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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

设备的放置及操作是否方便等。

若有问题都选择是否合适,应在正式实训之前解决。

数据的测量与记录2.

测,,如果要测某一变化曲线试做无问题就可以读取数据被测量的最大值或最小值相量点的数目和间隔应选得合适。

测量点应选得应的点一定要测出；在变化曲线的较弯曲处，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。

是合理选择测量点的选择，在试做时就要给予考虑。

图0-2

-1-

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

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30%，确定最后实训成绩。

-2-

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，

每晶振为单片机提供一个时间标准，

振动一下，单片机就执行一条指令。

电平了，高控制原理就是用高低电平

外围，有了电压差，低电平=0V=5V，

就可以开始工作了。

设备

秒，想让一1晶振振动一次是比如

电10s，就先输出一个高电平个持续

后再输出，然后等待晶振振动10s平

?

低电平。

四、核心元件、电路相关知识STC89C52

公司生产一种是STCSTC89C52位微控制器，高性能CMOS8低功耗、存储器。

Flash8K具有在系统可编程内核，但做了很MCS-51使用经典的单片51多的改进使得芯片具有传统机不具备的功能。

在单芯片上，拥有和在系统可编程CPU灵巧的8位为众多嵌入式STC89C52Flash，使得控制应用系统提供高灵活、超有效的8k具有以下标准功能：

解决方案。

位32，，512字节RAM字节Flash4KB

看门狗定时器，内置I/O口线，

级4个外部中断，一个7向量16个位定时器/计数器，4MAX810EEPROM，复位电路，3

可降至STC89C52级中断结构），全双工串行口。

另外向量中断结构（兼容传统51的52

、允许RAMCPU支持静态逻辑操作，2种软件可选择节电模式。

空闲模式下，停止工作，0Hz

振荡器被冻结，内容被保存，掉电保护方式下，串口、/定时器计数器、中断继续工作。

RAM-3-

可6T/12T35MHz，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，MAX220–MAX249系列线驱动器/接收器，专为EIA/TIA-232E单电源供电。

+5v使用以及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》符号定义引脚

DCD1载波检测RXD接收数据2

TXD发送数据3

DTR4数据终端准备好

SG5信号地

DSR6数据准备好

RTS7请求发送

CTS清除发送8

RI9振铃提示

五、实训内容与步骤PCB1、设计PCB设计要求120MM*100MM

（1）板规格：

1MM.－）线宽设置：

地线（21.5MM;电源线及其它信号线0.81MM。

）敷铜前安全线距设置：

（3（4）布局要求：

-4-

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。

-5-

-6-

20学时）实训项目二数控步进调压电源的制作（

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。

PCB布局、布线、元器件安装与焊接的工艺要求及技巧。

2、学习数控步进调压电源3、掌握数控步进调压电源电路结构和工作原理。

LM317的功能和应用。

4、熟悉计数器CD4017及三端稳压器二、实训仪器及设备4、热转印机1、万用表、示波器5、腐蚀槽、腐蚀剂2、电烙铁6、台钻3、激光打印机三、电路工作原理数控步进直流调压电源电路如

是一个可调IC1右图所示。

电路中IC1①通常在三端稳压集成电路，用来调节脚与地之间串接电位器，该电路则是通过输出电压的大小。

～VT10将电阻Rz半导体管VT1～VT10，串入其间，通过VT1～R，的导通与截止改变串入电阻的状输出的直态，以实现调压的目的。

之间可调，步3～17.5V流电压在级为0.5V。

为十、IC3电路中的IC2、按动开关Sl进制计数／分频器，可实现脉冲的输入。

每按动一S2Q4Qo～IC2或IC3的或次SlS2，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电阻接入～R11通，将相应的R2的输出IC1IC1的①脚与地之间，为便于将改变一个挡位。

电压UoTIC3、指示UOUT的大小，在IC2。

LED1～LED10Qo的～Q4输出端按有发光二极管R2、VT6导通，IC3IC2、的Qo输出端均置于高电平，此时只有VT1当电源接通后，各挡之间进行调节。

若、15V6、9、12UOUT被接入电路，UOUT为3V。

按动Sl则可使在3、各挡之间进行调节。

5V5、5.4.5则可使UOUT在3.5、4、、S2IC2的Q0端为高电平，按动为回零按钮，、S4步进0.5V。

开关S3Uour3V;Sl因此每按动一次，OUT步进每按动一次S2，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

脉冲分配器CD4017：

十进制计数器/输入端。

时INHCRCP10Johnson5CD4017是位计数器，具有个译码输出端，、、-7-

INH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。

计数器清零。

CR为高电平，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。

为低电平时，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Johnson

个在每10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。

CO信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。

时钟输入周期

引出端功能符号CO：

进位脉冲输出：

时钟输入端CP：

清除端CR：

禁止端INH计数脉冲输出端Q0-Q9

VDD：

正电源VSS：

地

真值表输入输出COQ0~Q9CPCRINH

Q0

×H×LL↑计数Q0~Q4计数脉冲为LH↓CO=H

时：

LL×Q5~Q9计数脉冲为L×HCO=L

时：

保持L×↓

L

×↑

LM317

三端集成稳压器电路它可以通过外接元件使输出电压得到集成稳压器与简单稳压电路相比其电路结构简单，可以很安全的保护电路的正很宽的调节范围。

并且内部有过热保护、过流保护等保护电路，用于消除输出电压中的高频噪（常工作。

图8Co电容LM317）时由组成的基准电压源电路，。

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F1音，可取小于μ1.25V1.5A输出电流可达。

-8-

LM317组成的稳压电路8）由图（由于调整端的电流可忽略不计，输出电压为1.25V

/R）×Uo=（1+R2C。

但是，在输出开路时，电容μFC为了减少R2上的纹波电压，可在其上并联一个10D1,D2提供一个放电回路，可加二极管D2，将向稳压器调整管发射结反偏，为了保护稳压器，）所示：

起保护作用。

如图（9

的外加保护电路）LM317图（9集成稳压器不能直接满足要求，需要设计LM3171）由于设计要求电压从零开始调起，（所示，电压补偿电路由10）最小输出电压，的1.25V如图（一个电压补偿电路来抵消LM317D为二极管UD为LM317的输出端电压，DR3和二极管组成，其输出电压Uo=U-UD,其中，U，这里用两只串联）LM317的基准电压（1.25V的正向压降。

UD即为补偿电压。

其值略大于输出电压相等时,使,U3达到与UD当调节的硅材料整流二极管的导通压降来实现。

R2减少开始增大。

由DD,0V逐渐增大时,U0即由故于负载电流流过R2,0V即为。

之后当调节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：

1.25-1.4

×）（2Uo=（1+R2/R1）-9-

（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、实训内容与步骤设计1、PCB设计要求PCB120MM*100MM

）板规格：

（11MM.－电源线及其它信号线0.8

（2）线宽设置：

地线1.5MM;1MM。

（3）敷铜前安全线距设置：

4）布局要求：

（

放置其周边元件，在保证适当距离的技巧与提高：

先放置集成芯片，然后按就近原则，

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。

）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1电路性能，方便维护。

）电源、信号等接线端子靠板边放置，以方便对外接线。

2）在满足以上要求的前提下，元件布局要整齐美观。

3；）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）4垂直方向统一放在元件的左边（或右边）。

PCB制作2、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PCB松香水、检测、装配3板，均达到良好无误，待装配。

PCB

（1）检测所有元器件及2（）装配：

按电子产品工艺技术规则要求进行装配、插接。

）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3（-10-

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。

-11-

20学时）数字式频率计的制作（实训项目三

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。

布局、布线、元器件安装与焊接的工艺要求及技巧。

2、学习数字式频率计的PCB、掌握数字式频率计电路结构和工作原理。

3的功能和应用。

CD4017及三端稳压器LM3174、熟悉计数器二、实训仪器及设备、热转印机、万用表、示波器41、腐蚀槽、腐蚀剂、电烙铁52、台钻、激光打印机63三、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。

那么该计数器所显示的数值即是该被测信号和一个控制闸门，设法让被测信号只输入1s下面介绍结构较为简单的两位数字式的频率。

电子数字式频率计就是按照这个原理设计的。

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

脉冲分配器CD4017：

十进制计数器/输入端。

时、INH个译码输出端，10CP、CR位CD4017是5Johnson计数器，具有INH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。

计数器清零。

CR为高电平，反之，为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；计数功能无效。

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Johnson

个10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。

在每了正确的计数顺序。

信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。

时钟输入周期CO

-12-

引出端功能符号CO：

进位脉冲输出：

时钟输入端CP：

清除端CR：

禁止端INHQ0-Q9计数脉冲输出端VDD：

正电源VSS：

地

真值表输出输入

Q0~Q9COCPCRINH

Q0

H××L↑L计数计数脉冲为Q0~Q4LH↓时：

CO=H

L×L计数脉冲为Q5~Q9LH×CO=L

时：

保持L↓×L

↑×

CD40110

驱动器，具有加减计数，计数器状译码器/锁存器//为十进制可逆计数器CD40110

态锁存，七段显示译码输出等功能。

分别用作加计数时钟输入和减计数时钟输入。

个计数时钟输入端CPU和CPD240110有另一个时钟因此当一个时钟输入端计数工作时，由于电路内部有一个时钟信号预处理逻辑，一般为高电平，当计数器和借位输出BO输入端可以是任意状态。

40110的进位输出CO和输出负脉冲。

在多片级联时，只需要将CO～0时CO输出负脉冲；从～从09时，BO9端，就可组成多位计数器。

的BO分别接至下级40110CPU和CPD

引出端符号：

借位输出端BO

进位输出端CO

减计数器时钟输入端CPD

加计数器时钟输入端CPU

CR清除端计数允许端/CT

/LE锁存器预置端地Vss正电源VDD

Ya~6g锁存译码输出端

-13-

真值表，如右图所示。

五、实训内容与步骤设计1、PCB设计要求PCB120MM*100MM）板规格：

（1电1.5MM;

（2）线宽设置：

地线1MM.－源线及其它信号线0.8。

敷铜前安全线距设置：

1MM（3））布局要求：

（4

放置其周边元件，在保证适当距离的然后按就近原则，技巧与提高：

先放置集成芯片，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。

）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1电路性能，方便维护。

）电源、信号等接线端子靠板边放置，以方便对外接线。

23）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）。

PCB制作2、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PCB松香水3、检测、装配PCB板，均达到良好无误，待装配。

（1）检测所有元器件及2）装配：

按电子产品工艺技术规则要求进行装配、插接。

（）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3（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。

、调试与参数测试4）检测各功能模块电路电源是否正常。

（1脚输入计数信号，观察数码管显示是否正常。

的9CD40110

（2）人为给低位的脚的输出波形是的2脚、74LS00的10CD4017）用示波器先后检测（3NE555的3脚、1Hz的方波。

否为3脚的输出波形是否与被测信号一致。

）检测各74LS00的（4六、实训报告与总结、简述电路功能构成，及频率计数原理。

1在本电路中的作用。

及CD40110NE555、CD4017、74LS00、简述2并画图脚的输出波形2,脚、脚、374LS00的10CD4017的的用示波器先后检测3、NE555记录，并分析检测结果及其原因。

3脚的输出波形与被测信号波形，并画图记录，的、用双踪示波器，同时检测各474LS00并分析检测结果及其原因。

-14-

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