第三部分 实训板的焊接与调试

第三部分实训板的焊接与调试

第三部分实训板的焊接与调试

THETZP-1型电子产品工艺实训台实训指导书 第 3 页 共 12 页

目 录

实训一 抢答器电路的制作……………………………………2 实训二 LED数字电子钟的制作……………………………… 5 实训三 全硅管超外差式六管收音机的制作………………

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第三部分 实训板的焊接与调试

实训一 抢答器电路的制作

一、 实训目的：

1、 掌握由CD4511、CD4068、74LS02组成的九路数显抢答器和工作原理。 2、 进一步锻炼元器件的装配工艺和PCB板的焊接水平。 二、实训所需仪器

1、 THDAF061.PCB 抢答器电路

2、 THETZP-1型电子焊接装配生产线 3、 数字式万用表 4、 常用焊接工具 5、 元件包 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 芯片插座 防转柱（慈溪） 集成芯片 CBB电容 二极管 发光二极管 蜂鸣器（有源） 三极管 数码管 音乐片 微动按钮 电阻 名 称 线路板 型 号 与 规 格 THDAF061.PCB RJ-0.25W-68Ω±1% RJ-0.25W-100Ω±1% RJ-0.25W-330Ω±1% RJ-0.25W-2K±1% RJ-0.25W-3K±1% RJ-0.25W-10K±1% 0.01uF 1N4148 φ5 9013 5011AS 12×12×4.3 CD4511 CD4068 74LS02 14P 16P 10mm 4

数 量 1块 1个 7个 1个 1个 4个 2个 2个 15个 1个 1个 2个 1个 1个 10个 1个 1个 1个 2个 1个 2个 备 注 R9 R10～R16 R8 R5 R1、R2、R3、R4 R6、R7 C1、C2 D1-D15 红色 5V VT1、VT2 共阴红 S1-S10 红、黑各1个 THETZP-1型电子产品工艺实训台实训指导书 第 5 页 共 12 页

22 23 24 25 26 不锈钢螺丝 平垫 弹垫 支架 软线 M3×8 φ3 φ3 23长 红色 4个 4个 4个 4个 20cm 12芯 表1-1 元器件清单

三、工作原理

S1～S9为9个抢答器按键，CD4511是BCD码7段译码器，CD4068是八输入与非门，74LS02为四路二输入或非门，D1～D15起对轻触按键进行BCD编码的作用。初始状态下，CD4511驱动LED数码管显示为0，即A、B、C、D、E、F这六个笔画为1，G笔画为0。现将G笔画信号用三极管反相，把0对应的笔画信号变为全是1，然后将这些笔画信号送给八输入与非门CD4068，根据与非门的逻辑关系可知CD4068的输出为0，这样7段译码器CD4511就处在了译码状态。因为除了0外的其他数字对应的笔画信号不全为1，不能使CD4068输出1，也不能使7段译码器CD4511处于译码状态。所以当有按键按下时，CD4068就输出锁存信号0，致使7段译码器CD4511把所键入的数字锁存显示，这样后按下的键就不起作用了。数码管上就只显示最先按下的键号，起到了抢答的作用。

R1和C1组成积分电路对锁存信号做非常短暂的延时，其作用是让数字电路有足够的响应时间，使之锁存稳定，不致于显示乱码。CD4068的输出信号经过74LS02或非门后输出高电平，驱动声光报警电路。S10键为复位键，该键可在主持人喊“开始”前按下，若S10键按下后数码管不显示0，而且有声光报警指示，则说明有人在作弊，所显示的是哪个数字就是哪个人在作弊。 四、实训步骤

4.1装前检查：根据图纸核对所用元器件规格、型号及数量；对印刷板按图作线路检查和外观检查。

4.2元器件测试：用万用表或专用的测量仪器对所用到的元器件进行测量，将不合格的元器件筛选出来。

4.3 按元件装配图进行装配焊接：线路板上元件排列整齐、成形美观、线路板清洁；焊点光滑无虚焊和漏焊；焊接过程中，不损坏元件。注意集成块、二极管、三极管的安装方向

4.4 音乐集成块的安装和焊接：音乐集成块用502胶水固定在PCB板的背面，固定的位置要方便各个点的引线，集成块上标有C、B、E的三点用12芯的线引到PCB板上C、B、E对应的焊盘上，集成块上剩余的两个点短

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接引线到PCB板上E点右边的焊点上。

4.5装配和焊接好后，大致的检查和测量所焊接的板子有无短路或漏焊现象，一切正常后，将+5V电源接入，则数码管显示为0，按下相应的抢答键后，数码管显示相应的数字，同时并带有声光报警功能，然后按下其它的键后不起作用，按S10键进行复位。

4.6 功能正常后，可以用万用表或示波器对信号进行测量，进一步掌握抢答的工作原理。

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实训二 LED数字电子钟的制作

一、 实训目的：

1、 了解LED数字电子钟的结构及各个功能模块的工作原理。

2、 进一步熟悉组合逻辑电路和时序电路。 二、实训所需仪器

1、 THDAF141.PCB LED数字电子钟 2、 THETZP-1型电子焊接装配生产线 3、 实训挂箱（DY-03 直流电源单元） 4、 双踪示波器、数字式万用表 5、 常用焊接工具 6、 元件包 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 集成插座 微动按钮 晶振 防转柱（慈溪） 不锈钢螺丝 平垫 集成芯片 独石电容 发光二极管 二极管 三极管 数码管 电阻 名 称 线路板 型 号 与 规 格 THDAF141.PCB RJ-0.25W-100Ω±1% RJ-0.25W-1K±1% RJ-0.25W-10K±1% RJ-0.25W-1M±1% RJ-0.25W-10M±1% 33pF φ5 红色 1N4148 9012 5011AS CD4511 CD4518 CD4060 CD4040 16P 6×6×5 32.768KHz 10mm M3×8 φ3 7

数 量 1块 44个 1个 4个 4个 1个 2个 4个 6个 1个 6个 6个 3个 1个 1个 11个 4个 1个 2个 4个 4个 备 注 R1-R44 R53 R45、R46、R49、R50 R47、R48、R51、R52 R54 C1、C2 D1-D4 D5-D10 VT1 共阴红 U1-U6 U7-U9 U10 U11 S1-S4 红、黑各1个 THETZP-1型电子产品工艺实训台实训指导书 第 8 页 共 12 页

22 23 弹垫 支架 φ3 23长 4个 4个 表2-1 元器件清单

三、工作原理

数字钟是一种用数字电路技术实现时、分、秒计时的装置，与机械式时钟相比具有更高的准确性和直观性，且无机械装置，具有更更长的使用寿命，因此得到了广泛的使用。

数字钟从原理上讲是一种典型的数字电路，其中包括了组合逻辑电路和时序电路。目前，数字钟的功能越来越强，并且有多种专门的大规模集成电路可供选择。

从有利于学习的角度考虑，这里主要介绍以中小规模集成电路和PLD器件设计数字钟的方法。 3.1数字钟的构成

数字钟实际上是一个对标准频率（1HZ）进行计数的计数电路。由于计数的起始时间不可能与标准时间（如北京时间）一致，故需要在电路上加一个校时电路，同时标准的1HZ时间信号必须做到准确稳定。通常使用石英晶体振荡器电路构成数字钟。图2-1所示为数字钟的一般构成框图。 3.1.1晶体振荡器电路

晶体振荡器电路给数字钟提供一个频率稳定准确的32768Ｈz的方波信号，可保证数字钟的走时准确及稳定。不管是指针式的电子钟还是数字显示的电子钟都使用了晶体振荡器电路。 3.1.2分频器电路

分频器电路将32768Ｈz的高频方波信号经32768（215）次分频后得到1Hz的方波信号供秒计数器进行计数。分频器实际上也就是计数器。 3.1.3时间计数器电路

时间计数电路由秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器及时个位和时十位计数器电路构成，其中秒个位和秒十位计数器、分个位和分十位计数器为60进制计数器，而根据设计要求，时个位和时十位计数器为24进制计数器。 3.1.4译码驱动电路

译码驱动电路将计数器输出的8421BCD码转换为数码管需要的逻辑状态，并且为保证数码管正常工作提供足够的工作电流。 3.1.5数码管显示单元

数码管通常有发光二极管（LED）数码管和液晶（LCD）数码管，本设计提供的为LED数码管。

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图2-1 LED数字电子钟的组成框图

3.2数字钟的工作原理 3.2.1晶体振荡器电路

晶体振荡器是构成数字式时钟的核心，它保证了时钟的走时准确及稳定。 一般输出为方波的数字式晶体振荡器电路通常有两类，一类是用TTL门电路构成；另一类是通过CMOS非门构成的电路，如图2-2所示，从图上可以看出其结构非常简单。该电路广泛使用于各种需要频率稳定及准确的数字电路，如数字钟、电子计算机、数字通信电路等。

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图2-2 CMOS晶体振荡器

图14-2所示电路中，CMOS非门U1与晶体、电容和电阻构成晶体振荡器电路，U2实现整形功能，将振荡器输出的近似于正弦波的波形转换为较理想的方波。输出反馈电阻Rf为非门提供偏置，使电路工作于放大区域，即非门的功能近似于一个高增益的反相放大器。电容Ｃ１、Ｃ２与晶体构成一个谐振型网络，完成对振荡频率的控制功能，同时提供了一个180度相移，从而和非门构成一个正反馈网络，实现了振荡器的功能。由于晶体具有较高的频率稳定性及准确性，从而保证了输出频率的稳定和准确。 3.2.2分频器电路

通常，数字钟的晶体振荡器输出频率较高，为了得到1Hz的秒信号输入，需要对振荡器的输出信号进行分频。

通常实现分频器的电路是计数器电路，一般采用多级2进制计数器来实现。例如，将32768Ｈz的振荡信号分频为1ＨZ的分频倍数为32768（215），即实现该分频功能的计数器相当于15级2进制计数器。常用的2进制计数器有74HC393等。

实际上，从尽量减少元器件数量的角度来考虑，这里可选多极２进制计数电路CD4060和CD4040来构成分频电路。CD4060和CD4040在数字集成电路中可实现的分频次数最高，而且CD4060还包含振荡电路所需的非门，使用更为方便。

CD4060计数为１４级２进制计数器，可以将32768Ｈz的信号分频为２Ｈz，其内部框图如图2-3所示，从图中可以看出，CD4060的时钟输入端两个串接的非门，因此可以直接实现振荡和分频的功能。

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图2-3 CD4046内部框图 图2-4 CD4040内部框图

CD4040计数器的计数模数为4096（212），其逻辑框图如图2-4所示。

如将32768Hz信号分频为1Hz，则需外加一个8分频计数器，故一般较少使用CD4040来实现分频。

综上所述，可选择CD4060同时构成振荡电路和分频电路。照图14-3，在CP0和CP0之间接入振荡器外接元件可实现振荡，并利用时计数电路中多一个2分频器（后述）可实现15级2分频，即可得1Hz信号。 3.2.3时间计数单元

时间计数单元有时计数、分计数和秒计数等几个部分。 时计数单元一般为12进制计数器或24进制计数器，其输出为两位8421BCD码形式；分计数和秒计数单元为60进制计数器，其输出也为8421BCD码。 3.2.4译码驱动及显示单元

计数器实现了对时间的累计以8421BCD码形式输出，为了将计数器输出的8421BCD码显示出来，需用显示译码电路将计数器的输出数码转换为数码显示器件所需要的输出逻辑和一定的电流，一般这种译码器通常称为7段译码显示驱动器。

常用的7段译码显示驱动器有CD4511。 3.2.5校时电源电路

当重新接通电源或走时出现误差时都需要对时间进行校正。通常，校正时间的方法是：首先截断正常的计数通路，然后再进行人工出触发计数或将频率较高的方波信号加到需要校正的计数单元的输入端，校正好后，再转入正常计时状态即可。 四、实训步骤

4.1装前检查：根据图纸核对所用元器件规格、型号及数量；对印刷板按图作线路检查和外观检查。

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4.2元器件测试：用万用表或专用的测量仪器对所用到的元器件进行测

量，将不合格的元器件筛选出来。

4.3 按元件装配图进行装配焊接：线路板上元件排列整齐、成形美观、线路板清洁；焊点光滑无虚焊和漏焊；焊接过程中，不损坏元件。注意集成块和二极管的方向。

4.5 装配和焊接好后，大致的检查和测量所焊接的板子有无短路或漏焊现象。一切正常后，接入+5V电源，观察电子钟的功能是否正常，芯片是否有发烫现象。其中D1-D4的四个发光二极管的闪烁频率为1S.

4.6 其中S1为校秒按钮，S2为校分按钮，S3为校时按钮，S4为暂停按钮。需要校准时间时，只需按下相应的按钮即可。

4.7 数字电子钟功能正常后，可以用万用表和双踪示波器来观察信号。

实训三 全硅管超外差式六管收音机的制作

具体制作请参照配套的使用说明书。

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