单片机实训
实训一 I/O口输入输出实训
实训目标
1.知识目标
(1)掌握指令系统的应用。
(2)学习延时程序的编写和应用。
2.技能目标
(1)学习P0～P3作为普通I/O口的使用方法。
(2)了解发光二极管(LED)的工作原理及驱动方法。
实训原理
1.振荡周期、时钟周期、机器周期、指令周期。
2.指令系统。
3.单片机的输入、输出控制。
4.参考程序框图。
(a)P1口循环点灯框图
(b)P1口输入、输出框图
图10-1-1 P1口程序框图
实训器材
单片机实训箱；计算机；Keil软件；开关电源等。
实训器内容与步骤
1.P1口作输出口，接八只发光二极管(其输入端为高电平时发光二极管点亮)，编写程序，使发光二极管循环点亮。
2.P1.0、P1.1作输入口接两个拨动开关S0、S1；P1.2、P1.3作输出口，接两个发光二极管，编写程序读取开关状态，将此状态在发光二极管上显示出来。编程时应注意P1.0、P1.1作为输入口时应先置1，才能正确读入值。
3.C语言源程序示例:
#include <reg51.h>
main ( )
{
unsigned int i;
unsigned int j;
while(1)
{
P0=～(1<<j++);
for(i=0;i<20000;i++);
if(j==8)
{j=0;}
}
}
思考题
1.P1口是准双向口，它作为输出口时与一般的双向口使用方法相同。由准双向口结构可知当P1口用作输入口时必须先对它置“1”。若不先对它置“1”，读入的数据是不正确的。
2.延时子程序的延时计算问题。
(余会娟)
实训二 数码管实训
实训目标
1.知识目标
(1)掌握七段LED数码管的结构及工作原理。
(2)掌握共阴极LED数码管连接方法及其静态和动态显示方法。
2.技能目标
(1)掌握定时/计数器的基本使用和编程方法。
(2)掌握数码管显示的工作原理。
实训原理
如图10-2-1所示，LED数码管由7个发光二极管组成，此外，还有一个圆点型发光二极管(在图中以dp表示)，用于显示小数点。通过七段发光二极管亮暗的不同组合，可以显示多种数字、字母以及其他符号。LED数码管中的发光二极管共有两种连接方法。
图10-2-1 7段LED数码管的符号、引脚图及连接方法
(1)共阴极接法：把发光二极管的阴极连在一起构成公共阴极。使用时公共阴极接地，这样阳极端输入高电平的发光二极管导通点亮，而输入低电平的则不亮。实训中使用的LED显示器为共阴极接法。
(2)共阳极接法：把发光二极管的阳极连在一起构成公共阳极。使用时公共阳极接+5V。这样阴极端输入低电平的发光二极管导通点亮，而输入高电平的则不亮。
为了显示数字或符号，要为LED显示器提供代码，因为这些代码是为了显示字形，因此称为字形代码。七段发光二极管，再加上一个小数点位，共计八段。因此提供给LED显示器的字形代码正好是一个字节。若a、b、c、d、e、f、g、dp 8个显示段依次对应一个字节的低位到高位，即D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7，则用共阴极LED数码管显示十六进制数时所需的字形代码如表10-2-1所示。
表10-2-1 共阴极LED数码管的字形代码
实训器材
单片机实训箱；PC机；Keil软件；开关电源等。
实训器内容与步骤
1.静态显示
按图10-2-2(a)连接线路，将键盘输入的一位十进制数用LED1静态显示出来。实训台上的两个LED为共阴极结构，而位码用反相驱动器驱动，因此，S1接+5 V使LED1被选中，S0接地使LED0未被选中(不工作)。要显示字符的字形码经8255中A口的PA0～PA6输出到七段数码管的段码驱动器输入端a～g，dp接地(不显示小数点)。编程实现将键盘输入的一位十进制数(或一位十六进制数)在LED1上显示，程序流程图如图10-2-3(a)所示。
图10-2-2 静态、动态显示连线图
2.动态显示
图10-2-3 静态、动态显示程序流程图
按图10-2-2(b)连接线路，通过交替选中LED1和LED0循环显示两位十进制数。七段数码管段码连接不变，位码驱动输入端S1、S0接8255 中C口的PC1、PC0，通过这两位交替输出1和0，以便交替选中LED1和LED0，从而实现两位十进制数的交替显示。请编程实现在两个LED数码管上循环显示00～99，程序流程图如图10-2-3(b)所示。
3.C语言源程序例程:
#include <reg51.h>
unsigned int number[]={0x3F，0x06，0x5B，0x4F，0x66，0x6D，0x7D，0x07，0x7F，0x6F，0x77，0x7C，0x39，0x5E，0x79，0x71};
sbit LED=P0^0; sbit LS138A=P2^2; sbit LS138B=P2^3; sbit LS138C=P2^4;
main( )
{
unsigned int counter，i;
LS138A=1; LS138B=1; LS138C=1;
TMOD=0x01;
TH0=0xB1;TL0=0xE0;
TR0=1;
while(1)
{
if(TF0==1)
{TF0=0;TH0=0xB1;TL0=0xE0; counter++;}
if(counter==50)
{P0=number[i++];counter=0;}
if(i==16){i=0;}
}
}
思考题
1.根据流程图参考示例编写实训程序，并说明在实训过程中遇到了哪些问题，是如何处理的。
2.总结共阴极LED数码管显示器的使用方法。
(余会娟)
实训三 LED点阵实训
实训目标
1.知识目标
(1)掌握移位寄存器74HC595的工作原理及控制方法。
(2)掌握译码器74LS154的工作原理及控制方法，学习延时程序的编写和应用。
2.技能目标
(1)掌握LED点阵显示的工作原理及显示方法。
(2)掌握延时程序的编写和应用。
实训原理
点阵显示模块WTD3088的列输入线接至内部LED的阴极端，行输入线接至内部LED的阳极端(若阳极端输入高电平，阴极端输入低电平，则该LED点亮)。发光点的分布如图10-3-1所示。
通过编程控制各显示点对应LED阳极和阴极端的电平，就可以有效地控制各显示点的亮灭。
图10-3-1 Fig22-0WTD3088LED分布
实训器材
单片机实训箱；PC机；Keil软件；开关电源等。
实训器内容与步骤
1.实训连线如图10-3-2所示：P0—J12，P1—J20，P2—J19
图10-3-2 实训连线图
2.参考实训程序框图
图10-3-3 程序框图
3.C语言点阵数字、字母显示源程序示例:
#include<reg51.h>
unsigned char code tab[]={0xfe，0xfd，0xfb，0xf7，0xef，0xdf，0xbf，0x7f};
unsigned char code digittab[18][8]={
{0x00，0x00，0x3e，0x41，0x41，0x41，0x3e，0x00}，//0
{0x00，0x00，0x00，0x00，0x21，0x7f，0x01，0x00}，//1
{0x00，0x00，0x27，0x45，0x45，0x45，0x39，0x00}，//2
{0x00，0x00，0x22，0x49，0x49，0x49，0x36，0x00}，//3
{0x00，0x00，0x0c，0x14，0x24，0x7f，0x04，0x00}，//4
{0x00，0x00，0x72，0x51，0x51，0x51，0x4e，0x00}，//5
{0x00，0x00，0x3e，0x49，0x49，0x49，0x26，0x00}，//6
{0x00，0x00，0x40，0x40，0x40，0x4f，0x70，0x00}，//7
{0x00，0x00，0x36，0x49，0x49，0x49，0x36，0x00}，//8
{0x00，0x00，0x32，0x49，0x49，0x49，0x3e，0x00}，//9
{0x00，0x00，0x7F，0x48，0x48，0x30，0x00，0x00}，//P
{0x00，0x00，0x7F，0x48，0x4C，0x73，0x00，0x00}，//R
{0x00，0x00，0x7F，0x49，0x49，0x49，0x00，0x00}，//E
{0x00，0x00，0x3E，0x41，0x41，0x62，0x00，0x00}，//C
{0x00，0x00，0x7F，0x08，0x08，0x7F，0x00，0x00}，//H
{0x00，0x00，0x00，0xFF，0xFF，0x00，0x00，0x00}，//I
{0x00，0x7F，0x10，0x08，0x04，0x7F，0x00，0x00}，//N
{0x7C，0x48，0x48，0xFF，0x48，0x48，0x7C，0x00} //中
};
unsigned int timecount;
unsigned char cnta;——列
unsigned char cntb;——行
void main(void)
{TMOD=0x01;
TH0=0xF4;
TL0=0x48;3ms
TR0=1;
ET0=1;
EA=1;
cntb=0;
while(1);
}
void t0(void)interrupt 1
{ TH0=0xF4;
TL0=0x48;
if(cntb<18)
{
P1=0xFF;
P2=tab[cnta];
P0=digittab[cntb][cnta];
}
else
{ P2=0xFF;
P1=tab[cnta];
P0=digittab[cntb-18][cnta];
}
if(++cnta>=8)cnta=0;
if(++timecount>=333)//1s
{ timecount=0;
if(++cntb>=36)cntb=0;
}
}
思考题
1.掌握程序的设计、调试并保证其正确运行。
2.掌握LED点阵显示方法。
(余会娟)
实训四 按键实训
实训目标
1.知识目标
(1)掌握单片机独立键盘接口的设计方法。
(2)掌握单片机键盘扫描程序的设计方法。
2.技能目标
(1)掌握按键功能的设计方法。
(2)掌握用软件消除按键抖动的方法。
实训原理
如图10-4-1所示，实训板上提供4个独立按键与单片机接口，每个按键单独接单片机一个I/O接口。只要将相应端口设为1，然后判断端口状态，如果仍为1，则按键处于断开(释放)状态，如果为0，则按键处于接通(闭合)状态。
图10-4-1 独立键盘电路原理图
实训器材
单片机实训箱；PC机；Keil软件；开关电源等。
实训器内容与步骤
1.开机时数码管显示100。
2.按键key0一次数字加1，按键key1一次数字减1。加到999时再加1归零，减到000时再减1得999。
3.按住键key2不放实现连加功能，每0.2 s加1。
4.按住键key3不放实现连减功能，每0.2 s减1。
5.打开Keil uVision2仿真软件，首先建立本实训的项目文件，接着添加阵列KEY.ASM源程序，进行编译，直到编译无误。
6.进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口，设置波特率为38 400。在键盘上按下某个键，观察数显是否与按键值一致。16位键盘的键值从左至右、从上至下依次为0～F(16进制数)。
7.参考流程图
图10-4-2
思考题
一般用长按键盘设置数值时，为兼顾设置的准确性和速度，键盘刚开始按下时数据的变化速度是比较慢的，随着按键时间的增加，数据变化的速度应该越来越快。我们在实训中是按照固定的速度，每0.2 s加/减一来设置的，那么如何实现先慢后快？比如按键按下的前3 s每0.2 s加/减一，以后每0.1 s加/减一。试分析算法并绘制流程图。
(余会娟)
实训五 矩阵键盘实训
实训目标
1.知识目标
(1)掌握键盘和显示器的接口方法和编程方法。
(2)掌握阵列式键盘的硬件组成和软件编程方法。
2.技能目标
(1)熟悉独立键和矩阵盘的扫描原理。
(2)掌握键盘接口电路及编程。
实训原理
图10-5-1 键盘接口电路原理图
使用4×4键盘，向P0口的低四位逐个输出低电平，如果有键盘按下，则相应输出为低，如果没有键按下时，则输出为高。通过输出的列码和读取的行码来判断按下什么键。有键按下后，要有一定的延时，防止由于键盘抖动而引起误操作。
实训器材
单片机实训箱;PC机;Keil软件;开关电源等。
实训器内容与步骤
1.用一根8位数据线连接阵列式键盘实训模块与LED及单片机接口模块。无键按下或有键按下时，发光二极管全亮。若将A1～A4接地，则发光二极管显示0000XXXX；若B1线上有键按下，则发光二极管显示0000XXX；若B2线上有键按下，则发光二极管显示0000X0XX；若B1和B2均有键按下，则发光二极管显示000000XX……同样可将B1与B4接地，按键与发光二极管显示情况，用户可以自行判断，自由操作。
2.用一根8位数据线连接阵列式键盘实训模块与扫描显示实训模块。无键按下或有键按下时，八段LED全亮。用户参照1，观察键盘与八段LED亮熄的关系。
3.使用静态串行显示模块显示键值。单片机最小应用系统1的 P1口接阵列式键盘的A1～B4口，P3.6接静态数码显示DIN，P3.7接CLK。
4.用串行数据通信线连接计算机与仿真器，把仿真器插到模块的锁紧插座中，请注意仿真器的方向：缺口朝上。
5.打开Keil uVision2仿真软件，首先建立本实训的项目文件，接着添加阵列KEY.ASM源程序，进行编译，直到编译无误。
6.进行软件设置，选择硬件仿真，选择串行口，设置波特率为38 400。在键盘上按下某个键，观察数显是否与按键值一致。16位键盘的键值从左至右、从上至下依次为0～F(16进制数)。
7.参考流程图如图10-5-2所示。
图10-5-2 主程序框图
图10-5-3
8.C语言源程序例程:
#include <reg51.h>
#include <intrins.h>
unsigned char scan_key();//矩阵键盘扫描函数
void proc_key(unsigned char key_v);//由键值对应动作
void delayms(unsigned char ms);
sbit K1=P0^0;
sbit K2=P0^1;
main()
{unsigned char key_s，key_v;
key_v=0x03; 00000011
P2=0xfe;
while(1)
{ key_s=scan_key();
if(key_s !=key_v)//两次键值不一样时表示有新按键，否则作抖动处理
{delayms(10);
key_s=scan_key();//延时1.2 ms后再一次键值
if(key_s !=key_v)//确定是新键按下
{key_v=key_s;//更新按键状态
proc_key(key_v);//根据键值完成相应动作
}
}
}
}
unsigned char scan_key()
{ unsigned char key_s;
key_s=0x00;00000000
key_s |=K2; 0000000k2
key_s <<=1; 000000k20
key_s |=K1; 000000k2k1
return key_s;
}
void proc_key(unsigned char key_v)
{if((key_v & 0x01)==0)00000001
{P2=_cror_(P2，1);}//右
else if((key_v & 0x02)==0)00000010
{P2=_crol_(P2，1);}//左
}
void delayms(unsigned char ms)
{unsigned char i;
while(ms--)
{for(i=0; i < 120; i++);}
}
思考题
1.字符与段码的软件实训程序已很清楚，问LED数码显示器是共阴极还是共阳极，对SEGTAB的影响如何？
2.程序如何确保每按一次键，只处理一次。
(余会娟)
实训六 中断实训
实训目标
1.知识目标
(1)学习8051内部计数器的使用和编程方法。
(2)进一步掌握中断处理程序的编写方法。
2.技能目标
利用单片机的中断INT0控制8个LED，进而熟练掌握单片机中断的应用。
实训原理
1.定时常数的确定
定时器/计数器的输入脉冲周期与机器周期一样，为振荡频率的1/12。本实训中时钟频率为6.0 MHz，现要采用中断方法来实现0.5 s延时，要在定时器1中设置一个时间常数，使其每隔0.1 s产生一次中断，CPU响应中断后将R0中计数值减一，令R0=05H，即可实现0.5 s延时。
时间常数可按下述方法确定：
机器周期=12÷晶振频率=12/(6×106)=2 (μs)
设计数初值为X，则(216-X)×2 μs=0.1 s。
化为十六进制，则X=3CAFH，故初始值为TH1=3CH，TL1=AFH。
2.初始化程序
包括定时器初始化和中断系统初始化，主要是对IP、IE、TCON、TMOD的相应位进行正确的设置，并将时间常数送入定时器中。由于只有定时器中断，IP便不必设置。
3.设计中断服务程序和主程序
中断服务程序除了要完成计数减一工作外，还要将时间常数重新送入定时器中，为下一次中断做准备。主程序则用来控制发光二极管按要求顺序亮灭。
实训器材
单片机实训箱；PC机；Keil软件；开关电源等。
实训器内容与步骤
1.用AT89C51设计一个2位LED数码显示“秒表”，显示时间为00～99 s，每秒自动加一。另设计一个“开始”按键和一个“复位”按键。再增加一个“暂停”按键和一个“快加”按键(每10 ms快速加一)。按键说明：按“开始”按键，开始计数，数码管显示从00开始每秒自动加一；按“复位”按键，系统清零，数码管显示00；按“暂停”按键，系统暂停计数，数码管显示当时的计数；按“快加”按键，系统每10 ms快速加一，即数码显示管在原先的计数上快速加一。
2.C语言源程序示例:
#include <reg51.h>
code unsigned int number[]={0x3F，0x06，0x5B，0x4F，0x66，0x6D，0x7D，0x07，0x7F，0x6F，0x77，0x7C，0x39，0x5E，0x79，0x71};
sbit LS138A=P2^2; sbit LS138B=P2^3; sbit LS138C=P2^4;
unsigned int a[6];
unsigned int counter=0;
void timer1_init()
{TMOD|=0x10;
TMOD&=0xdf; TMOD=0x10;
TH1=0xD8;TL1=0xF0;TR1=1;}
void int_init()
{ET1=1;EA=1;}
void refresh_led()
{static unsigned char j=0;
switch(j)
{ case 0:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=0; j++;P0=number[a[0]]; break;
case 1:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=0; j++;P0=number[a[1]]; break;
case 2:LS138A=0; LS138B=1; LS138C=0; j++; P0=number[a[2]];break;
case 3:LS138A=1; LS138B=1; LS138C=0; j++; P0=number[a[3]];break;
case 4:LS138A=0; LS138B=0; LS138C=1; j++; P0=number[a[4]];break;
case 5:LS138A=1; LS138B=0; LS138C=1; j=0;P0=number[a[5]]; break;
}
}
main()
{timer1_init();
int_init();
while(1);
}
void interrupt_timer1() interrupt 3
{static unsigned long sec=0;
TF1=0;TH1=0xD8;TL1=0xF0;counter++;
if(counter==100)
{sec++;counter=0;
a[0]=sec%10;
a[1]=sec/10%10
a[2]=sec/100%10;
a[3]=sec/1000%10;
a[4]=sec/10000%10;
a[5]=sec/100000%10;}
refresh_led();
}
思考题
1.通过修改程序，怎样可以使中断程序改为8个LED的流水灯？
2.延时子程序的延时计算问题。
(余会娟)
综合实训项目
实训一 简易光控电路的组装与调试
实训目标
1.知识目标
(1)让学生学会识图，学会认识各种元件，学会读准各种元件的具体大小。
(2)掌握光敏传感器的各种结构和工作原理。
2.技能目标
(1)让学生熟练使用各种器具对电路进行安装，培养学生的动手能力。
(2)培养学生的思维能力、文字处理能力以及查阅资料的习惯。
实训原理
本实训所用的简易光控电路如图11-1-1所示。
图11-1-1 简易光控电路原理图
工作原理：开关闭合时电路导通，音乐芯片响三声表示电路处于正常工作状态，当用手遮挡光敏三极管3DU11时，其电阻大，V1截止，V2导通，音乐芯片工作，喇叭工作；没有遮挡光敏三极管3DU11时，其电阻小，V1导通，V2不工作，音乐芯片不工作，喇叭不工作。
实训器材
直流稳压电源；电烙铁套件；实验器材套件；实验图纸；万用表。
实训器内容与步骤
(一)实训步骤
1.检查元器件，明确器件在电路中起到的作用。
表11-1-1 光探电路元件
在电路中，电阻具有限流分压作用，使电压达到符合要求的值，电容在电路中的作用是维持电路中的电压，三极管具有放大电流和电压的作用，光电管是根据光线的明暗改变来改变阻值的变化控制电路的一种装置，喇叭是一种将电信号转变成光信号的装置。
电路中的电阻R1=10 kΩ，R2=51 kΩ，R1、R2主要在三极管V2的基电极形成合适的电压，同时对电流起一定的阻碍作用。
电阻的主要参数：
①标称阻值:标称在电阻器上的电阻值称为标称值，单位:Ω、kΩ、MΩ，标称值是根据国家制定的标准标注的。
②允许误差:电阻器的实际阻值与标称值的最大允许偏差范围称为允许误差。
2.根据电路原理图及印制板图，进行焊接
认真阅读图11-1-1简易光控原理图，按图中所示选择正确的元器件在电路板上安装好，焊接时，注意严格按照焊接步骤进行，同时要注意KD153音乐芯片与主电路板的连接。待一切步骤结束后，按下开关，若听见扬声器发出一声之后，即停止鸣叫或者一直鸣叫，则表示电路不受光电二极管控制。其可能的原因是由于焊接时不规范导致电路接触不良，或者是由于光线原因，加上Rp值的影响，导致最终结果出现异常。值得注意的是在简易光控原理图上，我们发现，关上K2并未实际接上，这可能也是导致最终结果出现异常的原因。
将各元器件按如图11-1-1所示的电路图安装好，并焊接牢固，装上电池并打开开关。正确的电路为：此时蜂鸣器会发出几声响然后停止，用手遮住光电管时，蜂鸣器再次响起。手移走，蜂鸣器不响。
3.焊接安装过后的调试、检测过程
可能会出现其他的结果或者在焊接的过程中元器件损坏，这时就要求学生查找资料，找到相关元件的替代产品，如三极管8050坏了怎么办，用哪种常用的三极管替代，完成后检测电路中各部分的电位，并将数值写在结果中。
(二)实训记录与结果
测量电阻阻值，检测电路中各部分的电位，R1= kΩ，R2= kΩ，RP= kΩ，V3= mV，V2= mV，K2闭合时V2= mV，二极管电压V= mV。
思考题
在安装调试过程中的问题及解决办法:
1.在实验中
(1)因光敏二极管工作在反向击穿区，二极管3DU11应反接。
(2)音乐芯片KD153的接地端要接地。
(3)忽略了：KD153的触发极。
2.理论和实际的差别
(1)实际电路板中的B极和R1相连，而理论框图不相连。
(2)理论中V2中E极和V3中的E极不相连，而实际却要相连。
3.在最后的安装调试中调节RP，使KD153正常工作。
实训二 六管超外差式收音机组装与调试
实训目标
1.知识目标
(1)掌握超外差式收音机的工作原理。
(2)了解收音机的主要性能指标。
(3)了解电子整机产品生产工艺文件的种类和作用。
2.技能目标
(1)学会识读收音机电路原理图，看懂接线电路图。
(2)对照电路原理图，认识各元器件的电路符号，并与实物相对照。
(3)熟练使用各种器具对电路进行安装，培养动手能力。
(4)掌握元器件和电路性能检测与调试的一般方法。
(5)推行“6S管理”理念，培养学生严谨、认真、负责的工作态度。
实训原理
1.什么是超外差式收音机
将收音机收到的广播电台的高频信号都变换为一个固定的中频载波频率，然后再对此固定的中频进行放大、检波，再加上低放级、功放级，就成了超外差式收音机。
2.电路组成模块
电路的组成原理框图如图11-2-1所示。
图11-2-1 超外差式收音机电路原理框图
3.电路的工作原理及过程
电路的工作过程如图11-2-1所示，结合图11-2-2所示的超外差式六管收音机电路原理图，可以将电路的工作原理和过程描述如下。
图11-2-2 超外差式六管收音机电路原理图
(1)输入回路
收音机输入回路的任务是接收广播电台发射的无线电波，并从中选择出所需电台信号。输入回路是由收音机内部的T1磁性天线线圈与调台旋钮相连的可变电容构成的LC调谐电路，从天线接收进来的高频信号，通过输入调谐电路的谐振选出需要的电台信号，因为电台信号频率是
，所以改变CA时，就能收到不同频率的电台信号。输入调幅信号波形如图11-2-3所示。
图11-2-3 输入信号波形
(2)变频电路
变频电路是由本机振荡电路混频电路和选频电路组成，把通过输入调谐电路收到的不同频率电台信号(高频信号)变成固定的465 kHz的中频信号。
本机振荡电路是由VT1、T2、CB等元件组成，始终产生一个比输入信号频率高465 kHz的等幅高频振荡信号。C1的作用是将高频信号过滤掉，T1的次级Lcd的电感量又很小，对高频信号提供了通路，所以本机振荡电路是共基极电路。由于振荡频率由T2、Cb控制，Cb是双连电容器的另一连，调节它会改变本机振荡频率，这样就使得在收取不同的电台时始终有：本振频率-输入频率=中频信号(465 kHz)。T2是振荡线圈，其初次绕在同一磁芯上，它们把VT1集电极输出的放大了的振荡信号以正反馈的形式耦合到振荡回路，本机振荡的电压由T2的初级的抽头引出，通过C2耦合到VT1的发射极上。
混频电路由VT1、T3的初级线圈等组成，是共发射极电路。其工作过程是：(磁性天线接收的电台信号)通过输入调谐电路接收到电台信号，通过T1的次级线圈Lcd送到VT1的基极，本机振荡信号又通过C2送到VT1和发射极，两种频率的信号在VT1中进行混频，由于晶体三极管的非线性作用，混合的结果产生含有中频信号等的各种频率的信号。
选频电路分为两组，第一组是由T3的初级线圈和内部电容组成的并联谐振电路，它的谐振频率是465 kHz，可以把465 kHz的中频信号从多种频率的信号中选择出来，并通过T3的次级线圈耦合到下一级去，而其他信号几乎被滤掉；第二组是由T4的初级线圈和其内部电容组成的谐振回路，它的谐振频率也是465 kHz，将465 kHz的中频信号再次选择出来。
(3)中频放大电路
中频放大电路对应两次选频进行两级放大，以中放管VT2 和VT3 为中心，各级中频放大器之间采用中频变压器(即中周)进行耦合，放大来自变频级的465 kHz中频信号，输送给检波级检波。经过变频级变换成465 kHz的中频信号，通过T2耦合至VT2基极，经过VT2第一次放大后，由T3耦合到VT3进行第二次中频放大。
(4)检波和自动增益控制电路
图11-2-4 检波后的
信号波形图
检波级以VT3为中心，VT3既是第二中放的放大管，又是检波管。主要任务是把中频调幅信号还原成音频信号，经VT3放大后的中频信号利用VT3的b、e极间PN结的单向导电性进行检波。R3是第一中放管VT2的偏置电路，C4用来旁路中频信号；R4、R3、RP是第二中放管VT3的偏置电路，由R3、C4组成，检波后音频信号的一部分通过R3送回到第一中放管VT2的基极。由于C4的滤波作用，滤去了音频信号中的交流成分，实际上送回到VT2基极的是音频信号中的直流成分。当检波输出的音频信号增大的时候，IC3增大，VT3的集电极电位降低，在R3上形成流向VT3集电极的反馈电流，削弱了VT2的基极电流，VT2的集电极电流减小，把第一中放的增益减下来，从而保持检波输出的音频信号大小基本不变，这样就达到了自动增益控制的目的。检波后的信号波形如图11-2-4所示。
(5)前置低放电路
图11-2-5 低放后
的波形图
检波滤波后的音频信号由电位器RP送出，经C6隔直流后，将信号送到前置低放管VT4，经过低放可将音频信号电压放大几十到几百倍，旋转电位器RP可以改变VT4的基极对地的信号电压的大小，可调节音量。但是音频信号经过放大后带负载能力还不强，不足以直接推动扬声器工作，所以还需进行功率放大。低放电路后的波形图如图 11-2-5所示。
(6)功率放大器(OTL电路)
功率放大器不仅能输出较大的电压，而且能够输出较大的电流，可以直接推动扬声器工作。本电路采用无输出变压器功率放大器，可以消除输出变压器引起的失真和损耗，频率特性好，还可以减小放大器的体积和重量，VT5、VT6组成同类型晶体管的推挽电路，R7、R8和R9、R10分别是VT5、VT6的偏置电阻。变压器T5做倒相耦合，C9是隔直电容，也是耦合电容。为了减小低频失真，电容C9选大些好。
实训器材
实训器材套件；手工焊接工具箱；直流稳压电源；数字万用表；高频信号发生器；双踪示波器。
实训器内容与步骤
1.按材料清单清点全套零件，并负责保管。
图11-2-6 收音机组件(部分)
2.用万用表检测元器件，将测量结果记入实训报告。
注意：
①为防止变压器原边与副边之间短路，要测量变压器原边与副边之间的电阻；
②要注意区分变压器的初次级，可通过测量线圈内阻来进行区分；
③VT5、VT6的hFE(放大倍数)相差应不大于20%，同学间可调整使其配对。
3.对元器件引线或引脚进行镀锡处理。
注意：镀锡层未氧化(可焊性好)时可以不再处理。
4.检查印制电路板的铜箔线条是否完好，有无断线及短路，特别要注意板的边缘是否完好。
图11-2-7 印制电路板
5.安装元器件
元器件安装质量及顺序直接影响整机的质量与功率，合理的安装需要思考和经验。表11-2-1所示安装顺序及要点是经过实践证明较好的一种安装方法。
注意：所有元器件高度不得高于中周的高度。
表11-2-1 元器件安装顺序及要点(分类安装)
6.安装电路板，外壳组装
实训器内容与步骤
1.检测
(1)通电前的准备工作
自检、互检，使得焊接及印制板质量达到要求，特别注意各电阻阻值是否与图纸相同，各三极管、二极管是否有极性焊错，注意9013、9018的区别；位置有无装错以及电路板铜箔线条断线或短路，焊接时有无焊锡造成电路短路现象。
接入电源前必须检查整机正负极间的电阻是否大于500 Ω；电池有无输出电压(3 V)；引出线正负极是否正确。
(2)初测
首先接入电源(注意正、负极性)，将本振回路短路或将频率盘拨到530 kHz无台区，在收音机开关不打开的情况下首先测量整机静态工作总电流。
接着将收音机开关打开，在“×”标志处，分别测量三极管VT1、VT2、VT4、VT5的集电极电流(即静态工作点)，将测量结果填到表11-2-2中。测量时注意防止表笔将要测量的点与其相邻点短接。
各集电极电流符合要求后，用焊锡把测试点连接起来。
注意：该项工作很重要，在收音机开始正式调试前该项工作必须要做。下面表格中给出了各三极管的集电极电流参考值。
表11-2-2 各级参考测量值 (工作电压：3 V，测量单位：mA)
(3)试听
如果元器件完好，安装正确，初测也正确，即可试听。焊接好断点，接通电源，慢慢转动调谐盘，应能听到广播声，可以对线圈在磁棒的位置进行粗调便可收听到电台，否则应重复前面要求的各项检查内容，找出故障并改正，注意在此过程不要调中周及微调电容。
2.调试
经过通电检查并正常发声后，可收听到电台还不算完全合格，还要进行精确的调试工作。
(1)调中频频率(俗称调中周)
目的是将中周的谐振频率都调整到固定的中频频率“465 kHz”这一点上，尽可能提高中放增益。一般出厂时已调整到465 kHz。
首先要将双连动片全部旋入，并将本振回路中电感线圈初级短接，使它停振。再将音量控制电位器W旋在最大位置。
①将信号发生器(XGD-A)的频率选择在MW(中波)位置，频率指针放在465 kHz位置上。
②打开收音机开关，频率盘放在最低位置(530 kHz)，将收音机靠近信号发生器。
③用改锥按顺序微微调T4、T3、T2，使收音机信号最强，这样反复调T4、T3、T2(2～3次)，使信号最强，使扬声器发出的声音(1 kHz)达到最响为止(此时可把音量调到最小)，后面两项调整同样可使用此法。
(2)调整频率范围(通常叫调频率覆或对刻度)
目的：使双联电容从全部旋入到全部旋出，所接收的频率范围恰好是整个中波波段，即525 kHz～1 605 kHz。
①低端调整：将双连电容器全部旋进，音量电位器W仍保持最大。信号发生器调至525 kHz，收音机调至530 kHz位置上，此时用无感旋具调节T2磁帽使收音机声信号出现并至最强。
②高端调整：再将信号发生器调到1 600 kHz，收音机调到高端1 600 kHz，把双连电容器全部旋出，用无感旋具调节振荡回路补偿电容Cb，使声信号出现并至最强。
③反复调整上述①、②两项2～3次，使信号最强。
(3)统调(调灵敏度，跟踪调整)
使本机振荡频率始终比输入回路的谐振频率高出一个固定的中频频率465 kHz。
低端：信号发生器调至600 kHz，收音机低端调至600 kHz，调整线圈T1在磁棒上的位置使信号最强。
高端：信号发生器调至1 500 kHz，收音机高端调至1 500 kHz，调输入电路中的补偿电容Ca，使高端信号最强。
在高低端反复调2～3次，调完后即可用蜡将线圈固定在磁棒上。
3.验收要求
按产品出厂要求：
(1)外观：机壳及频率盘清洁完整，不得有划伤、烫伤及缺损。
(2)印制板安装整齐美观，焊接质量好，无损伤。
(3)导线焊接要可靠，不得有虚焊，特别是导线与正负极片间的焊接位置和焊接质量要好。
(4)整机安装合格：转动部分灵活，固定部分可靠，后盖松紧合适。
(5)性能指标要求：
①频率范围525～1 605 kHz；
②灵敏度较高(相对)；
③音质清晰、洪亮，噪音低。
实训注意事项
1.仔细识读元器件，特别是电解电容、二极管正负极及三极管e、c引脚要安装正确，9013、9018管的位置要正确。电源正负极连线不能接反。
2.磁棒线圈中间2个抽头要区分开，即用万用表欧姆挡检测时②和①间为通路，阻值小；③和④间也为通路。焊接时要注意将线圈有效地接入电路，避免焊接到有绝缘层部分的导线。
3.电路板中有3处断点，是方便检测集电极偏置电流是否合适的，完成检测后需要将断点焊接上，否则电路不能正常工作。
4.焊接时要注意防止虚焊、漏焊、桥焊，特别是需要拆焊时不能用力拉拽元器件引脚以免损坏焊盘。
5.整机调试时要耐心细致，反复调几次以达到理想效果。
思考题
1.如何识别色环电阻？
2.若三极管集电极和发射极接反，对电路有何影响？
3.测各三极管集电极电流的目的是什么？
4.若各三极管的集电极电流符合要求，却仍收不到台，可能的原因是什么？
实训三 脉搏测试仪电路设计与制作
实训目标
1.结合实例了解医用电子仪器设计的过程，初步掌握计算机辅助设计的方法。
2.学会利用仿真软件NI Multisim 10验证各单元电路功能。
3.掌握Protel 99 SE原理图和PCB板图绘制方法。
4.熟练掌握手工焊接技术。
5.掌握利用仪器设备运行和调试电路系统的方法。
6.初步学会制作PCB单面板。
7.培养团队协作精神。
实训原理
1.Protel 99 SE原理图设计流程
图11-3-1 电路原理图
设计流程
Protel 99 SE原理图设计是在充分准备设计方案的基础上，将设计方案用原理图的方式在Protel 99 SE的原理图设计系统Advanced Schematic 99中实现的。原理图设计主要是利用原理图编辑器来绘制原理图，即利用系统提供的各种原理图绘制工具、在线库及强大的全局编辑功能完成原理图的设计。原理图设计的实现决定了后续工作(如网络表的生成等)的进展，是电路设计成功的基石。因此，原理图设计工作就显得尤为重要。
2.设计案例──脉搏测试仪电路
脉搏测试仪是用来测量人体心脏跳动频率的有效工具。心脏跳动频率通常用每分钟心跳的次数来表示。
(1)方案论证与系统框图
正常成年人的脉搏次数约为每分钟60～100次，显然这种信号属于低频范畴。因此脉搏测试仪是用来测量低频信号的装置。根据设计要求，脉搏测试仪电路原理框图如图11-3-2所示。
图11-3-2 脉搏测试仪电路原理框图
(2)各单元电路功能
①传感器:为了把脉搏信号转换成电信号，采用压电传感器。目前使用较多的是压电陶瓷片，其优点是压电系数大、灵敏度高、价格便宜。压电陶瓷片作为脉搏传感器，贴在人体测试部位时，可以把脉搏信号转换为电信号。
②放大与整形电路:由于脉搏信号转换成的电信号很微弱，故由数字电路系统中常用的与非门与电阻、电容构成线性放大器。它具有功耗小、稳定性高和成本低等特点。放大的信号再经过与非门进行整形，以输出便于计数的脉冲信号。
③时基信号发生器:由555定时器电路产生具有一定频率和脉宽的时基信号，进行1分钟的精确定时，控制计数器在此期间计数。
④计数器与译码器:采用HCC40110BF完成十进制计数功能，不仅具有计数和译码功能，而且能直接驱动小型LED共阴数码管。
⑤显示电路:采用两片七段LED共阴数码管显示测得的数据。
实训器材
实训器材套件;直流稳压电源;函数信号发生器;数字万用表;计算机仿真系统;双踪示波器。
实训器内容与步骤
1.方案论证，绘出系统框图。
2.设计各单元电路，绘出电路原理图。
3.利用仿真软件NI Multisim 10对单元电路功能进行验证。
4.绘制脉搏测试仪电路系统的 Protel 99 SE原理图，生成元器件清单。
5.进行PCB电路板设计，并制作PCB板。
6.根据元器件清单准备制作材料套件，进行实物制作。
7.系统上电运行调试，记录系统运行结果，分析性能并总结。
(1)运行结果记录：工作电压、测量范围、时基、显示等。
(2)性能测试与分析：稳定性、精确度、灵敏度等。
8.完善设计方案，完成脉搏测试仪电路系统制作与调试。
9.撰写实训报告。
10.成品验收。
(李小红)
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