1、課程實(shí)驗(yàn)安排 課程一 常用元器件的識(shí)別 （2課時(shí)）儀器、儀表的使用 （1課時(shí)）課程二 電源電路原理圖 （2課時(shí)）課程三 555原理及應(yīng)用電路 (3課時(shí))課程四 八段數(shù)碼管顯示 (2課時(shí))課程五 數(shù)字邏輯電路計(jì)數(shù)器 (2課時(shí))課程六 集成運(yùn)算放大器（功放制作） (3課時(shí))課程七 數(shù)字頻率計(jì) （綜合實(shí)驗(yàn)） (4課時(shí))課程八 AVR單片機(jī)I/O口的應(yīng)用 (3課時(shí))課程一 常用元器件的識(shí)別 儀器、儀表的使用（主講人：連劉雷）主要講解示波器、信號(hào)發(fā)生器等常用儀器儀表的使用，電路焊接的基礎(chǔ)（不懂焊接）一、常用元器件的識(shí)別(一)：電阻 電阻在電路中用“R”加數(shù)字表示，如：R1表示編號(hào)為1的電阻。電阻在電路中

2、的主要作用為分流、限流、分壓、偏置等。 1、參數(shù)識(shí)別：電阻的單位為歐姆（），倍率單位有：千歐（K），兆歐（M）等。換算方法是：1兆歐=1000千歐=1000000歐電阻的參數(shù)標(biāo)注方法有3種，即直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法。a、數(shù)標(biāo)法主要用于貼片等小體積的電路，如： 472 表示 47×100（即4.7K）； 104則表示100Kb、色環(huán)標(biāo)注法使用最多，現(xiàn)舉例如下： 四色環(huán)電阻 、五色環(huán)電阻（精密電阻） 2、電阻的色標(biāo)位置和倍率關(guān)系如下所示：顏色 有效數(shù)字 倍率 允許偏差（%）銀色 / x0.01 ±10金色 / x0.1 ±5黑色 0 +0 /棕色 1 x10 

3、7;1紅色 2 x100 ±2橙色 3 x1000 /黃色 4 x10000 /綠色 5 x100000 ±0.5藍(lán)色 6 x1000000 ±0.2紫色 7 x10000000 ±0.1灰色 8 x100000000 /白色 9 x1000000000 /（二）、電容 1、電容在電路中一般用“C”加數(shù)字表示（如C13表示編號(hào)為13的電容）。電容是由兩片金屬膜緊靠，中間用絕緣材料隔開而組成的元件。電容的特性主要是隔直流通交流。 電容容量的大小就是表示能貯存電能的大小，電容對(duì)交流信號(hào)的阻礙作用稱為容抗，它與交流信號(hào)的頻率和電容量有關(guān)。容抗XC=1/2f c

4、 (f表示交流信號(hào)的頻率，C表示電容容量) 電話機(jī)中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨(dú)石電容、鉭電容和滌綸電容等。 2、識(shí)別方法：電容的識(shí)別方法與電阻的識(shí)別方法基本相同，分直標(biāo)法、色標(biāo)法和數(shù)標(biāo)法3種。電容的基本單位用法拉（F）表示，其它單位還有：毫法（mF）、微法（uF）、納法（nF）、皮法（pF）。其中： 1法拉=103毫法=106微法=109納法=1012皮法容量大的電容其容量值在電容上直接標(biāo)明，如10 uF/16V容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數(shù)字表示字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF 數(shù)字表示法：一般用三位數(shù)字表示容量大小，

5、前兩位表示有效數(shù)字，第三位數(shù)字是倍率。如： 102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF 3、電容容量誤差表符號(hào)： F G J K L M允許誤差 ±1%、 ±2%、±5%、 ±10%、 ±15%、 ±20%如：一瓷片電容為104J表示容量為0. 1 uF、誤差為±5%。（三）、晶體二極管晶體二極管在電路中常用“D”加數(shù)字表示，如： D5表示編號(hào)為5的二極管。 1、作用：二極管的主要特性是單向?qū)щ娦?，也就是在正向電壓的作用下，?dǎo)通電阻很??；而在反向電壓作用下導(dǎo)通電阻

6、極大或無窮大。正因?yàn)槎O管具有上述特性，無繩電話機(jī)中常把它用在整流、隔離、穩(wěn)壓、極性保護(hù)、編碼控制、調(diào)頻調(diào)制和靜噪等電路中。 電話機(jī)里使用的晶體二極管按作用可分為：整流二極管（如1N4004）、隔離二極管（如1N4148）、肖特基二極管（如BAT85）、發(fā)光二極管、穩(wěn)壓二極管等。 2、識(shí)別方法：二極管的識(shí)別很簡單，小功率二極管的N極（負(fù)極），在二極管外表大多采用一種色圈標(biāo)出來，有些二極管也用二極管專用符號(hào)來表示P極（正極）或N極（負(fù)極），也有采用符號(hào)標(biāo)志為“P”、“N”來確定二極管極性的。發(fā)光二極管的正負(fù)極可從引腳長短來識(shí)別，長腳為正，短腳為負(fù)。 3、測(cè)試注意事項(xiàng)：用數(shù)字式萬用表去測(cè)二極管時(shí)，

7、紅表筆接二極管的正極，黑表筆接二極管的負(fù)極，此時(shí)測(cè)得的阻值才是二極管的正向?qū)ㄗ柚?，這與指針式萬用表的表筆接法剛好相反。 4、常用的1N4000系列二極管耐壓比較如下：型號(hào) 1N4001、1N4002、1N4003、 1N4004 、1N4005、 1N4006 、1N4007耐壓（V） 50、100 、200 、400、600 、800 、1000電流（A） 均為1（四）、穩(wěn)壓二極管 穩(wěn)壓二極管在電路中常用“ZD”加數(shù)字表示，如：ZD5表示編號(hào)為5的穩(wěn)壓管。 1、穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓原理：穩(wěn)壓二極管的特點(diǎn)就是擊穿后，其兩端的電壓基本保持不變。這樣，當(dāng)把穩(wěn)壓管接入電路以后，若由于電源電壓發(fā)生波動(dòng)，

8、或其它原因造成電路中各點(diǎn)電壓變動(dòng)時(shí)，負(fù)載兩端的電壓將基本保持不變。 2、故障特點(diǎn)：穩(wěn)壓二極管的故障主要表現(xiàn)在開路、短路和穩(wěn)壓值不穩(wěn)定。在這三種故障中，前一種故障表現(xiàn)出電源電壓升高；后2種故障表現(xiàn)為電源電壓變低到零伏或輸出不穩(wěn)定。常用穩(wěn)壓二極管的型號(hào)及穩(wěn)壓值如下所示： 型 號(hào)：1N4728、 1N4729、 1N4730、 1N4732、 1N4733 、1N4734 、1N4735、 1N4744 、1N4750、 1N4751 、1N4761 穩(wěn)壓值：3.3V 、3.6V 、3.9V 、4.7V 、5.1V、 5.6V 、6.2V 、15V、 27V 、30V 、75V（五）、電感 電感在電

9、路中常用“L”加數(shù)字表示，如：L6表示編號(hào)為6的電感。電感線圈是將絕緣的導(dǎo)線在絕緣的骨架上繞一定的圈數(shù)制成。直流可通過線圈，直流電阻就是導(dǎo)線本身的電阻，壓降很??；當(dāng)交流信號(hào)通過線圈時(shí)，線圈兩端將會(huì)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)，自感電動(dòng)勢(shì)的方向與外加電壓的方向相反，阻礙交流的通過，所以電感的特性是通直流阻交流，頻率越高，線圈阻抗越大。電感在電路中可與電容組成振蕩電路。 電感一般有直標(biāo)法和色標(biāo)法，色標(biāo)法與電阻類似。如：棕、黑、金、金表示1uH（誤差5%）的電感。電感的基本單位為：亨（H） 換算單位有： 1H=103mH=106uH。 （六）、變?nèi)荻O管 變?nèi)荻O管是根據(jù)普通二極管內(nèi)部 “PN結(jié)” 的結(jié)電容能隨外

10、加反向電壓的變化而變化這一原理專門設(shè)計(jì)出來的一種特殊二極管。 變?nèi)荻O管在無繩電話機(jī)中主要用在手機(jī)或座機(jī)的高頻調(diào)制電路上，實(shí)現(xiàn)低頻信號(hào)調(diào)制到高頻信號(hào)上，并發(fā)射出去。在工作狀態(tài)，變?nèi)荻O管調(diào)制電壓一般加到負(fù)極上，使變?nèi)荻O管的內(nèi)部結(jié)電容容量隨調(diào)制電壓的變化而變化。 變?nèi)荻O管發(fā)生故障，主要表現(xiàn)為漏電或性能變差：（1）發(fā)生漏電現(xiàn)象時(shí)，高頻調(diào)制電路將不工作或調(diào)制性能變差。（2）變?nèi)菪阅茏儾顣r(shí)，高頻調(diào)制電路的工作不穩(wěn)定，使調(diào)制后的高頻信號(hào)發(fā)送到對(duì)方被對(duì)方接收后產(chǎn)生失真。 出現(xiàn)上述情況之一時(shí)，就應(yīng)該更換同型號(hào)的變?nèi)荻O管。（七）、晶體三極管 晶體三極管在電路中常用“Q”加數(shù)字表示，如：Q17表示編號(hào)為1

11、7的三極管。 1、特點(diǎn)：晶體三極管（簡稱三極管）是內(nèi)部含有2個(gè)PN結(jié)，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型兩種類型，這兩種類型的三極管從工作特性上可互相彌補(bǔ)，所謂OTL電路中的對(duì)管就是由PNP型和NPN型配對(duì)使用。 電話機(jī)中常用的PNP型三極管有：A92、9015等型號(hào)；NPN型三極管有：A42、9014、9018、9013、9012等型號(hào)。 2、晶體三極管主要用于放大電路中起放大作用，在常見電路中有三種接法。為了便于比較，將晶體管三種接法電路所具有的特點(diǎn)列于下表，供大家參考。名稱：共發(fā)射極電路共集電極電路（射極輸出器）共基極電路輸入阻抗：中（幾百歐幾千歐）大（幾十千歐以上）小（

12、幾歐幾十歐）輸出阻抗中（幾千歐幾十千歐）?。◣讱W幾十歐）大（幾十千歐 幾百千歐）電壓放大倍數(shù)大?。ㄐ∮?并接近于1）大電流放大倍數(shù)大（幾十）大（幾十）小（小于1并接近于1）功率放大倍數(shù) 大（約3040分貝） 小（約10分貝）中（約1520分貝）頻率特性高頻差好好 應(yīng)用 多級(jí)放大器中間級(jí)，低頻放大 輸入級(jí)、輸出級(jí)或作阻抗匹配用高頻或?qū)掝l帶電路及恒流源電路（八）、場(chǎng)效應(yīng)晶體管 1、場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有較高輸入阻抗和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)，因而也被廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。尤其用場(chǎng)效管做整個(gè)電子設(shè)備的輸入級(jí)，可以獲得一般晶體管很難達(dá)到的性能。 2、場(chǎng)效應(yīng)管分成結(jié)型和絕緣柵型兩大類，其控制原理都是一樣的。如圖1-1

13、-1是兩種型號(hào)的表示符號(hào)。 3、場(chǎng)效應(yīng)管與晶體管的比較（1）場(chǎng)效應(yīng)管是電壓控制元件，而晶體管是電流控制元件。在只允許從信號(hào)源取較少電流的情況下，應(yīng)選用場(chǎng)效應(yīng)管；而在信號(hào)電壓較低，又允許從信號(hào)源取較多電流的條件下，選用晶體管。（2）場(chǎng)效應(yīng)管是利用多數(shù)載流子導(dǎo)電，所以稱之為單極型器件，而晶體管是即有多數(shù)載流子，也利用少數(shù)載流子導(dǎo)電。被稱之為雙極型器件。（3）有些場(chǎng)效應(yīng)管的源極和漏極可以互換使用，柵壓也可正可負(fù)，靈活性比晶體管好。 （4）場(chǎng)效應(yīng)管能在很小電流和很低電壓的條件下工作，而且它的制造工藝可以很方便地把很多場(chǎng)效應(yīng)管集成在一塊硅片上，因此場(chǎng)效應(yīng)管在大規(guī)模集成電路中得到了廣泛的應(yīng)用。二、主要講解

14、示波器、信號(hào)發(fā)生器等常用儀器儀表的使用三、二極管實(shí)現(xiàn)流水燈（選做）課程二 電源電路原理圖（主講人：張濤）一、 目的1、 了解電源的內(nèi)部電路組成及工作原理。2、 熟練掌握電源的使用。二、 儀器及器件 雙12伏變壓器、W7812 、 W7912 、W7805 、 W7905 電容 、電阻、整流橋或整流二極管、發(fā)光二極管。三、 原理及內(nèi)容集成穩(wěn)壓電源的分類三端集成穩(wěn)壓器 可分為可調(diào)與不可調(diào)（固定）不可調(diào)的由負(fù)穩(wěn)壓W79XX系列與正穩(wěn)壓W78XX系列兩部分。（注：型號(hào)后XX兩位數(shù)字代表輸出電壓值）。輸出電壓額定電壓值有: 5V、9V、12V 、18V、 24V等 。 W7800系列穩(wěn)壓器外形 W790

15、0系列穩(wěn)壓器外形 1端: 輸入端 1端: 公共端2端: 公共端 2端: 輸入端3端: 輸出端 3端: 輸出端輸出為固定正壓時(shí)的接法如圖所示注意：輸入與輸出端之間的電壓不得低于3V！輸入端接電容Ci可以進(jìn)一步濾除紋波，輸出端接電容Co能改善負(fù)載的瞬態(tài)影響，使電路穩(wěn)定工作。Ci，Co最好是用漏電流小的鉭電容，要是用電解電容，則要比圖中數(shù)值多10倍。下圖為輸出正負(fù)電壓的實(shí)際電路圖課程三 555原理及應(yīng)用電路（主講人：趙彥奇）一、 目的3、 了解定時(shí)器的內(nèi)部電路組成及工作原理。4、 掌握用定時(shí)器單穩(wěn)態(tài)電路，多諧振蒎器，施密特觸發(fā)器等電路。5、 學(xué)習(xí)用雙蹤示波器測(cè)量脈沖波形的幅度，脈寬，周期的方法。二、

16、 儀器及器件 穩(wěn)壓電源，實(shí)驗(yàn)板，雙蹤示波器，數(shù)字萬用表各一塊，集成塊，555定時(shí)器一塊，電阻，電容。三、 原理及內(nèi)容555定時(shí)器是一種應(yīng)用極為廣泛的中規(guī)模集成電路。該電路使用靈活、方便,只需外接少量的阻容元件就可以構(gòu)成單穩(wěn)、多諧和施密特觸發(fā)器.廣泛應(yīng)用于信號(hào)的產(chǎn)生、變換、控制與檢測(cè)。555內(nèi)部原理圖5G1555時(shí)基集成電路為例，說明其各腳功能：         5G1555時(shí)基電路有兩種結(jié)構(gòu)。一種為金屬圓殼封裝（型號(hào)為5G1555），其外貌與管腳排列如圖39-1中（a）所示；另一種為陶瓷雙列封裝（型號(hào)為5G1555

17、C），其外貌與管腳排列如圖39-1中（b）所示。     無論是進(jìn)口或國產(chǎn)的時(shí)基555集成電路，還是用何種材料封裝，其內(nèi)部電路原理和管腳的功能則是完全一致的。其各管腳功能如下：腳接電源地線，即電源的負(fù)極；腳為低電位觸發(fā)端，簡稱低觸發(fā)端；腳為輸出端，可將繼電器、小電動(dòng)機(jī)及指示燈等負(fù)載的一端與它相連，另一端接地或電源的正極；腳為低電位復(fù)位端；腳為電壓控制端，主要是用來調(diào)節(jié)比較器的觸發(fā)電位；6腳為高電位觸發(fā)端，簡稱高觸發(fā)端；腳為放電端；腳接電源正極。弄清各管腳的功能后，正確運(yùn)用555時(shí)基集成電路就十分容易了。四、555電路應(yīng)用時(shí)基集成電路555并不是一種通用型

18、的集成電路，但它卻可以組成上百種實(shí)用的電路，可謂變化無窮，故深受人們的歡迎。 555時(shí)基電路具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：（1）555時(shí)基電路，是一種將模擬電路和數(shù)字電路巧妙結(jié)合在一起的電路；（2）555時(shí)基電路可以采用4515V的單獨(dú)電源，也可以和其它的運(yùn)算放大器和TTL電路共用電源；（3）一個(gè)單獨(dú)的555時(shí)基電路，可以提供近15分鐘的較準(zhǔn)確的定時(shí)時(shí)間；（4）555時(shí)基電路具有一定的輸出功率，最大輸出電流達(dá)200mA，可直接驅(qū)動(dòng)繼電器、小電動(dòng)機(jī)、指示燈及喇叭等負(fù)載。          因此，555時(shí)基電路可用作：脈

19、沖發(fā)生器、方波發(fā)生器、單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器、自由振蕩器、內(nèi)振蕩器、定時(shí)電路、延時(shí)電路、脈沖調(diào)制電路、儀器儀表的各種控制電路及民用電子產(chǎn)品、電子琴、電子玩具等。振蕩周期的計(jì)算T=0.7(R1+2R2)。例:555定時(shí)器構(gòu)成的占空比可調(diào)的方波發(fā)生器。電路圖如下： 此電路利用D1，D2將電容器C充放電回路分開。再加上電位器調(diào)節(jié)，便構(gòu)成占空比可調(diào)的方法發(fā)生器。Ucc通過R1，D1向電容C充電，充電時(shí)間為：tPH=0.7RAC電容C通過D2，R2及555中的三極管T1放電,放電時(shí)間為tPL=0.7RBC因而，振蕩頻率為：f=1/( tPH + tPL) = 1.43/(RA+RB)C輸出波

20、形的占空比為：q=RA/(RA+RB)該電路Ucc為5V電源。用示波器觀察波形。調(diào)節(jié)R2輸出波形的占空比可調(diào)，并用示波器讀出振蕩頻率f。課程四 八段數(shù)碼管顯示（主講人：楊會(huì)攀）一、目的：1、熟悉數(shù)碼管的基本結(jié)構(gòu)，使用方法；2、 熟悉譯碼器的使用方法；3、 提高綜合實(shí)驗(yàn)的技能；二、儀器及器件：穩(wěn)壓電源 一臺(tái) 共陰數(shù)碼管 共陽數(shù)碼管 電阻 74LS47 74LS48導(dǎo)線若干二、內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟：1、LED顯示器結(jié)構(gòu)及分類通過發(fā)光二極管芯片的適當(dāng)連接（包括串聯(lián)和并聯(lián)）和適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)結(jié)構(gòu)可構(gòu)成發(fā)光顯示器的發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)。由這些發(fā)光段或發(fā)光點(diǎn)可以組成數(shù)碼管、符號(hào)管、米字管、矩陣管、電平顯示器管等等。通常把數(shù)

21、碼管、符號(hào)管、米字管共稱筆畫顯示器，而把筆畫顯示器和矩陣管統(tǒng)稱為字符顯示器。 2、LED顯示器結(jié)構(gòu)基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由七個(gè)條狀發(fā)光二極管芯片按圖12排列而成的?？蓪?shí)現(xiàn)09的顯示。其具體結(jié)構(gòu)有“反射罩式”、“條形七段式”及“單片集成式多位數(shù)字式”等。1） 反射罩式數(shù)碼管一般用白色塑料做成帶反射腔的七段式外殼，將單個(gè)LED貼在與反射罩的七個(gè)反射腔互相對(duì)位的印刷電路板上，每個(gè)反射腔底部的中心位置就是LED芯片。在裝反射罩前，用壓焊方法在芯片和印刷電路上相應(yīng)金屬條之間連好30m的硅鋁絲或金屬引線，在反射罩內(nèi)滴入環(huán)氧樹脂，再把帶有芯片的印刷電路板與反射罩對(duì)位粘合，然后固化。2） 反射罩式數(shù)碼管的封裝方

22、式有空封和實(shí)封兩種。實(shí)封方式采用散射劑和染料的環(huán)氧樹脂，較多地用于一位或雙位器件?？辗夥绞绞窃谏戏缴w上濾波片和勻光膜，為提高器件的可靠性，必須在芯片和底板上涂以透明絕緣膠，這還可以提高光效率。這種方式一般用于四位以上的數(shù)字顯示（或符號(hào)顯示）。3） 條形七段式數(shù)碼管屬于混合封裝形式。它是把做好管芯的磷化鎵或磷化鎵圓片，劃成內(nèi)含一只或數(shù)只LED發(fā)光條，然后把同樣的七條粘在日字形“可伐”框上，用壓焊工藝連好內(nèi)引線，再用環(huán)氧樹脂包封起來。4） 單片集成式多位數(shù)字顯示器是在發(fā)光材料基片上（大圓片），利用集成電路工藝制作出大量七段數(shù)字顯示圖形，通過劃片把合格芯片選出，對(duì)位貼在印刷電路板上，用壓焊工藝引出引

23、線，再在上面蓋上“魚眼透鏡”外殼。它們適用于小型數(shù)字儀表中。5） 符號(hào)管、米字管的制作方式與數(shù)碼管類似。6） 矩陣管（發(fā)光二極管點(diǎn)陣）也可采用類似于單片集成式多位數(shù)字顯示器工藝方法制作。3、LED顯示器分類（1）按字高分：筆畫顯示器字高最小有1mm（單片集成式多位數(shù)碼管字高一般在23mm）。其他類型筆畫顯示器最高可達(dá)12.7mm（0.5英寸）甚至達(dá)數(shù)百mm。（2）按顏色分有紅、橙、黃、綠等數(shù)種。（3）按結(jié)構(gòu)分，有反射罩式、單條七段式及單片集成式。（4）從各發(fā)光段電極連接方式分有共陽極和共陰極兩種。所謂共陽方式是指筆畫顯示器各段發(fā)光管的陽極（即P區(qū)）是公共的，而陰極互相隔離。所謂共陰方式是筆畫顯

24、示器各段發(fā)光管的陰極（即N區(qū)）是公共的，而陽極是互相隔離的。如圖所示。4、 LED顯示器的參數(shù)由于LED顯示器是以LED為基礎(chǔ)的，所以它的光、電特性及極限參數(shù)意義大部分與發(fā)光二極管的相同。但由于LED顯示器內(nèi)含多個(gè)發(fā)光二極管，所以需有如下特殊參數(shù)：發(fā)光強(qiáng)度比a.由于數(shù)碼管各段在同樣的驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，各段正向電流不相同，所以各段發(fā)光強(qiáng)度不同。所有段的發(fā)光強(qiáng)度值中最大值與最小值之比為發(fā)光強(qiáng)度比。比值可以在1.52.3間，最大不能超過2.5。b.脈沖正向電流若筆畫顯示器每段典型正向直流工作電流為IF，則在脈沖下，正向電流可以遠(yuǎn)大于IF。脈沖占空比越小，脈沖正向電流可以越大。5、譯碼 顯示電路1）74LS

25、47驅(qū)動(dòng)共陽八段碼如圖：2）74LS48驅(qū)動(dòng)共陰八段碼由于74LS48內(nèi)置限流電阻，所以可直接驅(qū)動(dòng)。6、原理圖下面的兩個(gè)電路圖是由撥碼開關(guān)SWDIP-8提供二進(jìn)制數(shù)的，供給74LS48與74LS47來驅(qū)動(dòng)共陰與共陽的數(shù)碼管。三、總結(jié)：學(xué)習(xí)熟悉數(shù)碼管的使用，了解74LS47，74LS48芯片的使用，其是數(shù)字電路的基礎(chǔ)，也是常用電路。課程五 數(shù)字邏輯電路計(jì)數(shù)器（主講人：支東升）一、 目的1、 熟悉計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器的使用方法。2、 提高綜合實(shí)踐的技能。3、 設(shè)計(jì)十進(jìn)制，并用譯碼器和顯示器，顯示計(jì)數(shù)結(jié)果。二、 儀器及器件穩(wěn)壓電源 一臺(tái)， 實(shí)驗(yàn)板一塊， 面包板一塊。集成電路 74LS90、74LS

26、160、74LS47 共陽極數(shù)碼管。三、 內(nèi)容及實(shí)驗(yàn)步驟計(jì)數(shù)器是利用二進(jìn)制代碼進(jìn)行工作的數(shù)字設(shè)備基本部件，其應(yīng)用范圍非常廣泛。在許多場(chǎng)合，常常需要把記數(shù)、計(jì)算、測(cè)量或處理的結(jié)果直接用十進(jìn)制形式顯示出來。要達(dá)到這個(gè)目的，則必須有譯碼電路將計(jì)數(shù)器的二進(jìn)制信息“翻譯”成十進(jìn)制信息，再由數(shù)碼管顯示出來。譯碼器是將二進(jìn)制譯成十進(jìn)制的器件。這是我們選用的74LS47是BCD碼七段譯碼器兼驅(qū)動(dòng)器，其驅(qū)動(dòng)共陽極數(shù)碼管。使用共陽極數(shù)碼管時(shí)，公共端接電源正極，其他七個(gè)端a、b、c、d、e、f、g由相應(yīng)的譯碼器的輸出驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)共陰極數(shù)碼管可用74LS48等譯碼器驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。將計(jì)數(shù)器、譯碼驅(qū)動(dòng)器、數(shù)碼管連接起來，組成

27、顯示電器，如下圖所示，圖中7490由CP加入單次脈沖觀察數(shù)碼管的計(jì)數(shù)器顯示功能。該電路是一個(gè)典型的數(shù)字邏輯電路，通過對(duì)該電路的練習(xí)，可使學(xué)到的理論知識(shí)與實(shí)踐聯(lián)系起來，達(dá)到加深理解和學(xué)會(huì)應(yīng)用的目的。課程六 集成運(yùn)算放大器（主講人：郝飛）目前廣泛應(yīng)用的電壓型集成運(yùn)算放大器是一種高放大倍數(shù)的直接耦合放大器。在該集成電路的輸入與輸出之間接入不同的反饋網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)不同用途的電路，例如利用集成運(yùn)算放大器可非常方便的完成信號(hào)放大、信號(hào)運(yùn)算（加、減、乘、除、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)、平方、開方等）、信號(hào)的處理（濾波、調(diào)制）以及波形的產(chǎn)生和變換。集成運(yùn)算放大器的種類非常多，可適用于不同的場(chǎng)合。LM1875制作功放電路

28、60; LM1875采用TO-220封裝結(jié)構(gòu)，形如一只中功率管，體積小巧，外圍電路簡單，且輸出功率較大。該集成電路內(nèi)部設(shè)有過載過熱及感性負(fù)載反向電勢(shì)安全工作保護(hù)。 1、LM1875主要參數(shù)：         電壓范圍：1660V          靜態(tài)電流：50MmA         輸出功率：25W    

29、     諧波失真：0.02%，當(dāng)f=1kHz，RL=8，P0=20W時(shí)         額定增益：26dB，當(dāng)f=1kHz時(shí)         工作電壓：±25V         轉(zhuǎn)換速率：18V/S2、電路原理：        

30、 LM1875功放板由一個(gè)高低音分別控制的衰減式音調(diào)控制電路和LM1875放大電路以及電源供電電路三大部分組成，音調(diào)部分采用的是高低音分別控制的衰減式音調(diào)電路，其中的R02，R03，C02，C01，W02組成低音控制電路；C03，C04，W03組成高音控制電路；R04為隔離電阻，W01為音量控制器，調(diào)節(jié)放大器的音量大小，C05為隔直電容，防止后級(jí)的LM1875直流電位對(duì)前級(jí)音調(diào)電路的影響。放大電路主要采用LM1875，由1875，R08，R09，C066等組成，電路的放大倍數(shù)由R08與R09的比值決定，C06用于穩(wěn)定LM1875的第4腳直流零電位的漂移，但是對(duì)音質(zhì)有一定的影響，C07，R10的

31、作用是防止放大器產(chǎn)生低頻自激。本放大器的負(fù)載阻抗為416。  為了保證功放板的音質(zhì)，電源變壓器的輸出功率不得低于80W，輸出電壓為2*25V，濾波電容采用2個(gè)2200UF/25V電解電容并聯(lián)，正負(fù)電源共用4個(gè)2200UF/25V的電容，兩個(gè)104的獨(dú)石電容是高頻濾波電容，有利于放大器的音質(zhì)。 3、裝配與調(diào)試：   工具準(zhǔn)備：20W電烙鐵一把，萬用電表一個(gè)，尖嘴鉗一把，螺絲刀一把，焊錫絲和松香水若干。   準(zhǔn)備焊接：焊接時(shí)先焊接跳線，再焊接電阻，再焊電容，再焊整流管，再焊電位器，最后焊LM1875，焊接LM1875前

32、須先把LM1875用螺絲固定在散熱片上，否則在最后裝散熱片時(shí)螺絲很難打進(jìn)去。LM1875與散熱片接觸的部分必須涂少量的散熱脂，以利散熱。焊接時(shí)必須注意焊接質(zhì)量，對(duì)于初學(xué)者，可先在廢舊的電路板上多練習(xí)幾次，然后再正式焊接。   調(diào)試：本功放板調(diào)試特別簡單，電路板焊好電子元件后，要仔細(xì)檢查電路板有無焊錯(cuò)的地方，特別要注意有極性的電子零件，如電解電容，橋式整流堆，一旦焊反即有燒毀元器件之險(xiǎn)，請(qǐng)?zhí)貏e注意。接上變壓器，放大器的輸出端先不接揚(yáng)聲器，而是接萬用電表，最好是數(shù)顯的，萬用表置于DC*2V檔。功放板上電注意觀察萬用電表的讀數(shù)，在正常情況下，讀數(shù)應(yīng)在30mV以內(nèi)，否則應(yīng)

33、立即斷電檢查電路板。若電表的讀數(shù)在正常的范圍內(nèi)，則表明該功放板功能基本正常，最后接上音箱，輸入音樂信號(hào)，上電試機(jī)，旋轉(zhuǎn)音量電位器，音量大小應(yīng)該有變化，旋轉(zhuǎn)高低音旋鈕，音箱的音調(diào)有變化。   值得一試的實(shí)驗(yàn)：將C6短路，用萬用表測(cè)LM1875輸出端的直流電位，看是否是在30MV以內(nèi)，然后接上音箱試兩小時(shí)，用萬用表測(cè)LM1875輸出端的直流電位，看直流電位是否在30MV以內(nèi)，如果是的話，則C6這個(gè)電容可以省掉，這樣的話，此放大板就成一個(gè)純直流功放了。 課程七 數(shù)字頻率計(jì)的設(shè)計(jì)與制作（主講人：原瑞彬）一、問題的引入： 在許多情況下，要對(duì)信號(hào)的頻率進(jìn)行測(cè)量，利用示波器可以

34、粗略測(cè)量被測(cè)信號(hào)的頻率，精確測(cè)量則要用到數(shù)字頻率計(jì)。 二、設(shè)計(jì)目的： 本設(shè)計(jì)與制作項(xiàng)目可以進(jìn)一步加深我們對(duì)數(shù)字電路應(yīng)用技術(shù)方面的了解與認(rèn)識(shí)，進(jìn)一步熟悉數(shù)字電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試的方法和步驟。 三、設(shè)計(jì)要求： 設(shè)計(jì)并制作出一種數(shù)字頻率計(jì)，其技術(shù)指標(biāo)如下： （ 1 ）頻率測(cè)量范圍： 10 9999Hz 。 （ 2 ）輸入電壓幅度 >300mV 。 （ 3 ）輸入信號(hào)波形：任意周期信號(hào)。 （ 4 ）顯示位數(shù)： 4 位。 （ 5 ）電源： 220V 、 50Hz 四、所需儀器設(shè)備與器件 示波器、音頻信號(hào)發(fā)生器、邏輯筆、萬用表、數(shù)字集成電路測(cè)試儀、直流穩(wěn)壓電源。 五、設(shè)計(jì)內(nèi)容、方法與步驟： 1

35、設(shè)計(jì)內(nèi)容 1 ）數(shù)字頻率計(jì)的基本原理 數(shù)字頻率計(jì)的主要功能是測(cè)量周期信號(hào)的頻率。頻率是單位時(shí)間（ 1S ）內(nèi)信號(hào)發(fā)生周期變化的次數(shù)。如果我們能在給定的 1S 時(shí)間內(nèi)對(duì)信號(hào)波形計(jì)數(shù)，并將計(jì)數(shù)結(jié)果顯示出來，就能讀取被測(cè)信號(hào)的頻率。數(shù)字頻率計(jì)首先必須獲得相對(duì)穩(wěn)定與準(zhǔn)確的時(shí)間，同時(shí)將被測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換成幅度與波形均能被數(shù)字電路識(shí)別的脈沖信號(hào)，然后通過計(jì)數(shù)器計(jì)算這一段時(shí)間間隔內(nèi)的脈沖個(gè)數(shù)，將其換算后顯示出來。這就是數(shù)字頻率計(jì)的基本原理。 2 ）系統(tǒng)框圖 從數(shù)字頻率計(jì)的基本原理出發(fā)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，得到如圖 13.4 所示的電路框圖。 圖 13.4 數(shù)字頻率計(jì)框圖 下面介紹框圖中各部分的功能及實(shí)現(xiàn)方法 （ 1 ）

36、電源與整流穩(wěn)壓電路 框圖中的電源采用 50Hz 的交流市電。市電被降壓、整流、穩(wěn)壓后為整個(gè)系統(tǒng)提供直流電源。系統(tǒng)對(duì)電源的要求不高，可以采用串聯(lián)式穩(wěn)壓電源電路來實(shí)現(xiàn)。 （ 2 ）全波整流與波形整形電路 本頻率計(jì)采用市電頻率作為標(biāo)準(zhǔn)頻率，以獲得穩(wěn)定的基準(zhǔn)時(shí)間。按國家標(biāo)準(zhǔn)，市電的頻率漂移不能超過 0.5Hz ，即在 1 的范圍內(nèi)。用它作普通頻率計(jì)的基準(zhǔn)信號(hào)完全能滿足系統(tǒng)的要求。全波整流電路首先對(duì) 50Hz 交流市電進(jìn)行全波整流，得到如圖 13.5 （ a ）所示 100Hz 的全波整流波形。波形整形電路對(duì) 100Hz 信號(hào)進(jìn)行整形，使之成為如圖 13.5(b) 所示 100Hz 的矩形波。 圖 13

37、.5 全波整流與波形整形電路的輸出波形 波形整形可以采用過零觸發(fā)電路將全波整流波形變?yōu)榫匦尾?，也可采用施密特觸發(fā)器進(jìn)行整形。 （ 3 ）分頻器 分頻器的作用是為了獲得 1S 的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。電路首先對(duì)圖 13.5 所示的 100Hz 信號(hào)進(jìn)行 100 分頻得到如圖 13.6 （ a ）所示周期為 1S 的脈沖信號(hào)。然后再進(jìn)行二分頻得到如圖 13.6 （ b ）所示占空比為 50 脈沖寬度為 1S 的方波信號(hào)，由此獲得測(cè)量頻率的基準(zhǔn)時(shí)間。利用此信號(hào)去打開與關(guān)閉控制門，可以獲得在 1S 時(shí)間內(nèi)通過控制門的被測(cè)脈沖的數(shù)目。 圖 13.6 分頻器的輸出波形 分頻器可以采用第 5 章介紹過的方法，由計(jì)數(shù)器通

38、過計(jì)數(shù)獲得。二分頻可以采用 觸發(fā)器來實(shí)現(xiàn)。 （ 4 ）信號(hào)放大、波形整形電路 為了能測(cè)量不同電平值與波形的周期信號(hào)的頻率，必須對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行放大與整形處理，使之成為能被計(jì)數(shù)器有效識(shí)別的脈沖信號(hào)。信號(hào)放大與波形整形電路的作用即在于此。信號(hào)放大可以采用一般的運(yùn)算放大電路，波形整形可以采用施密特觸發(fā)器。 （ 5 ）控制門 控制門用于控制輸入脈沖是否送計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。它的一個(gè)輸入端接標(biāo)準(zhǔn)秒信號(hào)，一個(gè)輸入端接被測(cè)脈沖?？刂崎T可以用與門或或門來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)采用與門時(shí)，秒信號(hào)為正時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)，當(dāng)采用或門時(shí)，秒信號(hào)為負(fù)時(shí)進(jìn)行計(jì)數(shù)。 （ 6 ）計(jì)數(shù)器 計(jì)數(shù)器的作用是對(duì)輸入脈沖計(jì)數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，最高測(cè)量頻率為 9999H

39、z ，應(yīng)采用 4 位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器?？梢赃x用現(xiàn)成的 10 進(jìn)制集成計(jì)數(shù)器。 （ 7 ）鎖存器 在確定的時(shí)間（ 1S ）內(nèi)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)結(jié)果（被測(cè)信號(hào)頻率）必須經(jīng)鎖定后才能獲得穩(wěn)定的顯示值。鎖存器的作用是通過觸發(fā)脈沖控制，將測(cè)得的數(shù)據(jù)寄存起來，送顯示譯碼器。鎖存器可以采用一般的 8 位并行輸入寄存器，為使數(shù)據(jù)穩(wěn)定，最好采用邊沿觸發(fā)方式的器件。 （ 8 ）顯示譯碼器與數(shù)碼管 顯示譯碼器的作用是把用 BCD 碼表示的 10 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成能驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管正常顯示的段信號(hào)，以獲得數(shù)字顯示。 選用顯示譯碼器時(shí)其輸出方式必須與數(shù)碼管匹配。 3 ）實(shí)際電路 根據(jù)系統(tǒng)框圖，設(shè)計(jì)出的電路如圖 13.7 所示。 圖中，穩(wěn)壓

40、電源采用 7805 來實(shí)現(xiàn)，電路簡單可靠，電源的穩(wěn)定度與波紋系數(shù)均能達(dá)到要求 對(duì) 100Hz 全波整流輸出信號(hào)的分頻采用 7 位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74HC4024 組成 100 進(jìn)制計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)脈沖下降沿有效。在 74HC4024 的 Q7 、 Q6 、 Q3 端通過與門加入反饋清零信號(hào)，當(dāng)計(jì)數(shù)器輸出為二進(jìn)制數(shù) 1100100 （十進(jìn)制數(shù)為 100 ）時(shí)，計(jì)數(shù)器異步清零。實(shí)現(xiàn) 100 進(jìn)制計(jì)數(shù)。為了獲得穩(wěn)定的分頻輸出， 圖 13.7 數(shù)字頻率計(jì)電路圖 清零信號(hào)與輸入脈沖“與”后再清零，使分頻輸出脈沖在計(jì)數(shù)脈沖為低電平時(shí)保持一段時(shí)間（ 10mS ）為高電平。 電路中采用雙 JK 觸發(fā)器 74H

41、C109 中的一個(gè)觸發(fā)器組成 觸發(fā)器，它將分頻輸出脈沖整形為脈寬為 1S 、周期為 2S 的方波。從觸發(fā)器 Q 端輸出的信號(hào)加至控制門，確保計(jì)數(shù)器只在 1S 的時(shí)間內(nèi)計(jì)數(shù)。從觸發(fā)器 端輸出的信號(hào)作為數(shù)據(jù)寄存器的鎖存信號(hào)。 被測(cè)信號(hào)通過 741 組成的運(yùn)算放大器放大 20 倍后送施密特觸發(fā)器整形，得到能被計(jì)數(shù)器有效識(shí)別的矩形波輸出，通過由 74HC11 組成的控制門送計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)。為了防止輸入信號(hào)太強(qiáng)損壞集成運(yùn)放，可以在運(yùn)放的輸入端并接兩個(gè)保護(hù)二極管。 頻率計(jì)數(shù)器由兩塊雙十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 74HC4511 組成，最大計(jì)數(shù)值為 9999Hz 。由于計(jì)數(shù)器受控制門控制，每次計(jì)數(shù)只在 JK 觸發(fā)器 Q 端為

42、高電平時(shí)進(jìn)行。當(dāng) JK 觸發(fā)器 Q 端跳變至低電平時(shí)， 端的由低電平向高電平跳變，此時(shí)， 8D 鎖存器 74HC374 （上升沿有效）將計(jì)數(shù)器的輸出數(shù)據(jù)鎖存起來送顯示譯碼器。計(jì)數(shù)結(jié)果被鎖存以后，即可對(duì)計(jì)數(shù)器清零。由于 74HC4518 為異步高電平清零，所以將 JK 觸發(fā)器的 同 100Hz 脈沖信號(hào)“與”后的輸出信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的清零脈沖。由此保證清零是在數(shù)據(jù)被有效鎖存一段時(shí)間（ 10mS ）以后再進(jìn)行。 顯示譯碼器采用與共陰數(shù)碼管匹配的 CMOS 電路 74HC4511 ,4 個(gè)數(shù)碼管采用共陰方式，以顯示 4 位頻率數(shù)字，滿足測(cè)量最高頻率為 9999Hz 的要求。 2 方法與步驟 1) 器件

43、檢測(cè) 用數(shù)字集成電路檢測(cè)儀對(duì)所要用的 IC 進(jìn)行檢測(cè)，以確定每個(gè)器件完好。如有興趣，也可對(duì) LED 數(shù)碼管進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)方法由自己確定。 2) 電路連接 在自制電路板上將 IC 插座及各種器件焊接好；裝配時(shí)，先焊接 IC 等小器件，最后固定并焊接變壓器等大器件。電路連接完畢后，先不插 IC 。 3) 電源測(cè)試 將與變壓器連接的電源插頭插入 220V 電源，用萬用表檢測(cè)穩(wěn)壓電源的輸出電壓。輸出電壓的正常值應(yīng)為 5V 。如果輸出電壓不對(duì)，應(yīng)仔細(xì)檢查相關(guān)電路，消除故障。穩(wěn)壓電源輸出正常后，接著用示波器檢測(cè)產(chǎn)生基準(zhǔn)時(shí)間的全波整流電路輸出波形。正常情況應(yīng)觀測(cè)到如圖 13.5(a) 所示波形。 4) 基準(zhǔn)

44、時(shí)間檢測(cè) 關(guān)閉電源后，插上全部 IC 。依次用示波器檢測(cè)由 U1(74HC4024) 與 U3A 組成的基準(zhǔn)時(shí)間計(jì)數(shù)器與由 U2A 組成的 觸發(fā)器的輸出波形，并與圖 13.6 所示波形對(duì)照。如無輸出波形或波形形狀不對(duì)，則應(yīng)對(duì) U1 、 U3,U2 各引腳的電平或信號(hào)波形進(jìn)行檢測(cè)，消除故障。 5) 輸入檢測(cè)信號(hào) 從被測(cè)信號(hào)輸入端輸入幅值在 1V 左右頻率為 1KHz 左右的正弦信號(hào)，如果電路正常，數(shù)碼管可以顯示被測(cè)信號(hào)的頻率。如果數(shù)碼管沒有顯示，或顯示值明顯偏離輸入信號(hào)頻率，則作進(jìn)一步檢測(cè)。 6 ）輸入放大與整形電路檢測(cè) 用示波器觀測(cè)整形電路 U1A(74HC14) 的輸出波形，正常情況下，可以

45、觀測(cè)到與輸入頻率一致、信號(hào)幅值為 5V 左右的矩形波。如觀測(cè)不到輸出波形，或觀測(cè)到的波形形狀與幅值不對(duì)，則應(yīng)檢測(cè)這一部分電路，消除故障。如該部分電路正常，或消除故障后頻率計(jì)仍不能正常工作，則檢測(cè)控制門。 7) 控制門檢測(cè) 檢測(cè)控制門 U3C(74HC11) 輸出信號(hào)波形，正常時(shí)，每間隔 1S 時(shí)間，可以在熒屏上觀測(cè)到被測(cè)信號(hào)的矩形波。如觀測(cè)不到波形，則應(yīng)檢測(cè)控制門的兩個(gè)輸入端的信號(hào)是否正常 , 并通過進(jìn)一步的檢測(cè)找到故障電路，消除故障。如電路正常，或消除故障后頻率計(jì)仍不能正常工作，則檢測(cè)計(jì)數(shù)器電路。 8) 計(jì)數(shù)器電路的檢測(cè) 依次檢測(cè) 4 個(gè)計(jì)數(shù)器 74HC4518 時(shí)鐘端的輸入波形，正常時(shí)，相

46、鄰計(jì)數(shù)器時(shí)鐘端的波形頻率依次相差 10 倍。如頻率關(guān)系不一致或波形不正常，則應(yīng)對(duì)計(jì)數(shù)器和反饋門的各引腳電平與波形進(jìn)行檢測(cè)。正常情況各電平值或波形應(yīng)與電路中給出的狀態(tài)一致。通過檢測(cè)與分析找出原因，消除故障。如電路正常，或消除故障后頻率計(jì)仍不能正常工作，則檢測(cè)鎖存器電路。 9) 鎖存電路的檢測(cè) 依次檢測(cè) 74HC374 鎖存器各引腳的電平與波形。正常情況各電平值應(yīng)與電路中給出的狀態(tài)一致。其中，第 11 腳的電平每隔 1S 鐘跳變一次。如不正常，則應(yīng)檢查電路，消除故障。如電路正常，或消除故障后頻率計(jì)仍不能正常工作，則檢測(cè)鎖存器電路。 10) 顯示譯碼電路與數(shù)碼管顯示電路的檢測(cè) 檢測(cè)顯示譯碼器 74HC4511 各控制端與電源端引腳的電平，同時(shí)檢測(cè)數(shù)碼管各段對(duì)應(yīng)引腳的電平及公共端的電平。通過檢測(cè)與分析找出故障。 課程八 AVR單片機(jī)I/O口的應(yīng)用 緒論 1、什么是單片機(jī)？ 2、單片機(jī)的用途 3、 二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換 4、一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、了解IO口的結(jié)構(gòu)； 2、熟悉IO口的特性； 3、掌握IO口的控制。二、實(shí)驗(yàn)儀器：ATmage16實(shí)驗(yàn)板 一塊PC機(jī) 一臺(tái)三、 實(shí)驗(yàn)原理：作為通用數(shù)字I/O 使用時(shí)，AVR 所有的I/O 端口都具有真正的讀- 修改- 寫功能。這意味著用SBI 或CBI 指令改變某些管腳的方向( 或者是端口電平、禁止/ 使能上拉電阻)