双色爆闪灯电子设计

1、目 录第1章protel 99se软件学习31.13protel 99se软件介绍31.2电路设计部分41.3电路仿真与PCB部分51.4印制电路板的设计101.5绘制简单电路图111.6元件的封装121.7生成网络图131.8元件布局141.9布线规则15第2章电子设计172.1电子设计双色爆闪灯简介172.2电路元器件选择182.2.1电阻182.2.2电容器192.2.3二极管202.2.4三极管212.2.5可调电阻222.2.5 NE555定时器222.2.6 CD4017242.3电路原理图设计262.4 PCB设计28第3章 电子制作313.1 锡焊313.1.1 锡焊的基础知识

2、313.1.2 锡焊的材料介绍及种类313.1.3 锡焊的工具及其使用323.2 手工焊接工艺343.3 元件的特性与检测363.3.1万用表的简介及其使用363.3.2各元件特性及其检测383.4双色爆闪灯的制作过程413.5制作过程中遇到的问题及解决方法42总 结43致 谢44参考文献45第1章protel 99se软件学习 1.1 protel 99se软件介绍随着电子工业的飞速发展, 电路构成的复杂化与精密化, 器件体积的减少与功能变得越来越复杂, 电路板的结构也就变得愈来愈复杂与精密, 这使得传统的生产工艺随着计算机的发展和普及, 逐渐将计算机辅助设计技术引入其中，而相应软件的发展是

3、伴随着操作系统的发展而前进的。最早在DOS系统中运行的版本称之为TANGO软件包, 由美国ACCEL Technologies Inc.公司于1985左右推出, 运行于MS-DOS操作系统。开创了电子设计自动化（EDA）的先例。随后由Protel Technology公司推出升级版Protel for DOS，由于其简单、易用，迅速风行大陆。 随着Windows操作系统的诞生，Protel公司于1991年适时推出Protel for Windows版本，其后，又增加了通用原理图设计和其它功能。以后，Protel公司又开创了Client/Server（客户/服务器）架构体系，方便了各EDA软件工

4、具的无缝连接与团队支持能力，成为当今PC机上应用最广泛的EDA软件之一。 1998年，推出了Protel 98 for Windows 95/NT，是第一个包含了五个核心模块的真正32位的EDA工具，集SCH98（电原理图设计）、PCB98（印制电路板设计）、Route 98（无网格布线器）、PLD98（可编成逻辑器件设计）和SIM98（电路图模拟/仿真）于一体的设计环境。 1999年推出了Protel 99，构成从电路设计到真实板分析的完整体系， 随后2000 年又推出了 Protel 99SE， 性能又进一步提高，可以对设计过程有更大控制能力。2001年，公司改名为Altium，随后200

5、2年推出了Protel DXP，集成了更多工具，使用方便，功能更强大。2003年推出了 Protel DXP2004 对Protel DXP进一步完善。2005年底 Altium Designer 6.0成功推出后，集成了更多工具，功能更强大，特别是在PCB设计这一块性能大大提高。它是完全一体化电子产品开发系统的一个新版本，也是业界第一款也是唯一一个完整的板级设计解决方案。Altium Designer 是业界首例将设计流程、集成化PCB 设计、可编程器件（如FPGA）设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计

6、方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。下图1.1.1、图1.1.2为protel软件图标及主页面。图1.1.1图1.1.21.2电路设计部分到现在许多PCB工程师们也许还在使用Protel99或者protel99se在他们所熟悉的编辑环境下进行PCB设计，他们都很有经验，能够在protel99或protel99se上设计出一块很棒的PCB。但有的时候他们甚至不相信软件的智能化给他们带来的巨大方便。于是许多PCB工程师根本不使用软件带有的强大的自动布线功能，因为即使重复布上几百次都不能得到他们满意的方案，或是调整的线太多还不如完全手工布线。这些都让他们不愿意接受也不相信更新换代了的人工智能能给

7、他们的设计带来什么巨大的方便，他们相信的只是他们多少年积累的经验。但实际上他们都很清楚当他们设计一块多层高密度PCB所需要付出的代价是什么，同时他们也希望真的有那么一款软件能让他们的设计效率有极大的提高的PCB设计软件。现在Altium公司2004年最新产品Protel 2004完全能满足这方面的要求。当然Protel 2004面对的用户不光是为了方便这些有多年经验的PCB工程师们。Protel 2004同时还降低了制作PCB的门槛，通过短时间的培训(即使是自学)，很短时间您都可以很快的制作一块合格的PCB。Protel 2004共可进行74个板层设计，包含32层Signal(信号走线层);

8、16层Mechanical(机构层); 16层Internal Plane(内层电源层);2层Solder Mask(防焊层); 2层Paste Mask(锡膏层); 2层Silkscreen(丝印层); 2层钻孔层（钻孔引导和钻孔冲压）； 1层Keep Out (禁止层); 1层Multi-Layer (横跨所有的信号板层)。 1.3电路仿真与PCB部分一般说来，在电路设计的开始与结束时，设计者总要对所设计的电路的性能进行推算、判断和验证，Protel99 SE可以对模拟和数字信号混合电路仿真。其仿真引擎使用的是伯克利分校的SPICE /XSPICE。它可以让我们精确地仿真由各种器件，比如T

9、TL、CMOS、BJT等构成的电路。Protel中支持的电路分析类型有：静态工作点分析，交流小信号分析，瞬态分析，付立叶分析，噪声分析，直流分析，参数扫描分析，温度扫描分析和蒙特卡罗分析。 可用于仿真的电路，必须满足以下条件： 1、必须用仿真库中的器件（或用户自己建的器件仿真模型和器件符号）搭成电路，仿真库在Design Explorer 99 SELibrarySchSim.ddb文件中；2、 必须有激励源； 3、对所关心的节点建立网络标号； 4、设定初始条件一、电阻 在库 Simulation Symbols.lib中，包含了如下的电阻器：RES 固定电阻; RESSEMI 半导体电阻，

10、RPOT 电位器；RVAR 变电 。上述符号代表了一般的电阻类型，这些元器件有一些特殊的仿真属性域，在放置过程中按 键或放置完成后双击该器件得到属性对话框，可如下设置： Designator 电阻器名称（如 R1）；PartType 以欧姆为单位的电阻值（如 100k），L可选项，电阻的长度（仅对半导体电阻有效）；W可选项，电阻的宽度（仅对半导体电阻有效）；Temp 可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位，缺省时为27（仅对半导体电阻有效）； Set 仅对电位器和可变电阻有效（在“Part Fields l8”选项卡中设置取值0l）。（如图1.3.1）图1.3.1二、电容 在库 Simulati

11、on Symbols.Lib中，包含了如下的电容： CAP 定值无极性电容； CAPZ 定值有极性电容； CAPSEMI 半导体电容对电容的属性对话框可如下设置： Designator 电容名称（如C1）：PartType 以法拉为单位的电容值（如 22uF） L可选项，以公尺为单位的电容的长度（仅对半导体电容有效）；W可选项，以公尺为单位的电容的宽度（仅对半导体电容有效）； IC可选项，初始条件，即电容的初始电压值。在“Part Fields l8”选项卡中设置。该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后，才有效。（如图1.3.2）图1.3.2三、电感 在库 Simulation

12、 Symbols.Lib中，包含了INDUCTOR电感，对电感的属性对话框可如下设置；Designator电感名称（如 L1）；PartType以亨为单位的电感值（如 27mH）；IC可选项，初始条件，即电感的初始电压值。在“Part Fields 18”选项卡中设置。该项仅在仿真分析工具博里叶变换中的使用初始条件被选中后，才有效。 四、二极管 在库Diodelib中，包含了数目巨大的以工业标准部件数命名的二极管。对二极管的属性对话框可如下设置： Designator 二极管名称（如D1）；Area 可选项，该属性定义了所定义的模型的并行器件数；IC 可选项，初始条件，即通过2极管的初始电压值

13、。该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后，才有效；Temp 可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位，缺省时为27。（如图1.3.3） 图1.3.3五、三极管 在库Bjt.lib中，包含了数目巨大的以工业标准部件数命名的三极管。对三极管的属性对话框可如下设置；Designator三极管名Area可选项，该属性定义了所定义的模型的并行器件数；IC可选项，初始条件，即通过三极管的初始电压值。该项仅在仿真分析工具傅里叶变换中的使用初始条件被选中后，才有效；Temp可选项，元件工作温度，以摄氏度为单位，缺省时为27。（如图1.3.4）图1.3.4六、MOS场效应晶体管 MOS场效应晶体管是

14、现代集成电路中最常用的器件。SIM99提供了四种MOSFET模型，它们的伏安特性公式各不相同，但它们基于的物理模型是相同的。在库MOSfet.lib中，包含了数目巨大的以工业标准部件数命名的MOS场效应晶体管。（如图1.3.5）图1.3.5Protel99se设计PCB 一般步骤1新建一个文件夹用来放置设计文件2打开软件单击file文件3右键双击打开，在这里面新建原理图文件，建好之后，命名打开即可画图（如图1.3.6）图1.3.64新建pcb的2种方法同上选择即可，创建原理图库和pcb封装库方法同上 5创建原理图元件新建一个原理图库文件打开原理图库文件绘制元件，并保存调用原理图库调用元件6创建

15、pcb封装库元件新建一个pcb封装库文件打开pcb封装库文件绘制封装保存调用原理图库调用元件7创建网络表画好原理图后用电器规则检查后，单击每个元件，查看封装（如图1.3.7）图1.3.78导入网络表。打开pcb文件（如图1.3.8）图1.3.89布局导入元件是凌乱摆放的，需要手动调整布局，这个是布局好了的pcb图，布局完成了，就要给电路板规划边界，在KeepOutLayer，禁止布线层上规划禁止布线边界在Mechanical机械层，上规划电路板的物理边界，即电路板的实际大小，物理边界要比禁止布线边界大。（如图1.7）10布线规则设计 单击Dsign，设计，选择Rules，规则1.4印制电路板的

16、设计印制电路板也称为印刷电路板或印制板，就是通常所说的PCB板。印制板是通过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的材料上覆盖上一层导电性能良好的铜薄膜构成覆铜板，然后根据具体的PCB图的要求，在覆铜板上刻蚀出PCB图上的导线，并钻出印制板安装定位孔以及焊盘和过孔。印制板的分类方法很多。根据板材的不同可以分为纸质覆铜板、玻璃覆铜板和挠性塑料制作的挠性覆铜板。根据导电层数的不同，可以把印制电路板分单面板，双面板和多层板。这种分类方法是和PCB图的设计密切相关的。下面是这种分类方法的比较。 单面板只有一面可以走线，另一面没有敷铜的电路板。它结构简单，成本低廉，适用于相对简单的电路设计，但是对于稍复杂的电路

17、，由于单面板只能在一面走线，所以布线困难，容易造成无法布局的局面。因此通常只有电路比较简单时才采用单面板的布线方法。 双面板的两面都可以布线，分顶层和底层。一般只在顶层放置元器件，当然在顶层和地面都放置元器件也是可以的，但尽量不要这样做。采用双面板可以设计比较复杂的电路，由于它的双面都可以走线，所以只要参数设置合理，自动布线 器的布通率几乎是100，因此，它是使用最广泛的印制电路板结构。 多层板是指4层或4层以上的电路板，它是在双面板的顶层和底层的基础上，增加了内部电源层、内部接地层和若干中间布线层。板层越多，则布线的区域也就越多，布线就越简单。但是由于多面板制作工艺复杂，成本较高。随着电子技

18、术的快速发展，电子产品越来越小巧精密，电路板的制作也越来越复杂，因此目前多层板的应用也比较广泛。有关电路板的几个基本概念 1. 层：这是印制板材料本身实实在在的铜箔层。 2. 铜膜导线：导线。是敷铜经腐蚀后形成的，用于连接各个焊盘。印制电路板的设计都是围绕如何布置导线来完成的。 飞线：预拉线。它是在引入网络表后生成的，而它所连接的焊盘间一旦完成实质性的 电气连接，则飞线自动消失。它并不具备实质性的电气连接关系。在手工布线时它可起引导作用，从而方便手工布线。 3. 焊盘：放置、连接导线和元件引脚。 过孔：连接不同板层间的导线，实现板层的电气连接。分为穿透式过孔，半盲孔，盲 孔三种。 4. 助焊膜

19、：涂于焊盘上提高焊接性能的一层膜，也就是在印制板上比焊盘略大的浅色圆。 阻焊膜：为了使制成的印制电路板适应波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盘处的铜 箔不能粘焊，因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。 5.长度单位及换算：100mil=2.54mm(其中1000mil=1Inches) 6. 安全间距：是走线、焊盘、过孔等部件之间的最小间距1.5绘制简单电路图原理图绘制可按如下步骤进行，根据实际情况可以进行适当调整。 新建原理图文件。设置图纸大小和工作环境。装入元件库。 放置所需的元器件、电源符号等。 元器件布局和连线。 放置说明文字、网络标号等进行电路标注说明。 电气规

20、则检测、线路、标识调整与修改。 报表输出。 电路输出。图1.5.11.6元件的封装元器件的封装形式是一个空间的概念，它描述了元器件的空间尺寸，是元器件的一个特性。但是，元器件的封装形式与元器件本身并不是一一对应的关系，也就是说，不同的元器件可以共用一个封装形式，而同一种元器件也可以有不同的封装形式。例如，RES2代表普通金属膜电阻，它的封装形式却有多种，有AXIAL-03，AXIAL-04，AXIAL-05等。所以在使用一种元器件时，不但要了解它的电气特性，还要了解它的空间特性，也即该元器件的封装形式。图1.6.1传统式元件封装形式有DIP封装，双列直插封装(Dual lnline Packa

21、ge)，还有一种是芯片载体座式封装，如PLCC封装和塑料有引线芯片座式封装(Plastic Leaded Chip Carrier)，LCCC封装是陶瓷无引线芯片座式封装(Leadlcss Ceramic Chip Carrier)，JLCC封装是陶瓷有引线芯片座式封装(Ceramic Leaded Chip Carrier)。它们的共同特点是焊盘要打通电路板。 图1.6.2 1.7生成网络图1. 新建一张原理图，点击"PlaceSheetSymbol"放置一个原理图符号，然后右击选其“proterties”,在filename 一栏输入你准备与之绑定的原理图文件名.确定o

22、k。依此类推.,直到把全部的原理图与每一个放置的原理图符号绑定完为止，最后保存。2. 打开全部的原理图(否则导入PCB时不能生成网络,只有元器件)。3. 打开"Design"菜单下的“Creat netlist."选项，在"sheets to netlist"一栏选择“Active sheet plus sub sheets"，然后点击ok，就可生成多张原理图的总网表。4. 在PCB图设计模式下导入总网表即可。 图1.7.1 1.8元件布局特殊元件的布局从以下几个方面考虑：1）高频元件：高频元件之间的连线越短越好，设法减小连线的分布参

23、数和相互之间的电磁干扰，易受干扰的元件不能离得太近。隶属于输入和隶属于输出的元件之间的距离应该尽可能大一些。2）具有高电位差的元件：应该加大具有高电位差元件和连线之间的距离，以免出现意外短路时损坏元件。为了避免爬电现象的发生，一般要求 2000V 电位差之间的铜膜线距离应该大于 2mm，若对于更高的电位差，距离还应该加大。3）重量太大的元件：此类元件应该有支架固定，而对于又大又重、发热量多的元件，不宜安装在电路板上。4）发热与热敏元件：注意发热元件应该远离热敏元件。5）可以调节的元件：对于电位器、可调电感线圈、可变电容、微动开关等可调元件的布局应该考虑整机的结构要求，若是机内调节，应该放在电路

24、板上容易调节的地方，若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相对应。如果没有特殊要求，尽可能按照原理图的元件安排对元件进行布局，信号从左边进入、从右边输出，从上边输入、从下边输出。按照电路流程，安排各个功能电路单元的位置，使信号流通更加顺畅和保持方向一致。 以每个功能电路为核心，围绕这个核心电路进行布局，元件安排应该均匀、整齐、紧凑，原则是减少和缩短各个元件之间的引线和连接。数字电路部分应该与模拟电路部分分开布局。元件离电路板边缘的距离：所有元件均应该放置在离板边缘 3mm以内的位置，或者至少距电路板边缘的距离等于板厚，这是由于在大批量生产中进行流水线插件和进行波峰焊时，要提供给导轨

25、槽使用，同时也是防止由于外形加工引起电路板边缘破损，引起铜膜线断裂导致废品。如果电路板上元件过多，不得已要超出 3mm时，可以在电路板边缘上加上 3mm辅边，在辅边上开 V 形槽，在生产时用手掰开。元件放置的顺序： 首先放置与结构紧密配合的固定位置的元件，如电源插座、指示灯、开关和连接插件等。再放置特殊元件，例如发热元件、变压器、集成电路等。 最后放置小元件。贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm；金属壳体元器件和金属件（屏蔽盒等）不能与其它元器件相碰，不能紧贴印制线、焊盘，其间距应大于2mm。定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm；发热元件不能紧邻

26、导线和热敏元件；高热器件要均衡分布；电源插座要尽量布置在印制板的四周，电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间，以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。图 1.8.11.9布线规则布线是整个PCB设计中最重要的工序。这将直接影响着PCB板的性能好坏。在PCB的设计过程中，布线一般有这么三种境界的划分： 首先是布通，这时PCB设计时的最基本的要求。如果线路都没布通，搞得到处是飞线，那将是一块不合格的板子，可以说还没入门。 其次是电器性能的满足。这是衡量一块印刷电路板是否合格的标准。这是在布通之后，认真调整布线，使其能达到最佳的

27、电器性能。 接着是美观。假如你的布线布通了，也没有什么影响电器性能的地方，但是一眼看过去杂乱无章的，加上五彩缤纷、花花绿绿的，那就算你的电器性能怎么好，在别人眼里还是垃圾一块。这样给测试和维修带来极大的不便。布线要整齐划一，不能纵横交错毫无章法。这些都要在保证电器性能和满足其他个别要求的情况下实现，否则就是舍本逐末了。 布线时主要按以下原则进行： （1）一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系 是：地线电源线信号线，通常信号线宽为：0.20.3mm，最细宽度可达0.050.07mm，电源线一般

28、为1.22.5mm。 对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用（模拟电路的地则不能这样使用） （2）预先对要求比较严格的线（如高频线）进行布线，输入端与输出端的边线应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。 （3） 振荡器外壳接地，时钟线要尽量短，且不能引得到处都是。时钟振荡电路下面、特殊高速逻辑电路部分要加大地的面积，而不应该走其它信号线，以使周围电场趋近于零； （4） 尽可能采用45º的折线布线，不可使用90º折线，以减小高频信号的辐射；（要求高的线还要用双弧线） （5）任何信号线都

29、不要形成环路，如不可避免，环路应尽量小；信号线的过孔要尽量少； （6） 关键的线尽量短而粗，并在两边加上保护地。 （7） 通过扁平电缆传送敏感信号和噪声场带信号时，要用“地线-信号-地线”的方式引出。（8） 关键信号应预留测试点，以方便生产和维修检测用 （9） 原理图布线完成后，应对布线进行优化；同时，经初步网络检查和DRC检查无误后，对未布线区域进行地线填充，用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板，电源，地线各占用一层。图1.9.1第2章电子设计2.1电子设计双色爆闪灯简介爆闪灯，又被称为暴闪灯，频闪灯，是利用电子手段（比如用电容单片机编程IC

30、等），使光源慢速或快速的闪烁，起到警示的作用。爆闪灯的光源分为2种：1、高压气体放电型灯管：形状上有长形灯管、U型爆闪灯管、螺旋型爆闪灯管等，由于这类灯管闪烁速度快，亮度高，曾经被广泛的使用；但随着LED技术的不断成熟，已逐渐被大功率LED光源所取代；2、LED发光二极管：这种光源的显著特点是效率高，节省电力，配合设计良好的透镜可获得极佳的亮度，已成为爆闪灯领域的黑马；爆闪灯的外形是多样化的，有雾灯型设计，可代替汽车雾灯使用的；有嵌入式安装的，打孔安装在汽车的大灯、雾灯、尾灯内；有安装于汽车风挡玻璃内的玻璃吸盘式爆闪灯；有依靠磁铁吸附在车顶上使用的吸顶式爆闪灯；也有安装于汽车中网或者保险杠上，

31、被称为中网爆闪灯、杠灯；产品具有装饰效果好和警视性能强等特点。作用：爆闪的作用就是提醒，警示比如有紧急情况你需要引起别人的注意可以开爆闪那么别人都会注意到你，举个简单的例子 高速上汽车出故障，靠边停了正好是晚上，你可以开爆闪警示后面的汽车，当然不能直射司机的驾驶室，火灾时被困在屋中开爆闪 提醒外面的人来救自己,还有爆闪还能使人产生眩晕，有一定的防身自救功能,日常使用爆闪的机会不多，关键时刻爆闪很有用。现在市场上出现很多有爆闪功能的LED袖珍型的手电筒，非常适合喜欢野外活动的爱好者。金属合金的外壳，有强光、工作光、爆闪的功能，LED又是节能、环保、寿命又长，使用起来又很方便，并且这种电筒的连续照

32、明的时间很长，强光都能达到8小时，工作光19小时，工作光亮度也很亮了。这次课程设计的要求是完成双色爆闪灯的设计。在我们日常生活中和工业生产中，在很多情况下，需要安装警示灯和标志灯，以提醒人们注意。例如，道路施工时，需要施工现场挂上红色安全指示灯，双色爆闪灯在现实生活中应用极其广泛，主要起到警示的作用。本次设计是双色爆闪灯，主要利用的是多谐振荡器的原理，多谐振荡器又称为无稳态触发器，它没有稳定的输出状态，只有两个暂稳态，输出矩形波，在矩形波的驱动下 ，发光二极管闪烁。2.2电路元器件选择2.2.1电阻电阻的英文名称为resistance，通常缩写为R，它是导体的一种基本性质，与导体的尺寸、材料、

33、温度有关。欧姆定律指出电压、电流和电阻三者之间的关系为I=U/R，亦即R=U/I。电阻的基本单位是欧姆，用希腊字母“”来表示。通常“电阻”有两重含义，一种是物理学上的“电阻”这个物理量，另一个指的是电阻这种电子元件。电阻元件的电阻值大小一般与温度，材料，长度，还有横截面积有关，衡量电阻受温度影响大小的物理量是温度系数，其定义为温度每升高1时电阻值发生变化的百分数。电阻的主要物理特征是变电能为热能，也可说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能。电阻在电路中通常起分压、分流的作用。对信号来说，交流与直流信号都可以通过电阻。电阻都有一定的阻值，它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆，

34、用符号“”表示。欧姆是这样定义的：当在一个电阻器的两端加上1伏特的电压时，如果在这个电阻器中有1安培的电流通过，则这个电阻器的阻值为1欧姆。除了欧姆外，电阻的单位还有千欧（K，兆欧（M）等。电阻器的电气性能指标通常有标称阻值,误差与额定功率等。它与其它元件一起构成一些功能电路，如RC电路等。电阻的种类很多，通常分为碳膜电阻，金属电阻，线绕电阻等：它又包含固定电阻与可变电阻，光敏电阻，压敏电阻，热敏电阻等。但不管电阻是什么种类，它都有一个基本的表示字母“R”。a.四环电阻:因表示误差的色环只有金色或银色,色环中的金色或银色环一定是第四环。（如图2.2.1）图2.2.1b.五环电阻:(1)从阻值范

35、围判断:因为一般电阻范围是0-10M,如果我们读出的阻值超过这个范围,可能是第一环选错了。 (2)从误差环的颜色判断:表示误差的色环颜色有银、金、紫、蓝、绿、红、棕.如里靠近电阻器端头的色环不是误差颜色,则可确定为第一环。（如图2.2.2）图2.2.2(本次设计采用的是四环色环电阻。)2.2.2电容器电容器，通常简称其容纳电荷的本领为电容，用字母C表示。定义1：电容器，顾名思义，是装电的容器，是一种容纳电荷的器件。英文名称：capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路， 能量转换，控制等方面。定义2：电容器，任何两个彼此绝

36、缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。电容与电容器不同。电容为基本物理量，符号C，单位为F（法拉）。通用公式C=Q/U平行板电容器专用公式：板间电场强度E=U/d ，电容器电容决定式 C=S/4kd随着电子信息技术的日新月异，数码电子产品的更新换代速度越来越快，以平板电视（LCD和PDP）、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长，带动了电容器产业增长。当电容器接通电源以后,在电场力的作用下,与电源正极相接电容器极板的 自由电子将经过电源移到与电源负极相接的极板下, 正极由于失去负电荷而带正电, 负 极由于获得负电荷而带负电,正,负极板所带电荷大小相等,符号相反

37、.电荷定 向移动形成电流,由于同性电荷的排斥作用,所以开始电流最大,以后逐渐减小,在电 荷移动过程中,电容器极板储存的电荷不断增加,电容器两极板间电压 Uc 等于电源电 压 U 时电荷停止移动,电流 I=0,开关闭合,通过导线的连接作用,电容器正负极板电荷中和掉. 当 K 闭合时,电容器 C 正极正电荷可以移动 负极上中和掉,负极负电荷也可以移到正极中和掉,电荷逐渐减少,表现电流减小,电压也逐渐减小为零。本次设计用了两个电容器，一个为电解电容，一个为瓷片电容。（如图2.2.3、图2.2.4） 图2.2.3 图2.2.42.2.3二极管二极管，（英语：Diode），电子元件当中，一种具有两个电极

38、的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断 （称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。二极管是一种具有单向导电的二端器件，有电子二极管和晶体二极管之分，电子二极管因为灯丝的热损耗，效率比晶体二极管低，所以现已很少见到，比较常见和常用的多是晶体二极管。二极管的单向导电特性，几乎在所有的电子电路中，都要用到半导体二极管，它在许多的电路中起着

39、重要的作用，它是诞生最早的半导体器件之一，其应用也非常广泛。二极管的管压降：硅二极管（不发光类型）正向管压降0.7V，锗管正向管压降为0.3V，发光二极管正向管压降会随不同发光颜色而不同。主要有三种颜色，具体压降参考值如下：红色发光二极管的压降为2.0-2.2V，黄色发光二极管的压降为1.82.0V，绿色发光二极管的压降为3.03.2V，正常发光时的额定电流约为20mA。二极管是最常用的电子元件之一，它最大的特性就是单向导电，也就是电流只可以从二极管的一个方向流过，二极管的作用有整流电路，检波电路，稳压电路，各种调制电路，主要都是由二极管来构成的，其原理都很简单，正是由于二极管等元件的发明，才

40、有我们现 在丰富多彩的电子信息世界的诞生，既然二极管的作用这么大那么我们应该如何去检测这个元件呢，其实很简单只要用万用表打到电阻档测量一下反向电阻如果很小就说明这个二极管是坏的，反向电阻如果很大这就说明这个二极管是好的。对于这样的基础元件我们应牢牢掌握住他的作用原理以及基本电路，这样才能为以后的电子技术学习打下良好的基础。二极管根据用途分类有：检波二极管、整流二极管、限幅二极管、调制二极管、放大二极管、开关二极管、稳压二极管、发光二极管等。本次设计需要开关二极管1N4148;以及发光二极管。（如图2.2.5、图2.2.6） 图2.2.5 图2.2.62.2.4三极管三极管，全称应为半导体三极管

41、，也称双极型晶体管、晶体三极管，是一种控制电流的半导体器件其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号， 也用作无触点开关。晶体三极管，是半导体基本元器件之一，具有电流放大作用，是电子电路的核心元件。三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结，两个PN结把整块半导体分成三部分，中间部分是基区，两侧部分是发射区和集电区。晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和锗PNP两种三极管，（其中，N表示在高纯度硅中加入磷，是指取代一些硅原子，在电压刺激下产生自由电子导电，而p是加入硼取代硅，产生大量空穴利于导电）。两者除

42、了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。本次设计采用的三极管规格为9013，是一种NPN型小功率三极管。图2.2.72.2.5可调电阻可调电阻的标称值是标准可以调整到最大的电阻阻值，理论上，可调电阻的阻值可以调整到0与标称值以内的任意值上，但因为实际结构与设计精度要求等原因，往往不容易100%达到“任意”要求，只是“基本上”做到在允许的范围内调节，从而来改变阻值。可调电阻也叫可变电阻，其英文为Rheostat，是电阻的一类，其电阻值的大小可以人为调节，以满足电路的需要。可调电阻按照电阻值的大小、调节的范围、调节形式、制作工艺、制作材料、体积大小等等可分为许多

43、不同的型号和类型，分为：电子元器件可调电阻，瓷盘可调电阻，贴片可调电阻，线绕可调电阻等等。常见的可调电阻主要是通过改变电阻接入电路的长度来改变阻值，对于对温度较敏感的电阻也可通过改变温度来达到改变阻值的目的，这叫热敏电阻；还有对光敏感的电阻，通过改变光照强度来达到改变阻值的目的，这叫光敏电阻；除此之外还有压敏电阻、气敏电阻等。图2.2.82.2.5 NE555定时器NE555 （Timer IC）为8脚时基集成电路，大约在1971年由Signetics Corporation发布，在当时是唯一非常快速且商业化的Timer IC，在往后的40年中非常普遍被使用，且延伸出许多的应用电路，后来基于C

44、MOS技术版本的Timer IC如MOTOROLA的MC1455已被大量的使用，但原规格的NE555依然正常的在市场上供应，尽管新版IC在功能上有部份的改善，但其脚位功能并没变化，所以到目前都可直接的代用。NE555是属于555系列的计时IC的其中的一种型号，555系列IC的接脚功能及运用都是相容的，只是型号不同的因其价格不同其稳定度、省电、可产生的振荡频率也不大相同；而555是一个用途很广且相当普遍的计时IC，只需少数的电阻和电容，便可产生数位电路所需的各种不同频率之脉波讯号。主要特点：1.只需简单的电阻器、电容器，即可完成特定的振荡延时作用。其延时范围极广，可由几微秒至几小时之久。2.它的

45、操作电源范围极大，可与TTL，CMOS等逻辑电路配合，也就是它的输出电平及输入触发电平，均能与这些系列逻辑电路的高、低电平匹配。3.其输出端的供给电流大，可直接推动多种自动控制的负载。4.它的计时精确度高、温度稳定度佳，且价格便宜。引脚位：Pin 1 (接地) -地线(或共同接地) ，通常被连接到电路共同接地。Pin 2 (触发点) -这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3 VCC，下缘须低于1/3 VCC 。Pin 3 (输出) -当时间周期开始555的输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输出回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流

46、大约200 mA 。Pin 4 (重置) -一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出回到一个低电位。它通常被接到正电源或忽略不用。Pin 5 (控制) -这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振荡的运作方式下,这输入能用来改变或调整输出频率。Pin 6 (重置锁定) - Pin 6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3 VCC电压以下移至2/3 VCC以上时启动这个动作。Pin 7 (放电) -这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW，对地为低阻抗，当输出为OFF时为HIGH，对地为高阻抗。Pin 8 (V +) -这是55

47、5个计时器IC的正电源电压端。供应电压的范围是+4.5伏特(最小值)至+16伏特(最大值)。图2.2.9NE555的作用范围很广，本次设计利用NE555构成了单稳态多谐振荡器。电阻R1、R2和电容C1构成定时电路。定时电容C1上的电压UC作为高触发端TH（6脚）和低触发端TL（2脚）的外触发电压。放电端D（7脚）接在R1和R2之间。电压控制端K（5脚）不外接控制电压而接入高频干扰旁路电容C2（0.01uF）。直接复位端R（4脚）接高电平，使NE555处于非复位状态。多谐振荡器的放电时间常数分别为tPH0.693×（R1+R2）×C1tPL0.693×R2×

48、;C1振荡周期T和振荡频率f分别为T=tPH+tPL0.693×（R1+2R2）×C1f=1/T1/0.693×（R1+2R2）×C1 图2.2.102.2.6 CD4017CD4017是一种十进制计数器/脉冲分配器。CD4017 是5 位Johnson 计数器，具有10 个译码输出端，CP、CR、INH 输入端。时钟输入端的斯密特触发器具有脉冲整形功能，对输入时钟脉冲上升和下降时间无限制。INH 为低电平时，计数器在时钟上升沿计数；反之，计数功能无效。CR 为高电平时，计数器清零。Johnson 计数器，提供了快速操作、2 输入译码选通和无毛刺译码输出

49、。防锁选通，保证了正确的计数顺序。译码输出一般为低电平，只有在对应时钟周期内保持高电平。在每10 个时钟输入周期CO 信号完成一次进位，并用作多级计数链的下级脉动时钟。CD4017 提供了16 引线多层陶瓷双列直插(D)、熔封陶瓷双列直插(J)、塑料双列直插(P)和陶瓷片状载体(C)4 种封装形式。图2.2.11引出端功能符号：CO：进位脉冲输；CP：时钟输入端；CR：清除端；INH：禁止端；Y0Y9:计数脉冲输出端；VDD：正电源；VSS：地。图2.2.12真值表如下：输入输出CPINHCRQ0Q9COxxHQ0计数脉冲为Q0Q4时：CO=H计数脉冲为Q5Q9时：CO=LLL计数HLLxL保

50、持xHLxLxL 表2.2.12.3电路原理图设计新建一个原理图文件（1） 启动Protel 99SE电路设计软件。（2） 单击执行“File文件”菜单下的“New新建”命令，弹出新建文件对话框，选择原理图文件类型，创建一个原理图的文件。（3） 选择新建的原理图文件，执行“Edit编辑”菜单下的“Rename重命名”命令，将文件重名。图2.3.1设置图纸属性：设置图纸大小为A4，设置图纸方向为横向便于打印。加载元件库，原理图中的元件都是存放在原理图元件库中，在库中找到以下元件电阻（RES）、可调电阻（RPOT）、电解电容（CAP2）、瓷片电容（CAP）、三极管（9013）、NE555、CD40

51、17、二极管（1N4148）、发光二极管（LED）、接线座（CON2）。放置所需元件，编辑好元件属性，并对元件进行排版，最后连接线。（如图2.3.2）图2.3.2填写各元件的封装号电阻（AXIAL0.3）、可调电阻（TO-5）、电解电容（RB.2/.4）、瓷片电容（RAD0.1）、三极管（TO92-A）、NE555（DIP8）、CD4017（DIP16）、二极管（RAD0.2）、发光二极管（RAD0.1）、接线座（RAD0.2）。如图2.3.2 图2.3.3点击设计菜单下的创建网络表，并检查、改错。如图2.3.4图2.3.42.4 PCB设计1、新建一个PCB文件，设置PCB属性，PCB显示，

52、PCB的工作层。在KeepOutLayer中绘制PCB板的大小，如图2.3.5。图2.3.52、绘制完成后，切换到BottomLayer层，单击设计菜单下的网络表命令，添加已经完成的网络表，如图2.3.6. 图2.3.63、在Tool工具菜单下点击自动布局命令，完成自动布局，如图2.3.7.图2.3.74、手动布局，将元件按照布局规则布局如图2.3.8图2.3.85、根据布线规则，在设计菜单中的规则子菜单中设置线宽及线间距并设置为单层布线，如图2.3.9、图2.3.10。图2.3.9 图2.3.106、布线，点击自动布线菜单下的全部命令生成布线，如图2.3.11。图2.3.117、拿到制版商进

53、行制版。第3章 电子制作 3.1 锡焊3.1.1 锡焊的基础知识锡焊是利用低熔点的金属焊料加热熔化后，渗入并充填金属件连接处间隙的焊接方法。因焊料常为锡基合金，故名。常用烙铁作加热工具。广泛用于电子工业中。锡焊作为一种操作技术，手工锡焊主要是通过实际训练才能掌握，但是遵循基本的原则，学习前人积累的经验，运用正确的方法，可以事半功倍地掌握操作技术。以下各点对学习焊接技术是必不可少的。可焊范围：不是所有的材料都可以用锡焊实现连接的，只有一部分金属有较好可焊性（严格的说应该是可以锡焊的性质），才能用锡焊连接。一般铜及其合金，金，银，锌，镍等具有较好可焊性，而铝，不锈钢，铸铁等可焊性很差，一 般需采用

54、特殊焊剂及方法才能锡焊。焊料合格：铅锡焊料成分不合规格或杂质超标都会影响焊锡质量，特别是某些杂质含量，例如锌，铝，镉等，即使是0001%的含量也会明显影响焊料润湿性和流动性，降低焊接质量。再高明的厨师也无法用劣质的原料加工出美味佳肴，这个道理是显而易见的。焊剂合适：焊接不同的材料要选用不同的焊剂，即使是同种材料，当采用焊接工艺不同时也往往要用不同的焊剂，例如手工烙铁焊接和浸焊，焊后清洗与不清洗就需采用不同的焊剂。对手工锡焊而言，采用松香和活性松香能满足大部分电子产品装配要求。还要指出的是焊剂的量也是必须注意的，过多，过少都不利于锡焊。焊点设计：合理的焊点几何形状，对保证锡焊的质量至关重要，如图

55、一(a)所示的接点由于铅锡料强度有限,很难保证焊点足够的强度,而图一(b)的接头设计则有很大改善。图二表示印制板上通孔安装元件引线与孔尺寸不同时对焊接质量的影响。3.1.2 锡焊的材料介绍及种类锡焊的材料(1)松香焊剂。(2) 锡铅合金。 焊剂功用：清洁被焊物金属表面，并在作业进行中，保持清洁。减低锡焊熔解后，扩散方向之表面张力。增强毛细管现象，使焊锡流动良好，排除妨害附着因素。能使焊锡晶莹化；即光亮之效果。焊剂种类：助焊剂在基本上，应分为二大类:1有机焊剂。2无机焊剂。松香焊剂分为:1纯松香焊剂(R) 。2中度活性松香焊剂(RMA) 。3活性松香焊剂(RA) 。4超活性松香焊剂(RSA) 。

56、焊锡锡、铅特性 ：锡的本性不怕空气或水的侵蚀，纯锡具抗蚀能力 ，故常抹于铜的表面，以免铜被侵蚀。铅很软且很细密，但表面很快的即与空气中的氧作用，形成氧化铅，使铅不再进一步的向内部腐蚀。这种特性，使铅也和锡一样，用来涂抹在金属的表面，以防侵蚀。图3.1.13.1.3 锡焊的工具及其使用锡焊的工具有电烙铁、镊子、剪刀、斜口钳、尖嘴钳等。其中电烙铁为主要工具。一、电烙铁电烙铁是最常用的焊接工具。我们使用100W内热式电烙铁，新烙铁使用前，应用细砂纸将烙铁头打光亮，通电烧热，蘸上松香后用烙铁头刃面接触焊锡丝，使烙铁头上均匀地镀上一层锡。这样做，可以便于焊接和防止烙铁头表面氧化。旧的烙铁头如严重氧化而发黑，可用钢挫挫去表层氧化物，使其露出金属光泽后，重新镀锡，才能使用。 电烙铁要用220V交流电源，使用时要特别注意安全。应认真做到以下几点： 电烙铁插头最好使 为了方便焊接操作常采