等级实训四要点.docx
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等级实训四要点
电子技术等级实训Ⅳ教程
实验要求及步骤
1、预习及焊接
在实验前认真阅读实验指导书，看懂实验电路图、明确实验目的，了解实验原理、内容和步骤。
然后在通用电路板上焊接实验电路，焊接前应先对元器件作简易测量；阅读理解参考实验程序，编
写实验程序。
2、检查仪器设备、联接线路
实验时首先应检查本次实验所需仪器设备是否齐全完好，然后按实验指导书要求联接电路和仪
器并检查。
3、接通电源、调试电路和程序
线路与仪器的联接经检查无误后，再接通电源，对硬件电路和程序进行调试，然后断开电源，
但不拆线，以备重作。
4、审查数据，拆除线路
当审查数据齐全、现象合理之后，即可拆除实验电路与仪器的联接线。
5、编写实验报告
安全操作知识
在实验中必须注意安全，防止设备、人身事故。
1、对电源要分清电压数值，还要分清正、负极性。
2、对仪器设备要弄清楚规格型号、额定值，并熟悉其用法。
3、实验电路接好后并检查无误后才能接通电源。
实验过程中，如电路和仪表有发热、发光、声
音、气味等异常现象，应立即切断电源并检查故障原因。
4、实验过程中，养成不触摸金属裸露部分的良好习惯，即使在低电压情况下也不例外（注意：
大于24V的电压就可能引起触电事故），确保人身安全。
5、作实验后应随即断开仪表电源。
6、与本实验无关的其他仪器设备不许乱动。
7、保持安静。
8、服从实验室工作人员指挥。
实验报告内容及要求
实验报告是对实验工作的全面总结。
学生做完实验后必须用简明的形式将实验结果和实验情况
完整地和真实地表达出来。
1、实验报告的内容
实验报告应包括以下几个部分：
（1）实验的目的和要求。
（2）实验电路和测试电路。
必要时需简要地介绍实验电路或测试电路的工作原理。
3
（3）实验用的仪器、主要工具。
有时可附实验所用的元件清单。
（4）实验情况记录。
要用简明的语言或提纲式地给出进行实验具体步骤；在实验指导书设计的
图表中填写实验中所记录的原始数据；反映在实验中遇到的问题和处理经过；若在实验中对原定实
验方案进行了调整，则应给出调整方案的理由和调整情况。
（5）实验结果和分析。
实验结果可以用数值或曲线表示。
曲线一般用来表示连续变化的、需直
观显示并加以比较的测量结果。
在需要时，应对实验结果进行误差分析。
（6）实验小结
实验小结即总结实验完成情况，对实验方案和实验结果进行讨论，对实验中遇到的问题进行分
析，简单叙述实验的收获和体会。
2、实验报告的基本要求
实验报告的基本要求是：
结论正确、分析合理、讨论深入、文理通顺、简明扼要、符号标准、
字迹端正、图表清晰。
在实验报告上还应注明：
课题、实验者、实验日期、使用仪器编号等内容。
电路安装工艺评分标准
一、安装技术
1、电路板装配正确。
2、元件插装规范，电路内的元器件摆放合理，并风格一致。
3、元器件安装到位，无松动现象。
二、焊接质量
1、焊点形状良好，周围清洁。
2、锡量适中、不露黄。
3、有足够的机械强度。
三、效果及外观
1、电路板功能正常，工作稳定。
2、电路板无烫伤现象
3、各种接口标示清楚
四、技能熟练水平
能在规定时间内完成相应的任务。
4
“多路数据巡回检测系统”任务说明
一、实训任务和要求
（1）实现对2路模拟量信号的巡回检测，并用数码管显示；
（2）编写串行通信程序，实现与计算机的通信，使数据显示在计算机串口调试工具的
界面上；
（3）了解以微处理器为中心的现代自动检测系统的设计方法和一般结构，提高电子系
统的软硬件设计水平；
（4）培养学生严肃认真的工作态度和科学作风，为今后从事电子行业打下坚实的基础。
二、任务分解
1.单元一：
准备阶段
2.单元二：
硬件线路安装
3.单元三：
显示模块软硬件设计与调试
4.单元四：
信号调理电路设计与调试
5.单元五：
ADC模块软硬件设计与调试
6.单元六：
多路巡回检测软件设计与调试
7.单元七：
串行通信硬件设计与调试
8.单元八：
串行通信程序设计与调试
9.单元九：
系统测试及验收
5
单元实践一准备阶段
一、实验内容
1、按照硬件原理图（见附件Ⅰ）所示，准备、整理全部实践过程所用器件。
2、识别各个器件，对有明确标称值的器件列出标称值（识别方法见附录），对电阻、
电容可通过万用表测出实际值。
列出所有器件清单，并对器件及数量进行确认。
3、针对所用电路板，对电路元件进行布局。
二、原理说明及步骤
自动化工业或大型设备中，经常需要对生产过程或运行状态的各种工作参数进行实
时检测、监视并报警，以确保系统的稳定可靠性。
本次实训，拟设计一“多路数据巡回
检测系统”，拟检测的二路模拟信号（一路0~5V，另一路0~0.5V）分别用不同的直流电
压信号代替。
各模拟参数的要求如下：
1、设计、调试、仿真多路数据巡回监测、显示电路；
2、多路数据为模拟信号，是可变电阻上的直流电压（VDC）；
3、采样数据的巡回显示；
4、采样数据传送到上位计算机显示（串口调试工具界面）。
多路数据巡回检测系统一般由信号调理电路，多路开关电路，采样保持电路，A/D
转换器,单片机、通信接口电路等组成。
整个系统框图如图1-2所示，完整参考电路如
图1-3所示：
单
片
机
ADCRS-232串行
接口电路
计
算
机
图1-2多路巡回检测系统原理框图
LED
显示器
信号
调理电路
信号1
信号1
采样/保持
电路
信号
调理电路
多
路
开
采样/保持关
电路
信号n
。
。
。
6
单元实践二硬件线路安装
一、实验内容
根据附件1参考电路图焊接并安装电路，常见元件规格参见附录2。
二、硬件安装及调试步骤
1、硬件安装注意事项
（1）所有集成芯片、LED数码管都安装在集成插座上；
（2）元器件布局时要注意，在8951单片机旁为仿真插头预留一定的空间位置；
2、硬件初步调试
（1）首先检查VCC、GND之间无短路才能接通电源；
（2）接通5V电源后，应检查所有集成插座上电源是否连接正常；
（3）插座上电源检查正常后断开电源，安装集成芯片、LED数码管等，注意各
集成芯片和LED数码管的方向。
LED数码管在装入前要用万用表的二极管档
逐个检查，检查是否能正常点亮。
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单元实践三显示模块软硬件设计与调试
一、实验内容
1、显示模块的硬件调试；
2、了解数码管显示器的动态控制原理，编写程序控制数码管的显示。
二、说明及步骤
1、数码管
本次实训的数码显示部分采用的是4位共阳8段LED数码管，内部结构如图3-1
所示
图3-1：
4位共阳LED数码管内部接线图
实物图如图3-2
图3-24位共阳LED数码管实物图
2、数码管显示原理
1）使用时，当共阳数码管的公共端12、9、8、6接高电平，而显示字段端接低电平时，
这样对应的字段就被点亮了，而当显示字段接高电平时，该显示字段又被熄灭了。
8
2）通常我们把公共端叫做位选端，把显示字段叫做段选端。
由于每个显示字段显示通
常需要十到几十毫安的驱动电流，因此显示控制信号必须经过驱动电路才能使显示器正
常工作。
3）该电路工作原理（动态扫描显示法）：
在硬件电路上，各个数码管的显示字段控制端
并联在一起，由一个8位并行输出口控制，各个LED数码管的公共端作为显示位的位选
线，由另外的输出口控制。
动态显示时，各个数码管分时轮流的被选通，即在某一时刻
只有一个数码管被选通，并送出相应的字符，并且让该数码管短暂的显示一段时间，在
下一刻选通另一位数码管，再送出相应的字符码，并保持一段时间，如此循环下去，就
可以在各个数码管上显示需要的字符。
虽然这些字符是在不同时刻分别显示的，但是由
于人的眼睛存在着视觉上的暂留效应，所以我们看起来会是连续显示的感觉。
4）LED数码管与单片机的连接：
P2.4-P2.7控制位选端，P0口控制段选端。
3、硬件电路调试
（1）先不要插上单片机芯片或仿真器。
接通5V供电电源，检查单片机插座各引脚
对地电压，特别是连接5V电源的管脚，电压是否正常。
如正常，进行下一步，否则检
查电路。
（2）位选择部分硬件调试：
这部分调试需充分利用单片机集成插座，使用短路插
线。
将单片机集成插座上对应P0口（即段码）的一个或数个引脚的插座口用短路线和
地相连（连到任何集成插座的地脚皆可），然后用一短路线将P2.4-P2.7对应的4个引
脚轮流对地短接，观察4位数码管的各位是否有相应的段轮流亮起，如正常，进行下一
步。
（3）段码部分硬件调试：
拆除刚才的引线，然后将P2.4-P2.7对应的4个引脚全
部对地短接，用一短路线轮流将P0口各脚对地短接，观察4位数码管的各位对应的段
是否同时亮起，如是则进行下一步。
4、软件部分调试
（1）拆除刚才的短路线，插上单片机芯片或仿真器，用示波器检查单片机30脚（ALE）
是否有方波输出，如有，进行下一步，否则，检查电路（重点检查晶振和供电电源部分）。
（2）编写并调试显示输出程序，观察数码管是否能按程序控制的那样显示。
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单元实践四信号调理电路设计与调试
一、实验内容
1、对照指导书硬件原理图，完成0~5V模拟量信号输入到ADC的硬件电路调试；
2、对照指导书硬件原理图，完成0~0.5V模拟量信号的放大，并输入到ADC的硬
件电路调试。
二、说明及要求
1、被测模拟信号
本实训使用电位器和电阻对5V电源进行分压，获取的直流电压信号来模仿被测模
拟信号，通过调节电位器可改变输入信号的大小。
取样信号电路及信号调理电路如下所示。
10
9
8
U3C
LM324
5
6
7
U4B
LM324
+12
-12
R21
R23R24
2k
R22
2k
Port1
Port2
3
2
1
411
U3A
lm324
SW2
4.7K
Rw1
4.7k
+5V
R20
100
采样信号1
采样信号2
图4-1信号调理电路
调试步骤:
（1）不要安装集成芯片（即所有集成插座都不要插集成芯片）
（2）接通5V电源，调节RW1，使采样信号1在0~5V内变化；
（3）计算R21的阻值，使全量程调节RW2时，采样信号2在0~0.5V范围内变化。
2、信号调理电路
信号调理电路由信号放大电路和输入缓冲电路两部分组成。
（1）信号放大电路
采样信号1的信号变化为0~5V，在ADC0809的量程范围内，直接经输入缓冲电路
输入到A/D转换器进行转换，输入缓冲电路设计与调试见说明
（2）。
10
采样信号2的信号变化范围为0~0.5V，需要放大后，才能经输入缓冲电路输入到
A/D转换器进行转换。
参见图4-1硬件电路，选择合适的R24电阻阻值，将信号放大到
0~5V范围。
（2）输入缓冲电路
这部分电路由LM324构成的跟随器来实现。
调试步骤：
（1）先不插上LM324，接上±12V电源，用万用表测量2个LM324集成插座的4
脚和11脚的±12V对地电压是否正常，如正常，进行下一步，否则检查电路连接。
（2）关闭电源，插上LM324，在接通电源（注意。
以后插拔集成时都必须关闭电
源！
）。
再次检查4脚和11脚的±12V对地电压是否正常。
（3）测量LM324各输出脚直流电压，是否等于输入的前级分压电压，如是，则进
行下一步，否则检查电路。
（4）调整电位器，并记录缓冲后输出的各路模拟电压值范围，记录在下面表格中。
输入信号最小电压（V）最大电压（V）缓冲电路输出电压范围
采样信号1
采样型号2
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单元实践五ADC模块软硬件设计与调试
一、实验内容
1、了解ADC0809芯片的功能及控制方法，完成ADC模块的硬件调试；
2、编写并调试程序控制ADC0809读入两路模拟量数据；
3、编写并调试程序完成对ADC读入数据的处理。
二、原理说明及步骤
1、ADC0809介绍
ADC0809是八通道的八位逐次逼近式A/D转换器。
由单一的5V电源供电，片内
带有锁存功能的8选1的模拟开关。
由C、B、A的编码来决定所选的模拟通道。
转换
时间为100us。
转换误差为1/2LSB。
它的引脚的排列及其功能，其引脚图见5-1
图5-1ADC0809的引脚图
IN7~IN0：
八个通道的模拟输入量。
ADDA、ADDB、ADDC：
模拟通道地址线。
当CBA=000时，IN0输入，当CBA=111
时，IN7输入。
ALE：
地址锁存信号。
START：
转换启动信号，高电平有效。
D7~D0：
数据输出线。
三态输出，D7是最高位，D0是最低位。
OE：
输出允许信号，高电平有效。
12
CLK：
时钟信号，频率范围为10~640KHz。
EOC：
转换结束状态信号。
上升沿后高电平有效。
Vcc：
+5V电源。
Vref：
参考电压。
2、ADC0809时序图及其接口电路
ADC0809的时序图如图3.11所示：
图3.11ADC0809的时序图
其工作过程是：
ALE的上升沿将A、B、C端选择的通道地址锁存到8位A/D转换
器的输入端。
START的下降验启动8位A/D转换器进行转换。
A/D转换开始使EOC端
输出低电平。
A/D转换结束，EOC输出高电平。
该信号通常可作为中断申请信号。
OE
为读出数据允许信号。
OE端为高电平时，可以读出转换的数字量。
硬件电路设计时，
需根据时序关系及软件进行设计。
请仔细阅读参考电路中该部分的电路，并说明原理，写在实验报告中。
2、ADC部分调试
（1）插上ADC0809之前，先通电检查集成插座对应电源、地的引脚电压是否正
常。
（2）插上ADC0809，先检测ADC0809第10脚（clock）是否有约10kHz的脉冲
信号，如有，则进行下一步。
（3）编写并调试ADC转换程序。
调试步骤：
调节RW电位器分别改变2路采样信号电压值，运行并调试程序，检查
ADC读回的数字量值，填入下表，判断与理论值是否相符。
13
输入信号电压（V）
ADC数字量
（实际）
ADC数字量
（理论）
与理论值
相符否
采样信号1
采样型号2
（4）编写程序，将电压值显示在数码管上。
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单元实践六多路巡回检测软件设计与调试
一、实验内容
编写并调试程序，完成对两路模拟量信号的定时采集和分时显示。
每500毫秒
采集一路模拟量信号，每路显示时间为3秒。
二、实验步骤
1、定时采集程序设计要点
设置定时器的工作方式和定时时间，并启动定时，使每隔500毫秒启动ADC0809
转换一次。
2、分时显示程序设计要点
以500毫秒为定时时基，配合一个单元对500毫秒计数，每记6次即3秒到，显
示另一路采集信号的值。
试编程。
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单元实践七串行通信硬件设计
一、实验内容
1、了解RS-232C总线标准和接口特点；
2、设计并调试电路，完成单片机与计算机串行口以RS-232C通信的硬件设计。
二、原理说明及步骤
1、RS-232C通信接口介绍
RS-232C是美国电子工业协会推荐的串行通信总线标准，其全称为“使用二进制进
行交换的数据终端设备和数据通信设备之间的接口标准”。
当前几乎所有计算机都使用
符合RS-232C传输协议的串行通信接口标准，大多数计算机使用9针D型连接器与外
界进行串行通信，9针D型连接器信号说明如下表：
引脚信号名称简称方向信号功能
1接收线路信号检测DCDDTE←DCE已接收到远程信号
2接收数据RXDDTE←DTE接收串行数据
3发送数据TXD→DCEDTE发送串行数据
4数据终端就绪DTR→DCEDTE准备就绪
5信号地信号地
6数据传送设备就绪DSRDTE←DCE准备就绪
7请求发送RTS→DCEDTE请求切换到发送方式
8清除发送CTSDTE←DCE已切换到准备接收（清楚发送）
9振铃指示RIDTE←通知DTE，通信线路已通
串行通信基本信号引脚TXD、RXD、SG。
TXD：
发送数据引脚，输出。
数据传送时，数据位由该引脚发出；不发送数据时，
该引脚维持逻辑“1”。
RXD：
接收数据引脚，输入。
发送器发出的数据位由该引脚进入接收设备。
SG：
信号地。
另外，RS-232C标准采用负逻辑EIA电平。
逻辑“1”电平为-3V～-15V，逻辑“0”
电平为+3V～+15V；传输距离在15m之内；数据传输速率局限在20Kb/S以下，其传输
速率主要有：
50、75、110、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200b/s。
16
所以RS-232C的EIA电平与TTL电平是不相同的，必须进行电平转换。
2、RS-232C接口芯片介绍
常见用于EIA电平与TTL电平转换的芯片是MAX232芯片。
MAX232芯片是
MAXIM公司生产的使用+5v单电源供电的电平转换芯
片。
MAX232引脚如图7-1所示。
（1）电源供电：
VCC、GNG:
电源（+5V）、地。
（2）电荷泵电路
在1和3、4和5、6和15、2和16引脚之间分别接一0.1
微法的电容，产生+12V和-12V两个电源，提供出
RS-232C标准的EIA电平，详细见硬件连接图。
（3）数据转换通道。
MAX232具有两组EIA电平与TTL电平转换的数据通道，由7、8、9、10、11、12、
13、14脚构成。
其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为
第一数据转换通道；8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第
二数据转换通道。
TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN引脚输入转换成RS-232数据，由T1OUT、T2OUT
引脚送到计算机RS232C接口的DP9插头；DP9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN引脚
输入转换成TTL/CMOS数据后，从R1OUT、R2OUT引脚输出到单片机串行口引脚。
3、RS-232C通信接口电路
RS-232C通信接口电路见附件2。
图7-1MAX232引脚图
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单元实践八串行通信程序设计与调试
一、实验内容
1、了解单片机串行口的控制方法和程序设计要点；
2、编写并调试程序，完成串口调试工具单片机与计算机的通信，最后将采集的两
路模拟量数据发送到串口调试工具界面显示。
二、原理说明及步骤
1、串口调试工具介绍
在网上下载一个通用串口调试工具程序，安装运行后会出现如图8-1所示界面，在
“串口设置”栏设置通信的必要参数，然后在发送框输入要发送的数据，按“发送”按
钮，就可以将数据发送出去了。
接收到的数据也将显示在接收框中。
2、MCS-51单片机串行通信的控制
串行通信的控制的要点是对串行口工作方式、帧格式、串行通信的波特率进行设置。
为了能使51单片机与计算机能进行串行数据交换，必须使两机发送、接收的帧格式和
波特率完全一致。
比如设两机均工作于10位一帧的数据格式，波特率为9600bps。
51
单片机串行口寄存器的设置应该是：
SCON=50H
PCON=00H
图8-1串口调试工具界面
18
TMOD=2XH（“X”为T0的控制，按系统需要设置）
TH1=F3H
TL1=F3H
3、制定上下位机的串行通信协议
为保证通信过程的可靠和有条不紊，计算机与单片机通信时，必须遵守一定的通信
约定，称为通信协议。
一般通信协议都有一定的标准，协议较完善，但很复杂。
这里仅
设计几条最基本的协议。
（1）计算机发00H命令（一字节）—获取所有路（2路）采样数据
单片机应答（四字节），格式如下表：
采样数据1整数采样数据1小数采样数据2整数采样数据2小数
（2）计算机发01H命令（一字节）—获取第1路采样数据
单片机应答（二字节），格式如下表：
采样数据1整数采样数据1小数
（3）计算机发02H命令（一字节）—获取第2路采样数据
单片机应答（二字节），格式如下表：
采样数据2整数采样数据2小数
单片机上传的采样数据是各采样电压值。
4、编程控制串行口接收命令。
请编程实现上述通信协议，获得各路采样数据值。
19
单元实践九系统测试及验收
实验内容
1、系统完善、测试及验收；
2、考核。
20
附录1
电子技术等级实训Ⅳ课程介绍
课程中文名称（课程英文名称）：
电子技术等级实训Ⅳ
课程代码：
3010214060
课程总学时：
34学时[理论：
0学时；实验：
34学时]
课程总学分：
1学分
面向专业：
电子信息工程专业
一、课程的性质、目的和任务
“电子技术等级实训”是电子信息工程专业应用能力训练和能力考核与评价的重
要环节，是电子技术动手实验能力的重要实践过程。
整个实训分为等级I、II、III、IV
四个等级，《电子技术等级实训IV》是“电子技术等级实训”中的第四门课程，同时也
是对学生电子技术应用能力认证的第四个等级。
本课程将通过一个完整的电子系统——“多路数据巡回检测系统”的软硬件设计、
制作和调试，使学生更进一步掌握电子系统的软硬件设计水平，了解以微处理器为中心
的现代自动检测系统的设计方法和一般结构，为毕业设计和今后从事专业工作打下基
础。
二、课程教学实施
本课程共36学时，实验安排每次4学时，共计4学时×9次=36学时；课程安排在
第10周开始。
三、成绩评定办法：
课程成绩包含实验态度、实物验收、能力考核、综合实验报告四部分。
满分：
100
分，其中：
实验态度占10分，实物验收40分，能力考核占20分，综合实验报告占30
分。
四、综合实验报告或论文格式及要求
综合实验报告以完整论文的形式，以每次实验为单元，分阶段撰写，格式参见如下：
21
论文题目（宋体二号）
作者（含姓名、学号、班级）（宋体五号）
（以下为宋体小四号，行间距为1.5倍）
课题名称
课题任务及要求
课题分解
论文正文
单元一：
1、任务
2、结构及原理
3、设计及制作过程，出现问题及解决方法
4、测量及数据分析
5、效果及分析
单元二：
单元三：
单元四：
单元五：
单元六：
单元七：
单元八：
单元九：
总结
体会
附件2：
系统原理图
2
附件3：
信号采集和调理电路
附件4：
系统元器件清单
器件清单
序号名称型号规格数量备注
1USB转232转换头1
232连接器母1
24位LED显示器共阳1
3集成芯片89C521
LM3241
ADC08091
MAX-2321
4通用实验板15*101
5三极管90124
6集成插座40P2
28P1
16P1
14P1
7电阻10KΩ4
4.7KΩ2
2KΩ2
1
升级会员 