八路数显抢答器电子工艺实习报告.doc

电子工艺实习报告
题目：8路数显抢答器
院系：电气学院
日期：2011年7月
目录
第一章 Altium Designer 6.9项目实习 2
第一节 原理图 2
一 原理图设计 2
二 原理图元件库元件设计 2
第二节 PCB图 3
一 PCB设计 3
二 PCB元件库元件设计 3
第三节 遇到问题和解决办法 5
一 原理图部分 5
二 PCB部分 5
第二章 电子电路制作实习 6
第一节 元器件 6
元件介绍 6
第二节 焊接技术 7
一 电烙铁的使用 7
二 手工焊接技术 8
三 焊点的质量检查方法 9
第三节 电子电路原理、整机组装和调试 9
一 电子电路原理 9
二 元器件安装的技术 10
三 调试 11
第三章 学习体会 11
第四章 附录 12
第一节 原理图 12
第二节 PCB图 13
第一章 Altium Designer 6.9项目实习
第一节 原理图
一 原理图设计
1.首先要先建立一个工程，操作为菜单单击file ， new ， project ， PCB project，然后向工程中添加原理图，操作为右击工程，单击add new to project ， schematic ，这时就会出现一张原理图，点击保存，这时分别保存了工程文件和原理图文件。
2.接下来添加元件库，操作为打开右面工具栏libraries ，单击 add libraries 可以安装已经下载好的元件库，这时只要浏览到元件库所在位置，安装即可，我们选择两个常用的元件库安装。如果找不到我们需要的元件可以通过搜索功能进行搜索。
3.然后是添加元件，操作为在安装好的libraries中找到所需元件，选择元件将其拖拽到原理图空白处，然后可以对元件参数进行修改，使其满足我们的要求。元件之间的连线全部采用 place wire，连接时要出现红色的叉才是真正的连接上了，在连线时要特别注意这一点，其他元件可以重复之前的操作即可，不要忘记添加网络标号，全部完成后点击保存原理图。
4.最后是原理图的编译，操作为单击工具栏中的Project 的编译选项，单击system里的Message可以出现编译信息，是否有错，双击错误语句可以在原理图中看到出错位置，修改错误后再进行编译直至不出现错误为止。
二 原理图元件库元件设计
有时我们安装的元件库不一定有我们需要的全部元件，这就需要我们自己设计满足要求的元件，形成自定义的元件库，其具体操作为
右击工程选中 add new to project ， schematic libraries ，操作区中出现以十字为中心的元件绘制区域。在软件上方工具栏选择有直尺和笔的小图标，单击矩形绘画框即可出现矩形，再对其大小进行调整，在同一个图标下选择管脚项，进行管教的绘制，这时可以按tab键对其参数修改、命名等。元件完成后可以对它命名并修改属性若是带有子件的元件，在第一个元件绘制完后，点击tools ， new part 可以绘制下一个子件。如果同一张原理图还有其他元件需要绘制，此时可直接单击左侧元件库下的add，然后就可以绘制下一个元件了，这样所绘制的几个元件即存在同一个元件库中，不要忘记保存。
第二节 PCB图
一 PCB设计
1.右击工程打开 add new to project ， PCB，打开原理图，对每个元件封装好，点击菜单栏上的design按钮 ， update PCB，这时软件会将原理图导入到PCB中。
2.打开PCB图，将底盘去掉，把元器件都合理安排到工作区中。首先选中keep out 层用画笔画好禁线，制定布线规则，点击 edit rules → routing→ width，VCC、GND设置为30个单位宽度，其余可以默认设置，然后点击auto route ， all，这时软件就根据我们制定的规则进行自动布线了；为使各接线柱更牢固可以对所有层进行泪滴，操作为点击tools ， teardrops；然后对top层和bottom层附地铜，选择层top层，点击工具栏里一个网状图标place polygon plane，选择Hatchde，Connect to net项选择GND，选中remove dead copper去死铜，bottom层重复同样操作；最后选择层top overlay，点击工具栏上的A图标，添加所需要的标识，增加PCB图的可读性，最后记得保存。
二 PCB元件库元件设计
有时我们安装的封装库不一定有我们需要的全部封装，这就需要我们自己设计满足要求的元件封装，形成自定义的封装库，其具体操作为
1.右击工程打开 add new to project ， PCB libraries ，操作区中便出现灰色网格状的PCB元件绘制图，点击菜单栏中的tools ，component wizard，会出现设置向导，这时可以根据自己的需要的封装形式宽度等参数进行设定。
2.回到原理图界面，选中元件，点击add footprint ，browse 到刚刚设计的封装库找到相应的封装形式进行封装，这时所有的元件都有了相应的形式的封装了，最后保存下。
第三节 遇到问题和解决办法
一 原理图部分
1.在绘制原理图的过程中要合理布局，使各元器件不要连接过于紧密，要使各个元器件分散的排布于原理图中；在添加网络标号的时候要确保连接到导线上，如果没有连接上会使原理图无法正常编译；在导线连接过程中要做到不出现不必要的连接点，有些导线出现交叉，但并不是连接在一起的。
2.在原理图元件库元件设计过程中要确保各管脚的输出形式正确，若其形式不正确可能会出报出管脚无驱动的错误；自定义的元件的时候要注意某些管脚要隐藏而不是不存在，在定义封装的时候要按其计算在内；对自定义的元件要根据实际情况选择合理的封装形式，比如双列直插式、贴片式等。
二 PCB部分
1.在绘制PCB图的过程中，首先要检查原理图中的每个元件是否都有合适的封装形式，如果系统没有可以自定义封装；导入PCB之前要在keep out层画出一定区域，将PCB导入到这个区域内才可以继续后边的工作。
2.在PCB元件库元件设计过程中要选择正确的层来画元件封装，且封装的大小要和实际相符，否则可能会导致PCB加工完成后元件无法安装上的情况；PCB图布局要合理，不要分布过于紧密，否则会给布线带来难题。
第二章 电子电路制作实习
第一节 元器件
元件介绍
1.集成电路
（1）74LS30：此芯片为8输入与非门，共有////四种线路结构形式。
（2）74LS48：此芯片是常用的七段数码管译码器驱动器，常用在各种数字电路和单片机系统的显示系统中。
（3）74LS147：此芯片为10线-4线优选编码器，共有54/74147和54/74LS147两种线路结构形式。
（4）74LS373：此芯片为三态输出的八D透明锁存器,共有 54S373 和 74LS373 两种线路。
（5）CD4069：此芯片由六个COS/MOS反相器电路组成，主要用作通用反相器、即用于不需要中功率TTL驱动和逻辑电平转换的电路中。
2.电阻
电阻的主要职能就是阻碍电流流过，应用于限流、分流、降压、分压、负载与电容配合作滤波器及阻匹配等。
3.电解电容
电解电容是电容的一种，金属箔为正极，与正极紧贴金属的氧化膜是电介质，阴极由导电材料、电解质和其他材料共同组成。此外电解电容正负极不可接错。
4.电容
电容器在调谐电路、旁路电路、耦合电路、滤波电路中起着重要的作用。
5.二极管
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。
6.三极管
9015是一种NPN型硅小功率的三极管它是非常常见的晶体三极管。
第二节 焊接技术
一 电烙铁的使用
1．焊接原理：
加热熔化成液态的锡铅焊料借助焊剂的作用，熔于被焊接金属材料的缝隙，焊锡中的锡和铅的任何一种原子便会进入被焊接金属材料的晶格，在焊接面间形成金属合金，并使其连接在一起，得到牢固可靠的焊接点。
2．焊接一般步骤
（1）检查焊接面是否清洁 若有氧化层则要打磨或刮除，有污物则要擦干净
（2）将要焊接表面搪锡 让烙铁头搪上锡后再带一些锡接触焊接面加热被焊件，稍后将焊锡丝插到烙铁头与焊件接触处，使其带上焊锡，用烙铁头将熔化的锡搪均匀，后趁热拿开烙铁头。
（3）将已搪锡的两个焊接面搭叠好，固定不动，用带少许锡的烙铁头接触焊接面，稍后将焊锡丝插入使搭接处充满焊锡即可。
二 手工焊接技术
1.手工焊接方法
手工焊接握电烙铁的方法,有正握、反握及握笔式三种。焊接元器件及维修电路板时以握笔式较为方便。
2.手工焊接一般步骤
（1）准备焊接:清洁被焊元件处的积尘及油污,再将被焊元器件周围的元器件左右掰一掰,让电烙铁头可以触到被焊元器件的焊锡处,以免烙铁头伸向焊接处时烫坏其他元器件。焊接新的元器件时,应对元器件的引线镀锡。
（2）加热焊接:将沾有少许焊锡和松香的电烙铁头接触被焊元器件约几秒钟。若是要拆下印刷板上的元器件,则待烙铁头加热后,用手或镊子轻轻拉动元器件,看是否可以取下。
（3）清理焊接面:若所焊部位焊锡过多,可将烙铁头上的焊锡甩掉(注意不要烫伤皮肤,也不要甩到印刷电路板上!),用光烙锡头"沾"些焊锡出来。若焊点焊锡过少、不圆滑时,可以用电烙铁头"蘸"些焊锡对焊点进行补焊。
（4）检查焊点:看焊点是否圆润、光亮、牢固,是否有与周围元器件连焊的现象。
三 焊点的质量检查方法
1.常见的焊点缺陷：
（1）虚焊：由于元器件管脚镀锡不好或是焊盘不清洁，焊锡与元件管脚或焊盘之间界限明显，焊锡在界限处内凹，致使电气接触不良。
（2）焊料过多：由于焊接温度不够或是焊锡撤离太慢，焊料面呈凸形，浪费了焊料，强度也不见得很好。
（3）焊料过少：由于烙铁头吸锡或是焊锡撤离太早，焊接面积过小，焊料未形成平滑面，致使焊接强度不够。
（4）拉尖：由于电烙铁撤离角度不对或是加热时间过长，焊料表面出现尖端，影响外观，高压时易出现桥接。
（5） 桥接：由于焊锡过多或是电烙铁撤离角度不对，相邻的两根导线相连，致使电路短路。
（6）剥离：由于加热时间过长，焊点松动，使得电路断路。
2.焊点的质量检查分为外观检查和通电检查。
好的焊点的外形以焊接导线为中心，匀称，呈锥状，略下凹；表面有光泽且平滑；焊料的连接面呈半弓形凹面，焊料与焊件的连接处平滑，接触角小；无针孔、裂纹和夹渣等缺陷。通电检查可以发现目测很难发现的桥接和内部虚焊等。
第三节 电子电路原理、整机组装和调试
一 电子电路原理
8路数显抢答器电路由触发控制电路、复位电路、音频电路和LED显示驱动电路组成，具有优先抢答、音响提示和数字显示的功能。
  抢答触发控制电路由抢答按钮S1～S8、电阻R1～R8和锁存器集成电路IC1(74LS373)组成。
复位电路由复位开关S9、电阻R9、电容C1,C2及锁存器集成电路IC1(74LS373)组成。
音频电路由与非门集成电路IC3(74LS30)、非门集成电路IC5(CD4069)内部的非门电路D1、D2和电阻器R10、晶体管T、蜂鸣器HA组成。
LED显示电路由编码器集成电路IC2(74LS147),非门集成电路IC5(CD4069)内部的非门电路D3～D6。译码驱动集成电路IC4(74LS48)和LED数码显示器组成。
电路的主要工作原理是：接通电源后，+5V电压精c2为IC1的一脚提供一个高电平复位脉冲，是IC1清零复位，在未按动S1~S8时，IC1的输入端和输出端均为高电平，HA不发声，LED数码显示没有显示，当S1~S8中某个按钮被按动后，IC1中与该按钮相接的输入端江边为低电平，与其相对应的输出端也有高点平变为低电平，是IC3输出高电平，非门D1、D2的输入端均有高电平变为低电平，D1的输入的低电平是IC1内部电路动作，将该电路输出所存为低点平，D2的输出的低电平使晶体管T导通，HA发出警示声，IC1输出的低电平精IC2优先编码及D3~D6反像处理后，经由IC4驱动LED数码显示器显示相应的数字。
二 元器件安装的技术
我们组所做的八路数显抢答器电路非常复杂，元器件特别多，所以元器件的安装显得尤其重要，我们既要使元器件分布稀疏，又要兼顾板子的大小，由于74LS30和一个开关挨得太近，以至开关无法按下，经过我们研究讨论，调整了开关的摆放方向，最后解决了问题。
元器件摆放时要与板子的边缘垂直，方向尽量一致；元器件的引线弯曲时不要离根部太近，以免引线折断；要尽量将有字符的元件面置于易观察的位置，以便调试；安装时不要用手触碰元件引脚和电路板，防止弄脏。
三 调试
电路板焊接完成后不一定可以实现想要的功能，这时候就需要我们进行调试，找出问题，解决问题，直至可以实现功能。
第一次测试的时候数码管有显示，但是不是所要的现象，复位开关不起作用，几个按键按下没有反应，排查线路检测导线连接后我发现我的原理图的连线有错误，修改后还是无法实现功能，再次排查，发现74LS148的一个引脚连线有错误，经过调整后电路可以实现所有功能了。
第三章 学习体会
转眼之间电子工艺实习已经结束了，回首这段时间的学习经历，我们还是很有收获的，我们从开始的不会使用Altium Designer6.9这个软件到后边可以得心应手的画出电路原理图、PCB图，从开始的不知道如何使用一些元器件到后边的懂得使用元器件实现一些功能，从开始的没有接触过焊接不会使用电烙铁到最后成功的焊接电路板使其实现所需功能，这是一个学习的过程，虽然遇到了很多的问题，但经过老师和我们的共同努力，这些问题都得到了解决，成功的喜悦只有亲身参与了才能体会的到。
本次实习的第一部分是Altium Designer6.9软件的学习，我们之前也接触过一些画电路图的软件，像mutisim和proteus，这些软件的使用还是有很多相近之处的，但画PCB图还是第一次接触，很有新鲜感。每天我们都有相应的任务，老师讲解后我们就要自己完成相应的作业，在这个听老师讲解、自己动手操作和老师的解惑的过程中，我们接受的还是很快的。
第二部分是电子电路制作实习，主要内容是练习使用电烙铁，画手工布线图，实际电路板的焊接。第一次接触电烙铁，不知道如何使用，焊接的时候也把握不好，但经过一段时间的练习，我们基本掌握了技巧，焊接的也更加美观；我们做的八路数显抢答器电路极其复杂，手工布线很麻烦，要想在小小的板子上布下全部元器件不是一件容易的事情，我们花了两天的时间才布出合理的图，这部分工作真是很繁琐，要是我们可以用软件布线就好了；接下来我们要根据手工布线图来焊接实际的电路板，首先焊接导线，足足花了我一天半的时间，看者焊接好导线的板子，还是很有成就感，虽然不是很美观，元件的焊接相对容易的多，只用了半天时间；最后是调试，第一次测试的时候数码管有显示，但是不是所要的现象，复位开关不起作用，几个按键按下没有反应，排查线路检测导线连接后我发现我的原理图的连线有错误，修改后还是无法实现功能，再次排查，发现74LS148的一个引脚连线有错误，经过调整后电路可以实现所有功能了，第二部分的实习也就完成了，在这个过程中我们的动手能里得到了提高，我们不只是学习理论知识，而是把所学知识应用于实际，通过亲身参与其中，我对所学知识有了更深刻的认识。
在工艺实习开始的时候，我们的积极性并不高，因为这次安排的实习缩短了我们的假期，但随着实习的一步步进行，我们的态度也发生了转变，实习可以让我们学到更多的知识，提高各方面能力，能使我们更加具有竞争力，可能现在还显现不出来，但以后在与其他学校学生的就业竞争中我们会受益匪浅。当我们付出了努力并且成功的做出作品的时候，那份喜悦是别人无法体会的到的，所以我们也希望学校能提供更多的机会，让我们能学到更加实际的东西。
第四章 附录
第一节 原理图

第二节 PCB图