防灾仪器系数字电子实习报告

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1、防灾科技学院实习报告书专 业 测控技术与仪器 系 别 防灾仪器系 报告题目 专业实习 报告人 陈欢 班 级 1250321 指导教师 贺秀玲 带队教师 贺秀玲 实习时间 2014.06.302014.07.09 实习单位 防灾仪器系 教务处监制说 明报告要有实习目的、要求、原理简述、方法、步骤、实习体会等，具体内容按各系及实习教师要求。阶段一 数字式万用表及4路抢答器的组装与调试阶段一 数字式万用表及4路抢答器的组装与调试本部分计划时间：一周一、实习目的1熟悉常用测试仪器的使用方法及常用电子元器件的封装形式； 2熟练掌握焊接技巧；3掌握电子电路的组装与调试。二、实习任务（一）数字式万用表的组装

2、与调试熟悉数字万用表、示波器的使用方法及电阻、电容、二极管、三极管等常用电子元器件的测试方法及封装形式；掌握焊接技巧；掌握电子电路的分析、组装与调试。（二）4路抢答器的组装与调试按照设计电路焊接器件，并进行调试，要求电路完成后具备以下功能：(1) 主持人按下抢答“开始”按钮，4路抢答开始(2) 4路抢答按钮的编号分别为14，一次只能有一人抢答成功；(3) 当某一路抢答成功后，在数码管上显示该路的号数。直到主持人按复位开关为止，其他人再抢答无效；(4) 主持人按“复位”按钮后，必须下次重新按“开始”按钮才能抢答。三、实习内容及成果（一）数字式万用表的组装与调试1. 原理DT830B数字万用表的外

3、观如图1所示。该仪表的心脏是一片大规模集成电路7106，该芯片（7106）内部包含双积分A/D转换器、显示锁存器、七段译码器和显示驱动器。本套件中，7106芯片已经固化在印刷电路板上。表的工作原理框图见图2。输入仪表的电压或电流信号经过一个开关选择器转换一个0到199.9mV的直流电压。例如输入信号100V，就用1000:1的分压器获得直流100.0mV；输入信号是交流100V，则首先整流为直流100V，然后再分压成直流100.0mV。电流测量则通过选择不同阻值的分流电阻获得。 图2 DT830B数 图1 产品外观 字万用表工作原理框图 图3是7106芯片的应用电路简化图。它的实质是满量程20

4、0mV的数字电压表。输入7106的直流信号被接入一个A/D转换器，转换成数字信号，然后送入译码器转换成驱动LCD的七段码。A/D转换器的时钟是由外接100P电容和100K电阻与芯片内部电路组成振荡频率约48Hz的振荡器提供的，它经过一个四分之一分频获得计数频率，通过这个频率获得2.5次/秒的测量速率。四个译码器将数字转换成七段码的四位数字，小数点由选择开关设定。图3 7106芯片的应用电路简化图图4是直流电压测量电路简化图。在200mV档，由7106直接测量，其余各档输入电压被分压电阻分压（分压电阻之和为1M），每档分压系数为1/10，分压后的电压必须在-0.199V+0.199V之间，否则将

5、过载显示，过载显示为仅在最高位显示“1”其余位数不显示。图4直流电压测量电路简化图图5是直流电流测量电路的简化图。分流电阻将输入电流转换成-0.199V+0.199V之间的电压后送入7106输入端，200mA及其以下电流档位串接有0.2A或0.5A的保险管，10A档位10A专用表笔插孔，且没有接入保险管，测量时应谨慎。 图5直流电流测量电路的简化图图6是交流电压测量电路简化图。被测交流电通过二极管IN4007做半波整流，输出脉动直流电压，经过分压电阻后，由7106的A/D转换器的正向积分过程取出平均电压值，最后由LCD显示测量结果。图6交流电压测量电路简化图图7是电阻测量电路简化图。这个电路通

6、过RV电阻提供测量电压源，标准电阻（这个电阻为分压电阻，由选择开关转换得到）与被测量电阻R?串接，两个电阻的比值等于各自电压降的比值，因此，通过标准电阻及利用标准电阻上的标准电压，就可以确定被测电阻的阻值。测量结果直接由A/D转换器得到。图7电阻测量电路简化图2. 安装步骤根据元气件清单板上面的参数和代号，把元气件的代号与主板上的代号一一对应，就知道元气件的安装位置。电阻器的两个焊接点近的用立式插装，两个焊接点远的用卧式插装。二极管注意插装方向（其负极与R35连接），三极管按图示插装即可。三极管的放大倍数测试插孔的插装要与面壳配套。所有元气件焊接好后如下图2，图3所示。注意焊接HFE插孔时要与

7、面壳配套，注意方向。正确后再焊接图2 焊接好的实物防静电的弹簧，与后盖配合起作用图3焊接好的实物功能选择旋纽上安装弹片。功能选择旋纽的孔中放置小弹簧。 液晶显示屏与导电橡胶的安装。弹珠放入面盖中。功能旋纽放入面盖上。将焊接好的主板放置入面壳中，并用自攻螺钉固定。上好保险管和9V叠层电池即可测试效果。开机测试之一：测量电阻器。请看如下示意图1图1 测试一开机测试之二：测量交流电压220V。请看如下示意图2图2 测试二3. 调试结果及分析A、调试 数字万用表的功能和性能指标由集成电路的指标和合理选择外围元器件得到保证，只要安装无误，仅作简单调整即可达到设计指标。调整方法1 在装后盖前将转换开关置于

8、200mV电压档（注意此时固定转换开关的4个螺钉还有2个未装，转动开关时应按住保险管座附近的印制板，防止开关转动时滚珠滑出），插入表笔，测量集成电路35、36引脚之间的电压（具体操作时可将表笔接到电阻R16和R26引线上测量），调节表内的电位器VR1，使表显示100mV即可。调整方法2 在装后盖前将转换开关置于2V电压档（注意防止开关转动时滚珠滑出），此时用待调整表和另一个数字表（已校准，或4位半以上数字表）测量同一电压值（例如测量一节电池的电压），调节表内电位器VR1使两表显示一致即可。盖上后盖，安装后盖上的两个螺钉。至此安装全部完毕。B、调试测量量表1 基本参量的测量序号测量量理论值自制万

9、用表测试值误差（%）1直流电压理论值（V）1010.11%2交流电压理论值（V）220241.59.8%3直流电流理论值 (A)54.84%4交流电流理论值 (A)55.12%5电阻理论值 ()1271302.4%6三极管测量（）187二极管（可以测量通断）C、结果分析 实验结果出现了一定偏差，则通过以下的方法进行调节a） 检查电池电量是否充足，连接是否可靠。 b） 检查各电阻、电容的值是否符合原理图要求。 c） 检查线路板的铜线是否有割断现象。 d） 检查线路板焊接是否有短路、虚焊、漏焊。 e） 检查滑动片是否与电路板接触良好。 f） 检查液晶屏、导电条、电路板三者是否接触良好。 如果显示一

10、致，可以进行校准调试。只需一台标准表和一块9V电池即可，将组装完成的DT830B数字万用表和标准表均置于DCV 20V档位，先用标准表测量电池的电压并记录测量值。再用DT830B测量该电池，调节可调电阻，使其读数与标准表的测量值相同即可,其他量程的精度由元件保证。4. 实习成果图1 数字万用表实物图图2 数字万用表实物图（二）4路抢答器的组装与调试1. 原理四路抢答器：按下抢答开始按钮，四路抢答开始；编号为14，一次一人抢答。抢答成功，按下复位开关，其他人抢答无效。再按复位，重新开始抢答。图1是抢答器的流程图。图2是仿真图 图1 抢答器流程图 图2 四路抢答器仿真图2. 安装步骤1.测试触发器

11、及各逻辑门电路的逻辑功能，判断器件好坏；2.排版并焊接元器件：3.布线3. 调试结果及分析选手1选手2选手3选手4主持人数码管显示抢答* 复位后显示“0”1*抢答*复位后显示“0” 2* *抢答*复位后显示“0” 3* 抢答复位后显示“0” 44. 实习成果 图1 实物成果图四、心得体会在这次实训中我做了数字万用表的组装及焊接和四路抢答器的焊接。在这次的实训中，一开始万用表显示的示数是非法的，不管怎样调节功能旋钮示数都不会发生改变，在老师的指导下进行了液晶屏和显示橡胶距离的调节以及每个焊点的重焊（焊接过程中出现了虚焊）,最后在调整检查时发现了说明书上所给的电阻阻值出现了与原理图的阻值偏差。所以

12、在以后一定在焊接之前仔细检查元器件。在四路抢答器的试验中出现的毛病最多，很是头疼，一开始仅仅是出现4，按其他的抢答也没有变化，经过仔细的检查后发现电路连接出现了错误，改正之后还是显示示数没有变化。然后用万用表进行挨个检测高低电平，发现芯片坏了。通过这次实训首先对我的焊接技术有了很大的提高，其次对各种芯片的应用也有了一定的认识，也对检查后问题和解决问题也有了一定的体会，以后在做实验之前，一定对原理要有一定的认识和了解，否则在做实训时会很不顺利。还有检测故障也会无从下手。还有工具非常重要，由于实验室的电烙铁不是很好用，在焊接时很浪费时间。在实际生活中，在做事之前能准备就应该准备一下，还有不能一遇到

13、困难就放弃。五、附录附录一 万用表原理图附录二 四路抢答器原理图23 阶段二 8路计时显示报警抢答器的仿真与设计阶段二 8路计时显示报警抢答器的仿真与设计本部分计划时间：一周一、实习目的1、理解8路抢答器的原理；2、掌握proteus仿真软件的使用；3、掌握在在proteus仿真环境中实现PCB制版的方法；4、掌握电子电路的设计方法。二、实习任务要求学生设计一个8路抢答器，并在Proteus环境中进行仿真调试，最后完成PCB布线。要求，设计的8路抢答器具体要求如下：（1）按钮的编号为1、2、3、4、5、6、7、8。（2）给主持人设置一个控制开关，用来控制系统的清零。（3）抢答器具有数据锁存和显

14、示的功能。在主持人将系统复位后，参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮，并显示出抢答者的序号，同时发出报警声音。即电路具有第一抢答信号的鉴别和锁存功能。在主持人发出抢答指令后，若参赛者按抢答开关，则该组指示灯亮并用组别显示电路显示出抢答者的组别，同时扬声器发出“嘀嘟”的双音音响持续23s。此时，电路应具备自锁存功能，使别组的抢答开关不起作用。（4）设置记分电路。每组在开始时预置100分，抢答后由主持人控制，答对加10分，答错减10分。（5）选作：增加抢答器定时抢答的功能，抢答的时间可预设，当主持人启动开始键后，定时器开始减计数并显示，参赛选手在设定时间内进行抢答，如果定时时间到，无人抢答，定时器发出

15、短暂的声响，本次抢答无效，封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。三、实习内容1、设计要求A.准确判断出第一抢答者的信号并将其锁存，用编码、译码及数码显示电路显示出抢答者的组别，也可以用发光二极管直接指示出组别。还可用鉴别出的第一抢答信号控制一个具有两种工作频率交替变化的音频振荡器工作，使其启动扬声器发出两态笛音音响，表示该题抢答有效。B.用鉴别出的第一抢答信号控制一个具有两种工作频率交替变化的音频振荡器工作，使其启动扬声器发出两态笛音音响，表示该题抢答有效。C.主持人控制2、方案设计根据对功能要求的简要分析，将定时抢答器电路分为主题电路和扩展电路两部分。主体电路完成基本的抢答功能，即开始抢答后，当

16、选手按动抢答器按钮时，能显示选手的编号，同时能封锁输入电路，禁止其他选手抢答。扩展电路完成定时抢答及报警功能。比赛开始时，接通电源，节目主持人将开关置于“清零”位置，抢答器处于禁止工作状态，编号显示器灭灯，定时显示器上显示设定时间。当节目主持人宣布“抢答开始”，同时将控制开关拨到“开始”位置，抢答器处于工作状态，定时器开始倒计时。若定时时间到，却没有选手抢答时，系统报警，并封锁输入电路，禁止选手超时后抢答。若选手在定时时间内按动抢答按钮时，抢答器要完成以下四项工作：1.优先编码器电路立即分辨出抢答者的编号，并由锁存器进行锁存，然后由译码显示电路显示编号；2.扬声器发出短暂声响，提醒节目主持人注

17、意；3.控制电路要对输入编码电路进行封锁，避免其他选手再次进行抢答；4.控制电路要使定时器停止工作，时间显示器上显示剩余的抢答时间，并保持到主持人将系统清零为止。当选手将问题回答完毕时，主持人操作控制开关，使系统回复到禁止工作状态，以便进行下一轮抢答。根据对功能要求的理解，设计了如下两种方案：方案一所示抢答器工作过程：该方案是将抢答按钮先直接与锁存器而不是优先编码器相连，将最先抢答的选手的编号锁定，再依次经过优先编码器、译码器和七段显示器，最后显示的是抢答选手的编号，经过优先编码器后的信号到单稳态触发器，单稳态触发器又与报警电路直接连接，所以显示编号的同时可以发出报警信号。另外由主持人控制开关

18、和其他部分电路通过门电路实现对抢答电路、定时电路和报警部分电路的控制。如图1.图1 八路抢答器方案一设计框图方案二所示抢答器的工作过程：主持人按动开始抢答的开关后，最先抢答的选手的电平信号先经过优先编码器，再依次经过数据锁存器，此时已经限制了其他选手的抢答，信号再经过译码器和七段数码显示器，将最先抢答的该选手的编号显示出来，并同时产生报警信号，到此完成的是抢答功能；如果没有人抢答，30秒减计数器减到00时也会发出报警信号，此是完成计时功能。如图2. 图2 八路抢答器方案二设计框图相比之下，第二种方案更好些。它的优点表现在以下几个方面：这种方案原理比较简单。主持人对整体电路的控制只需几个门电路就

19、可完成，不必用特别的芯片来组成控制电路；更容易实现报警提示功能，在有选手抢答后或者计时开始和结束时。既减少了布线使整个电路更直观简单，又降低了产生错误的可能性。3、原理及Proteus仿真调试抢答电路的工作原理：BUTTON八位选手的抢答开关，SW9单刀双掷开关设为主持人控制开关。当主持人控制开关置于清零状态时，RS触发器的R端为低电平，输出端全部为低电平。于是74LS48的BI为高，显示器灭灯；74LS148的选通输入端ST为高电平，74LS148处于工作状态，此时锁存电路不工作。当SW9置于开始状态，优先编码电路和锁存电路同时处于工作状态。74LS279的1R、1S均为高电平，由真值表可知

20、，输出1Q为低电平，从而使74LS148输入使能端为低电平有效，即抢答器处于等待工作状态。若有选手（假设为3号选手）按动抢答开关（即闭合SW4），此时优先编码器74LS148输入端I3接低电平有效，则输出A2A1A0为100，A2A1A0分别接至4S、3S、2S，根据RS锁存器真值表，2Q3Q4Q输出分别为110，从而74LS48的输入端DCBA为0011，经74LS48译码，显示器上显示“3”。与此同时，当74LS148输入端有一个为低电平时，GS为低电平有效，即标志译码器处于工作状态，从而使1S为0，此时1Q输出为高电平，致使EI为高电平，74LS148处于禁止工作状态，其他选手抢答按钮的

21、输入信号不会被接受。这就保证了抢答者优先性以及抢答电路的准确性。抢答结束后，主持人开关置于清零状态，数码管变灰，一切恢复初始状态，以便进入下一轮抢答环节。仿真图如图一。 图1 抢答电路定时电路的工作原理：首先主持人根据题的难易程度改变74LS192的输入端D3D2D1D0的电平来确定抢答时间（假定为30秒），555构成秒脉冲产生电路为计时电路提供脉冲。抢答开始前主持人闭合开关，74LS192的置数端PL为低电平有效，处于置数状态，数码管显示定时时间。抢答开始，主持人打开开关，计数器处于计数状态，555产生的秒脉冲与十位74LS192借位输出端（其初始状态为高电平）相与。计数器递减计数至00，十

22、位74LS192借位输出端为低电平，计数器停止工作，产生报警。计时期间有人抢答，减计数器停止计时，显示器上显示此刻时间。如图2.图2 八路抢答器定时电路报警电路的工作原理：门G1的作用是控制时钟信号CP的放行与禁止，门G2的作用是控制74LS148的输入使能端。主持人控制开关从“清零”位置拨到“开始”位置时，74LS279的输出1Q=0，经G3反相，A=1，则从555输出端来的时钟信号CP能够加到74LS192的CPd始终输入端，定时电路进行递减计时。同时，在定时时间未到时，74LS192的借位输出端BO2为低电平，门G2的输出ST为高电平，使74LS148处于正常工作状态，从而实现功能a的要

23、求。当选手在定时时间内按动抢答按钮时，1Q=1，经G3反相，A=0，封锁CP信号，定时器处于保持工作状态；同时，门G2的输出ST为低74LS148处于禁止工作状态，从而实现功能b的要求。当定时时间到时，来自74LS192的BO2为高，ST为高，74LS148处于禁止工作状态，禁止选手进行抢答。同时，门G1处于关门状态，封锁CP信号，使定时电路保持00状态不变，从而实现功能c的要求。抢答器整体电路如图1.图1 八路抢答器整体电路4、PCB布线结果 图1 PCB布线结果四、心得体会 课程设计，不仅有效巩固了本学期所学数电的相关知识，加强了对重要知识点的记忆和理解，还学会如何运用Protues仿真进

24、行仿真，以及如何使用面包板进行实物制作，受益匪浅，现总结如下。 设计在本学期数电实验中操练过，因此对其并不陌生。但它的功能要求相对于数电实验中的抢答器要更深一步，不仅添加了定时电路、报警电路，其时序控制电路也要比原先复杂。对于单元电路的设计，均较顺利的完成。而本设计的难点在于时序控制电路的设计，如何在第一位抢答者抢答题目后让编码器停止工作；如何使计时电路在抢答后停止倒计时；如何让定时电路和抢答电路同时清零。设计过程中，根据以往抢答器设计思路，及查阅相关资料，可运用74LS279的输出1Q完成上述控制任务。从这一点，折射出自己在平时的学习中较死板，缺乏变通思考的能力。 真的过程中，由于Protu

25、es操作相对较简单，因此在仿真过程中较为顺利。只有在总电路图的仿真时，由于粗心大意，误将两个与非门连接成的非门输入输出接反，导致未出现相应仿真结果，经认真排查电路，发现问题所在，更正，最终完成仿真任务，从而验证了电路图的正确性。 通过本次实践操作，也让我深刻明白：只有将课本上的理论知识，结合实践不断练习，不断总结提炼，反复思考实践中的经验教训，才能够真正消化为自己的知识。 实习内容的编写 阶段一：（数字万用表及四路抢答器的组装与调试）经过了这次实训之后，极大的增强了自身的动手能力，自己动手组装了数字万用表，明白了其工作原理和组装过程。自己设计了四路抢答器，通过主持人控制其四位选手，当选手抢答成

26、功后，经过主持人复位后又开始新一轮的抢答。更加熟知元器件，理论和实际操作结合更加有助于我们学习。阶段二：（八路即时显示报警抢答器的仿真与设计）上周设计了四路抢答器，在此基础之上，这次设计的八路抢答器比其更加复杂了一些。该抢答器主要由抢答电路和控制电路组成。接通电源后，按下复位键，使抢答器处于禁止工作状态，按下开始键后，抢答器处于工作状态，当参赛者按下抢答键后，优先编码电路对抢答着的序号进行编码，由锁存器进行锁存，显示译码电路显示序号，对输入编码电路进行封锁，禁止其他选手进行抢答。以上过程结束后，主持人可通过控制开关，使系统复位。完成八路抢答器设计之后更加增加对设计性试验的理解。指导教师评语（阶段一）：指导教师（签名）： 指导教师评语（阶段二）： 成绩： 指导教师（签名）： 年 月 日