电子信息系统综合实验报告
电子信息系统综合实验报告
1. 实验目的：
1.1. 熟悉电路板的制作过程； 1.2. 掌握proteus 的使用
1.3. 对一般常用电子器件的识别和测量； 1.4. 掌握电烙铁的使用及电路的焊接工艺； 1.5. 掌握电路图的分析方法
1.6. 掌握简单电子线路的调试技巧和方法。
2. 实验设备及器材
手电钻，电烙铁，曝光机，斜口钳，感光敷铜板，显影剂氯化铁溶液，焊锡，电子元器件（具体见清单），万用表，示波器。
3. 实验内容 3.1. proteus 学习
3.1.1proteus 简介
Proteus 主要有如下功能： ● 智能原理布图；
● 混合电路仿真与精确分析； ● 单片机软件调试；
● 单片机与外围电路的协同仿真； ● PCB 自动布局与布线。
Proteus 涵盖了整个电子信息工程的全部专业，12个电类专业师生对其都是爱不释手，从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路混合协同仿真再一键切换到PCB 设计，整个过程一气呵成，真正实现了从概念到产品的完整设计。 Proteus 能够完成模拟电子、数字电子、单片机以及嵌入式的全部实验内容，支持所有电工电子的虚拟仿真，在此软件平台上能够实现ISIS 智能原理图绘制、代码调试、CPU 协同外围器件进行VSM 虚拟系统模型仿真，在调试完毕后，还可以一键切换至ARES 生成PCB 板。 该软件功能极强，融合了Multisim 、Protel 的全部功能之外，具有其领先一步的全系列单片机协同仿真功能。
3.1.2proteus 的原理图绘制
打开proteus ISIS 软件，点击fil e →new design→OK, 建立一个.DIF 文件，点击library →pick device （或点左上角的P ）打开元件添加库，在keywords
下方输入你想找的元件的关键词，比如找电阻输入resistor （或res ）, 电容（输入cap ）, 三极管（输入NPN 或PNP ），电感（输入inductance ）,led 灯（输入led ）, 直流电源（输入battery ），找地线时右击e →place e→terminal e→ground （找电源时选power ）. 。（或单击为制作好的原理图。
→ground （找电源时选power ）。
若要改变元件的参数则直接点击该元件，然后输入你想要改的参数值。如下图
图3.1.2
proteus 常用快捷键：
F8：全部显示 当前工作区全部显示 F6：放大 以鼠标为中心放大 F7：缩小 以鼠标为中心缩小 G ：栅格开关 栅格网格
Ctrl+F1：栅格宽度0.1mm 显示栅格为0.1mm ， F2：栅格威0.5mm 显示栅格为0.5mm ， F3：栅格威1mm 显示栅格为1mm ， F4：栅格威2.5mm 显示栅格为2.5mm ，
Ctrl+s：打开关闭磁吸 磁吸用于对准一些点的，如引脚等等 x ：打开关闭定位坐标 显示一个大十字射线
m ：显示单位切换 mm 和th 之间的单位切换，在右下角显示 o ：重新设置原点 将鼠标指向的点设为原点 u ：撤销键 Pgdn ：改变图层 Pgup ：改变图层 Ctrl+Pgdn：最底层 Ctrl+pgup：最顶层 Ctrl+画线：可以划曲线 R ：刷新 +-：旋转 F5：重定位中心
3.1.3proteus 的PCB 图绘制
制作好原理图之后，点击软件右上角图标
进入pcb 编辑页面，（遇到问
题：有时可能出现提示说元件没有封装，这是回到ISIS 编辑页面，右键点击无封装的元件为元件制作一个封装，具体操作为右键点击无封装元件→packaging tool →点击add, 在元件库中选择一个合适的封装，比如当led 无封装时右键点击led 灯→packaging tool→add →在keywords 输入led →在元件库中找一有led 的封装→OK ）。当确定每个元件都有封装以后，点击ARES 软件左边的
新建一块铜板，然后在右边选框区按住鼠标左键拖动鼠标形成一个选
框，具体大小可根据底下坐标选取。画出选框后，右击选框→change layer →选择Board Edge
。然后单击左上角置好之后点击
就可以在选框里边放置元件了。元件放
，线的大小可根据需要选取。然后开始根据绿线的指引连线，
因为要制作的是单面板，所以连线的时候可调整元件的位置使线两两不相交。（连线过程中可能遇到的问题：线由蓝色变成了红色，这是因为连线的过程中，出现线两两相交而短路，所以为了不短路电脑自动从上层板走线。所以这时候要从左下角方框
中选择bottom copper, 然后再连线。）元件
放置尽量分散，铜板选取尽量合适不要太大。制作好的pcb 图和3d 图如下图。
图3.1.3-PCB 图
图3.1.3-3D 图
3.2. 电路板的制作
3.2.1制作流程及注意事项
制作好PCB 图后用激光打印机和硫酸纸把PCB 图打印出来，用剪刀剪去合适大小的pcb 图，然后用小钢锯锯区合适的感光板，把感光板粗糙的一边用砂轮磨平（防止感光板与pcb 图贴合不紧），撕开感光板上的保护膜，把pcb 图有油墨的一面朝下，贴在感光板上，然后放入曝光箱中用玻璃板压紧，盖上曝光箱盖，打开紫外线灯曝光3分钟左右。3分钟后把感光板取出，放入盆里，倒入显影剂开始显影。显影时间不能太长，待有清晰图像出来的时候，用清水把显影剂清洗掉。然后把铜板放入电解槽中，通电把未被曝光的铜腐蚀掉。待把铜腐蚀掉之后，用清水把电解液清洗干净。之后用打孔机在需要打孔的地方打孔。
3.3. 工艺安装
3.3.1. 元件识别 一）色环电阻读数方法
色环电阻分为四色环和五色 环，先说四色环。顾名思义，就是用四条有颜色的环代表阻值大小。每种颜色代表不同的数字，如下：
棕1 红2 橙3 黄4 绿5 蓝6 紫7 灰8 白9 黑0 金、银表示误差 各色环表示意义如下：
第一条色环：阻值的第一位数字； 第二条色环：阻值的第二位数字； 第 三条色环：10的幂数； 第四条色环：误差表示。
例如：电阻色环：棕绿红金， 第一位：1； 第二位：5；第三位：10的幂为2（即100）； 误差为5%； 即阻值为：15×100=1500欧=1.5千欧=1.5K 还有精确度更高的 “五色环”电阻，用五条色环表示电阻的阻值大小，具体如下：
第一条色环：阻值的第一位数字； 第二条色环：阻值的第二位数字； 第 三条色环：阻值的第三位数字； 第四条色环：阻值乘数的10的幂数； 第五条色环：误差（常见是棕色，误差为1%）
有些五色环电阻两头金属帽上都有色环，远离相对集中的四道色环的那道色环表示误差，是第五条色环，与之对应的另一头金属帽上的是第一道色环，读数时 从它读起，之后的第二道、第三道色环是次高位、次次高位，第四道环表示10的多少次方，例如某电阻色环电阻顺序为：红(2)-黑(0)-黑(0)-黑- 棕，则它表示该
电阻阻值为：200×100Ω。再如棕-黑-黑-红-棕，表示该电阻阻值为：100×102Ω=10000Ω=10KΩ。可见，四色环电阻 误差为5-10%，五色环常为1%，精度提高。
例如：有电阻：黄紫红橙棕 ，前三位数字是：472， 第四位表示10的3次方，即1000， 阻值为：472×1000欧=472千欧（即472K ）。
色环电阻
四道色环，一、二道为有效数，三道为倍数，四道为误差值R=AB*10C 五道色环，一、二、三道为有效数，四道为倍数，五道为误差值R=ABC*10D
二）贴片电阻的读数方法：
贴片电阻阻值的命名方法： 1．E-24标注方法
E-24标注法有两位有效数字，精度在±2%（-G ），±5%（-J ），±10%（-K ） （1） 常用电阻标注
XXY XX代表底数，Y 代表指数 例如
470 = 47Ω 103 = 10kΩ 224 = 220kΩ
（2） 小于10欧姆的电阻的标注
用R 代表单位为欧姆的电阻小数点，用m 代表单位为毫欧姆的电阻小数点
例如
1R0 = 1.0Ω R20 = 0.20Ω 5R1 = 5.1Ω R007 = 7.0mΩ 4m7 = 4.7mΩ 2．E-96标注方法
E-96标注法有三位有效数字，精度在±1%（-F ） (1) 常用电阻标注
XXXY XXX代表底数，Y 代表指数 例如
4700 = 470Ω 1003 = 100kΩ
2203 = 220kΩ (2) 小于10欧姆的电阻的标注
用R 代表单位为欧姆的电阻小数点，用m 代表单位为毫欧姆的电阻小数点
例如
1R00 = 1.00Ω R200 = 0.200Ω 5R10 = 5.10Ω R007 = 7.00mΩ 4m70 = 4.70mΩ (3) E-96 Multiplier Code标注法 XXY
XX 代表底数的代码，具体数值可从Multiplier Code表中查找 Y 代表指数的代码，具体数值也要从Multiplier Code表中查找 例如：
18A = 150Ω 02C = 10.2kΩ
（三）. 数字万用表如何测三极管的管脚
以S9013的三极管，假设不知它是PNP 管还是NPN 管。
图1 三极管
我们知道三极管的内部就像二个二极管组合而成的。其形式就像下图。中间的是基极（B 极）。
图2 三极管的内部形式
首先我们要先找到基极并判断是PNP 还是NPN 管。看上图可知，对于PNP 管的基极是二个负极的共同点，NPN 管的基极是二个正极的共同点。这时我们可以用数字万用表的二极管档去测基极，看图3。
对于PNP 管，当黑表笔（连表内电池负极）在基极上，红表笔去测另两个极时一般为相差不大的较小读数（一般0.5-0.8），如表笔反过来接则为一个较大的读数（一般为1）。
对于NPN 管，当红表笔（连表内电池正极）连在基极上。从图4可以得知，手头上的S9013为NPN 管，中间的管脚为基极。
图3 万用表的二极管测量档
图4 判断S9013的B 极和管型
找到基极和知道是什么类型的管子后，就可以来判断发射极和集电极了。如果使用指针式万用表到了这个步可能就要用到两只手了，甚至有朋友会用到嘴舌，可以说是蛮麻烦的。而利用数字表的三极管hFE 档（hFE 测量三极管直流放大倍数）去测就方便多了，当然你也可以省去上面的步骤直接用hFE 去测出三极管的管脚极性，我自己则认为还是加上上面的步骤方便准确一些。
表打到hFE 档上，S9013插到NPN 的小孔上，B 极对上面的B 字母。读数，再把它的另二脚反转，再读数。读数较大的那次极性就对上表上所标的字母，这时就对着字母去认S9013的C ，E 极。学会了，其它的三极管也就一样这样做了，方便快速。
图5万用表上的hFE 档
图6 判断C ，E 极 图7 判断C ，E 极
3.3.2. 手工焊接的基本操作及要领
①．准备施焊准备好焊锡丝和烙铁。此时特别强调的施烙铁头部要保持干净，即
可以沾上焊锡(俗称吃锡) 。
②．加热焊件将烙铁接触焊接点，注意首先要保持烙铁加热焊件各部分，例如印
制板上引线和焊盘都使之受热，其次要注意让烙铁头的扁平部分(较大部分) 接触热容量较大的焊件，烙铁头的侧面或边缘部分接触热容量较小的焊件，以保持焊件均匀受热。
③．熔化焊料当焊件加热到能熔化焊料的温度后将焊丝置于焊点，焊料开始熔化
并润湿焊点。
④．移开焊锡当熔化一定量的焊锡后将焊锡丝移开。
⑤．移开烙铁当焊锡完全润湿焊点后移开烙铁，注意移开烙铁的方向应该是大致
45°的方向。各步骤之间停留的时间，对保证焊接质量至关重要，只有通过实践才能逐渐掌握
3.3.3. 安装成型
3.3.4. 焊点检查
（1）. 外观检查
外观检查就是通过肉眼从焊点的外观上检查焊接质量，可以借助3～10倍的放大镜进行目检。目检的主要内容包括：焊点是否有错焊、漏焊、虚焊和连焊，焊点周围是否有焊剂残留物，焊接部位有无热损伤和机械损伤现象
（2）．拨动检查
在外观检查中发现有可疑现象时，可用镊子轻轻拨动焊接部位进行检查，并确认其质量。主要包括导线、元器件引线和焊盘与焊锡是否结合良好，
有无虚焊现象；元器件引线和导线根部是否有机械损伤。
（3）．通电检查
通电捡查必须是在外观检查及连接检查无误后才可进行的工作，也是检查电路性能的关键步骤。如果不经过严格的外观检查，则通电检查不仅困难较多，而且容易损坏设备仪器，造成安全事故。通电检查可以发现许多微小的缺陷，例如，用目测观察不到的电路桥接、内部虚焊等。
自己焊接的时候有时会出现焊点不光滑，出现焊刺。主要原因：①引线和焊盘受热不够或者受热不均匀，②移开烙铁的角度不是45度，角度太大了。
3.4. 阐述电路原理
在该RC 方波振荡电路中, 在接通电源之后即对电容进行充电。当电容充电到一定电量的时候即将打破原本的平衡进行放电。然后再进行充电，重复该过程，分析可得其振荡频率f=1/2πRC 。
整个电路正常运行如下图示：
3.5. 记录测试波形
在完成电路板的焊接的过程后，接上电源。接入示波器显示其正常波形如下图所示
4. 总结
这学期通过对电子信息系统综合实验的学习，收获还是挺多的。这门课让我基本掌握了对protues 仿真软件的使用。但要学得精通还得自己多花时间去琢磨，毕竟课堂里的时间有限。然我对电子信息工程这个专业有了很大的兴趣。通过自己绘制电路原理图和PCB 图，然后亲手电路板，真让人意想不到我们日常生活中的电子产品就是这么生产出来的。更让人有成就感的是自己制作的电路板，通过自己亲手安装元件，焊接电路后led 灯竟然会按顺序闪，太神奇了！这门课极大提高了我对电子信息工程专业的兴趣，让我怀揣着一个梦想——以后要成为一名电子工程师。