数器输出的四位二进制代码（一个BCD数）译成对应的七位高、低电平信号，并驱动一个七段显示器，显示器则显示相应的数字。
跑马灯工作原理：
由555时钟电路产生的方波信号，输入到10位计数——分频器（CD4017），分频计数产生输出信号经过74HC240驱动后输出到发光二极管D10～D19上，D10～D19循环依次点亮。
由于74HC240只能对8位二进制数进行反相，所以电路中加入了两个三极管非门。
三极管非门应保证当输入低电平时三极管可靠地截至，则输出为高电平；
当输入高电平时三极管工作在深度饱和状态，则输出为低电平。
接通电源以后，我们测试了计数器和跑马灯模块，计数器模块是在方波信号跳变的上升沿计数一次，即D6灯亮的瞬间计数。
当然，计数之前要按复位按键，因为计数模块的7段显示器最初显示是不正常的，因为触发器内部电路的状态是没有初始化的，所以，要按开关，进行电路初始化，就是把触发器清零。
图3.36跑马灯和计数器模块
3.2.2.4触发器模块的调试
电路原理：
第一路:
按触发键S2给出一个信号上升沿，电路中设计的J5、J4分别是D触发器的清零和预置信号输入端，高电平有效，J3接D触发器D输入端。
实验中将J5、J4的短接卡短接为高电平（即短接靠近1处的两短路子）,使D触发器D端输入信号有效,然后按S2给D触发器一个信号上升沿,将J3的数据锁存，其输出结果有Q和Q非两种，分别通过发光二极管D9和D20显示出来。
同样第二路由S4为触发键，J8和J7分别是D触发器的清零和预置信号输入端，高电平有效，J6接D触发器D输入端。
输出结果同上，由发光二极管D21和D22显示出来。
通过实际检测，短路子按照原理图上来接测试的结果和理论结果一致。
图3.37触发器工作状态之一
3.2.2.5比较电路调试
电路原理：
此电路采用了双路比较器LM393，一路用比较器产生一个方波输出，J9为输出端，可以通过示波器来观察，其探头分别接“OUT”端和“GND”端。
另一路比较器为电压比较，电位器RT2为参考电压调节端，可以通过调节其阻值改变其电压值，电位器RT1为比较电压调节端。
实验中我们可以先使参考电压不变，然后调节RT1，改变输入电压值，两路电压通过比较器比较，其输出结果可以通过发光二极管D23的亮度显示出来。
由于电位器的质量不是很好，所以，我们观测到的效果不是很明显。
图3.38比较器
四、收获、心得和建议
通过两周的电子工艺实习，从最初的动员大会，到初次使用PROTEL99SE画出原理图元器件，到封装原理图元器件，连接PCB原理图，再到封装PCB原件和画PCB图。
第一周给我的收获是非常大的，从一开始不知道做什么，然后在姜老师的一步步指导下，渐渐的知道了自己要做什么。
通过使用软件设计PCB电路板，我们把书本上的知识应用到了实践当中来。
在PCB板子布线的时候，我通过查阅网上的资料，了解到走线的规则，如双层布线的话，顶层走横线，底层走竖线，线路要走135°
钝角，铺铜等都是为了减少电子干扰等等实际经验。
这大大的加深我对设计电路板的兴趣。
第二周的动手实习，我认识了许多电子元件，102、103、104瓷片电容，色环电阻，二极管，发光二极管，电解电容，各种芯片。
在焊接电路板的时候，由于初次接触，我焊了许多冷焊，虚焊，甚至把焊盘都焊掉了，但是正是因为我自己动手实践，并且积极的询问老师和一些有经验的同学，我的动手能力得到了锻炼和加强。
最后，我把我焊出来的板子测试通过以后没有问题，一种成就感油然而生。
我自己试着拿掉一个100UF的电解电容，方波发生电路的频率就加快了很多。
跑马灯模块也显得更加有趣味了。
总的来说，在实习的两周里我收获了太多太多。
很多知识在书本上学的很枯燥，很无味，但是在实习中，我才发现，当你真正要用到这些知识的时候，你才知道上课学的东西多么重要，多么有趣。
在今后的学习中，我会汲取这次实习的经历，将书本与实践尽量结合起来，提高我的理论和实践能力。
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