旋转LED灯实训报告.docx
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旋转LED灯实训报告
SMT技术及设备
实
训
报
告
班级：
电子信息2班
姓名：
__________________
学号：
__________________
指导老师：
______________
日期：
年月日
班级：
12级电子信息2班
姓名：
任务1
各种类型贴片元件的焊接练习
教师评价
要求：
掌握各类片式元件（1206、0805、0603）的焊接方法
掌握柱状二极管、SOP集成块的焊接方法和引脚的判断
能够快速更换电路板上的片式元件
任务2
八路全贴片抢答器的制作
教师评价
要求：
熟悉抢答器电路，了解集成块CD4511和NE555的工作原理
能正确判断各种元件的极性
掌握发声电路的工作原理
能够正确完成抢答并带锁存功能
任务3
旋转LED灯的制作
教师评价
要求：
熟悉SMT工艺生产过程，通过刷锡膏、贴片、回流焊等环节完成电路。
掌握电路的供电系统和单片机硬件电路原理
能够正确调试并下载程序，要求通过上位机软件显示出制作者姓名
实训报告要求
1、打印B5纸张，左侧装订，页数大于12页，小于15页。
电子档验收通过后再去打印，交报告截止时间：
17周，周五。
2、报告包括：
封面，任务书及评价表，前言，目录，正文，结束语
3、正文内容：
项目1SMT主要工艺介绍。
包括：
刷锡膏，贴片，回流焊，检测工艺过程。
项目2八路全贴片抢答器的制作。
包括：
电路工作原理，原理图，关键器件，调试及实物图
项目3旋转LED灯的制作。
包括：
电路工作原理，原理图，关键器件介绍，制作过程工艺，调试过程及实物图。
前言
电子电路表面组装技术（SurfaceMountTechnology，SMT），称为表面贴装或表面安装技术。
它是一种将无引脚或短引线表面组装元器件（简称SMC/SMD，中文称片状元器件）安装在印制电路板（PrintedCircuitBoard，PCB）的表面或其它基板的表面上，通过回流焊或浸焊等方法加以焊接组装的电路装连技术。
组装密度高、电子产品体积小、重量轻，贴片元件的体积和重量只有传统插装元件的1/10左右，一般采用SMT之后，电子产品体积缩小40%～60%，重量减轻60%～80%。
可靠性高、抗震能力强。
焊点缺陷率低。
高频特性好。
减少了电磁和射频干扰。
易于实现自动化，提高生产效率，降低成本。
节省材料、能源、设备、人力、时间等。
工艺流程简化为：
印刷-------贴片-------焊接-------检修（每道工艺中均可加入检测环节以控制质量）
采用表面贴装技术（SMT）是电子产品业的趋势。
随着电子产品的微型化使得THT无法适应产品的工艺要求。
因此，SMT是电子装联技术的发展趋势。
其表现在：
1.电子产品追求小型化，使得以前使用的穿孔插件元件已无法适应其要求。
2.电子产品功能更完整，所采用的集成电路（IC）因功能强大使引脚众多，已无法做成传统的穿孔元件，特别是大规模、高集成IC，不得不采用表面贴片元件的封装。
3.产品批量化，生产自动化，厂方要以低成本高产量，出产优质产品以迎合顾客需求及加强市场竞争力。
4.电子元件的发展，集成电路（IC）的开发，半导体材料的多元应用。
5.电子产品的高性能及更高装联精度要求。
SMT工艺介绍...................................1
锡膏印刷....................................1
贴装.......................................2
回流焊.....................................2
八路抢答器的制作...............................3
工作原理...................................3
电路图原理.................................4
主要元器件.................................4
LED灯的制作...................................6
电路工作原理...............................6
电路原理图.................................7
关键元器件介绍.............................8
元器件清单.................................9
制作工艺过程..............................10
调试与实物图..............................12结束语........................................14
SMT工艺介绍
印刷（红胶/锡膏）-->检测（可选AOI全自动或者目视检测）-->贴装（先贴小器件后贴大器件；分高速贴片及集成电路贴装）-->检测（可选AOI光学/目视检测）-->焊接（采用热风回流焊进行焊接）-->检测（可分AOI光学检测外观及功能性测试检测）-->维修（使用工具:
焊台及热风拆焊台等）-->分板（手工或者分板机进行切板）
工艺流程简化为：
印刷-------贴片-------焊接-------检修（每道工艺中均可加入检测环节以控制质量）。
锡膏印刷
在表面贴装装配的回流焊接中，锡膏用于表面贴装元件的引脚或端子与焊盘之间的连接，有许多变量。
如锡膏、丝印机、锡膏应用方法和印刷工艺过程。
在印刷锡膏的过程中，基板放在工作台上，机械地或真空夹紧定位，用定位销或视觉来对准，用模板（stencil）进行锡膏印刷。
在模板锡膏印刷过程中，印刷机是达到所希望的印刷品质的关键。
在印刷过程中，锡膏是自动分配的，印刷刮板向下压在模板上，使模板底面接触到电路板顶面。
当刮板走过所腐蚀的整个图形区域长度时，锡膏通过模板/丝网上的开孔印刷到焊盘上。
在锡膏已经沉积之后，丝网在刮板之后马上脱开（snapoff），回到原地。
在锡膏丝印中有三个关键的要素，我们叫做三个S：
Solderpaste（锡膏），Stencils（模板），和Squeegees（丝印刮板）。
为了达到良好的印刷结果，必须有正确的锡膏材料（黏度、金属含量、最大粉末尺寸和尽可能最低的助焊剂活性）、正确的工具（印刷机、模板和刮刀）和正确的工艺过程（良好的定位、清洁拭擦）的结合。
根据不同的产品，在印刷程序中设置相应的印刷工艺参数，如工作温度、工作压力、刮刀速度、模板自动清洁周期等，同时要制定严格的工艺管理制定及工艺规程。
① 严格按照指定品牌在有效期内使用焊膏，平日焊膏保存在冰箱中，使用前要求置于室温6小时以上，之后方可开盖使用，用后的焊膏单独存放，再用时要确定品质是否合格。
② 生产前操作者使用专用不锈钢棒搅拌焊膏使其均匀，并定时用黏度测试仪对焊膏黏度进行抽测。
③当日当班印刷首块印刷析或设备调整后，要利用焊膏厚度测试仪对焊膏印刷厚度进行测定，测试点选在印刷板测试面的上下，左右及中间等5点，记录数值，要求焊膏厚度范围在模板厚度-10％-模板厚度+15％之间。
④ 生产过程中，对焊膏印刷质量进行100％检验，主要内容为焊膏图形是否完整、厚度是否均匀、是否有焊膏拉尖现象。
⑤当班工作完成后按工艺要求清洗模板。
⑥在印刷实验或印刷失败后，印制板上的焊膏要求用超声波清洗设备进行彻底清洗并晾干，或用酒精及用高压气清洗，以防止再次使用时由于板上残留焊膏引起的回流焊后出现焊球等现象。
贴装
贴装前应进行下列项目的检查：
`元器件的可焊性、引线共面性、包装形式
PCB尺寸、外观、翘曲、可焊性、阻焊膜（绿油）
料站的元件规格核对
是否有手补件或临时不贴件、加贴件
Feeder与元件包装规格是否一致。
贴装时应检查项目：
检查所贴装元件是否有偏移等缺陷，对偏移元件进行调校。
检查贴装率，并对元件与贴片头进行临控。
回流焊
回流焊，也称为再流焊，是先将焊料加工成粉末，并加上也太黏合剂，使之成为有一定流动性的糊状焊膏，用它将元器件粘在印制板上，通过加热使焊膏中的焊料熔化再次流动，达到将元器件焊接到印制板的目的。
回流焊技术的特点就是被焊接的元器件受到的热冲击小，不会因过热造成元器件的损坏；无桥接缺陷，焊点的质量较高，操作方法简单，效率高，一致性好，节省焊料，是一种适合自动化生产的电子产品装配技术。
在SMT生产流程中，回流炉参数设置的好坏是影响焊接质量的关键，通过温度曲线，可
以为回流炉参数的设置提供准确的理论依据。
下图是温度曲线
检测
目前电子厂品的微小型化，必然使元器件也不断朝着微小型方向发展引脚间距现朝着0.1mm甚至更小的尺寸发展，布线也越来越密。
BGA/CSP/FC的使用也越来越多，SMA组件也越来越复杂。
这一切对用SMT生产的产品质量检测技术提出了非常高的要求。
在现代电子组装技术中采用SMT工艺，使用的检测技术主要包括人工目测（MVI）,自动视觉检测（AVI），自动光学检测（AOI）,在线电路检测（ICT）,自动X射线检测（AXI）,功能检测（FT），飞针测试（FP）等方法。
八路全贴片抢答器的制作
八路智能抢答器主要由数字优先编码电路、锁存/译码/驱动电路于一体的CD4511集成电路、数码显示电路和报警电路组成。
优先编码电路、CD4511集成电路将参赛队的输入信号在数码显示管上输出，用报警电路对时间进行严格控制，这样就构成了八路智能抢答器电路。
八路数字抢答器电路包括抢答，编码，优先，锁存，数显，复位及抢答键。
抢答器数字优先编码电路由D1-D12组成，实现数字的编码。
CD4511是一块含BCD-7段锁存/译码/驱动电路于一体的集成电路。
抢答器报警电路由NE555接成音多谐振荡器构成。
抢答器数码显示电路由数码管组成，输入的BCD码自动地由CD4511内部电路译码成十进制数在数码管上显示。
工作原理
当电路上电，按下复位键，就可以开始抢答。
当按下抢答键，高电平通过编码二极管加到CD4511集成芯片的输入端，由于抢答器都是多路即须满足多位抢答者抢答要求，这就有一个先后判定的锁存优先电路，确保第一个抢答信号锁存住。
同时数码显示并拒绝后面抢答信号的干扰，通过对0-9这10个数字的分析。
可以看到，只当数字为0时，才出现d为高电平，而g为低度电平，这时Q1导通，D13、D14的阳极均为低电平，使CD4511的第5脚（即LE端）为低电平“0”，这种状态下，CD4511没有锁存而允许BCD码输入。
在抢答准备阶段，按下复位键，数显为“0”态，正是这种情况下，抢答开始，当S1-S8任一键按下时，CD4511的输出端b为高电平且d为低电平或输出端g为高电平，这两种状态必有一个存在或都存在，迫使CD4511的第5脚（即LE端）由0到1，反映抢答键信号的BCD码允许输入，并使CD4511的a、b、c、d、e、f、g七个输出锁存保持在LE为0时输入的BCD码的显示状态。
例如S1按下，数码管应显示1，此时仅e、f为高电平，而d为低电平，此时三极管Q1的基极亦为低电平，集电极为高电平，经D13加至CD4511第5脚（即LE端），即LE由0-1状态，则在LE为“0”时输入给CD4511的第一个BCD码数据被判定优先而锁存，所以数码管显示对应S1送来的信号是1，S1之后的任一按键信号都不显示。
电路原理图
主要元器件
CD4511
其功能介绍如下：
BI：
4脚是消隐输入控制端。
当BI=0时，不管其它输入端状态如何，七段数码管均处于熄灭（消隐）状态，不显示数字。
LT：
3脚是测试输入端。
当BI=1，LT=0时，译码输出全为1，不管输入DCBA状态如何，七段均发亮，显示“8”。
如果该端为低电平，则译码器输出全为高电平，该端拥有最高级别权限，只要它为0，既有上述现象，而与其余所有输入端状态无关。
这一功能主要用于测试目的，因此正常使用中应接高电平。
LE：
5脚是锁定控制端。
当BI、LT为1时，若该端为高电平，则加在A、B、C、D端的外部编码信息不能进入译码，所以译码器的输出状态保持不变；当LE=0时，则A、B、C、D端的BCD码一经改变，译码器就立即输出新的译码值。
A、B、C、D：
为8421BCD码输入端。
a、b、c、d、e、f、g：
为译码输出端，输出为高电平1有效。
NE555
555构成的多谐振荡器，电容C上的电压uc在2/3Vcc和1/3Vcc之间来回充电和放电，从而使电路产生振荡，输出锯齿波。
调试及实物图
根据工作原理进行功能调试。
旋转LED灯的制作
如何让一列灯旋转起来感觉像稳定的字显示在空中呢？
首先我们来分析下人的眼睛，其实人的眼睛非常好骗的，只要让电机扫描的快一点就行了，实际上肉眼在24帧/秒以上就不会看到闪烁的，所以要保证电机的速度能在一秒转24圈以上，这样的话人眼就觉得旋转的字很稳定很清晰的显示在空中了。
电路工作原理
1、视觉暂留效应：
人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失
2、无线供电:
无线输电技术，利用电磁转换原理，先将电流变成磁场，然后再将磁场变成电流给电路供电。
3、单片机工作原理:
单片机最小系统由振荡电路组成振荡电路
4、使用单片机的四组I/O口，分别接一个LED灯，每个LED灯上串联一个限流电阻
5、用单片机控制LED点亮和熄灭来形成文字
6、单片机控制LED灯使用红外发射，在底座上有一个红外发射管，这个红外发射管不断地向旋转的主电路板发射红外线.旋转的主板上有一个红处接收管采用高灵敏的方型接收管，板上的红外接收管每转动一圈就会导通一次，让单片机知道从哪一点开始播放字符或者图象。
电路原理图
无线供电小板原理图
旋转LED主板原理图
关键元器件介绍
红外发光管：
正负极判断与普通LED类似，长正短负，但看不见光。
红外发光管要固定在盖子上，与接收管相对。
等焊接完控制板后再定位
尽量留长引脚，好安装电路。
红外接收管：
它的引脚是长负短正，安装好后，比好高低位置再焊接
所用晶振为18M，此电路板为三层板，焊接好后，务必对照电路图逐点进行短路测试。
STC89C52RC芯片：
超强抗干扰:
1、高抗静电（ESD保护）。
2、轻松过2KV/4KV快速脉冲干扰（EFT测试）。
3、宽电压，不怕电源抖动。
4、宽温度范围,-40℃～85℃。
5、I/O口经过特殊处理6、单片机内部的电源供电系统经过特殊处理7、单片机内部的时钟电路经过特殊处理。
8、单片机内部的复位电路经过特殊处理。
9、单片机内部的看门狗电路经过特殊处理加密性强,无法解密。
焊接时应注意方向。
旋转LED灯元件清单
电源主板
供电板
序号
类型
大小
数量
序号
类型
大小
数量
1
电阻
470Ω
3
1
单片机
STC89C52RC
1
51k
2
二极管
4148
1
2
二极管
4148
4
3
三极管
8050
2
3
稳压二极管
5V1
1
4
涤纶电容
1
4
电解电容
470uf
1
5
三极管+散热片
B772
1
5
贴片电容
22p
2
104
6
电解电容
470uf
1
6
贴片电阻
103
2
7
红外发射管
1
7
晶振
18M
2
8
电机
1
8
红外接收
1
9
线圈（初、次级）
1
9
插针
4口
1
贴片LED
红色
16
限流电阻
560Ω
16
制作过程工艺
主控板焊接
（1）焊接电源整流部分
A、4148贴片：
焊接在电路板4148处，有黑色边的为负极，须与电路板极性一致。
B、5V1稳压管：
焊接在电路板5V1处，有蓝色边的为负极，须与电路板极性一致。
C、470uF：
焊接在电路板470uF处，长脚为正极，短脚为负极。
（2）22pF晶振旁路电容：
焊接在电路板标号20p处，焊接时不分正负极。
（3）10k电阻：
焊接在电路板标号10处，焊接时不分正负极。
（4）104pF电容：
焊接在电路板标号104处，焊接时不分正负极。
（5）焊接红外接收管：
焊接在电路板HR处，长脚为负极，短脚为正极，焊接正负须与电路板极性一致。
（6）排针：
焊接在电路板标号VCC/P30/P31/GND处。
（7）固定次级线圈及焊接线圈的两条线：
用两颗黑色的小螺丝把线圈固定在主控板。
固定铜柱：
用螺丝从电路板背面锁住铜柱，铜柱立在电路板上。
电源板焊接
（1）470Ω电阻：
分别焊在电路板标号470处，焊接时不分正负极。
（2）10K电阻：
焊接在电路板标号10处，焊接时不分正负极。
（3）4148二极管：
焊接在电路板D2处，元件黑色端为负极，另一端为正极。
（4）8050三极管：
焊接在电路板8050处，焊接时方向须与电路板上的标号一致。
（5）222涤纶电容：
焊接在电路板标号C2处，不分正负极。
（6）B772中功率三极管：
焊接在电路板B772处，焊接时方向须与电路板上的标号一致。
（7）散热片：
固定方式如下图所示
（8）470uF：
焊接在电路板470uF处，长脚为正极，短脚为负极。
（9）用导线引出电路板标号为L1、LED1、VCC/GND、MT/GND，4个接口。
旋转转接板
（1）贴片LED灯：
LED灯有绿色点的为负极，须与电路板极性一致。
（2）470Ω电阻：
焊接时不分正负极。
（3）固定旋转转接板
如下图所示：
调试及实物图
调试
此电路板为三层板，焊接好后，务必对照电路图逐点进行短路测试，
断电情况下测好无短路和虚焊的情况下，单独测试主控板，检查有无短路和虚焊，每一个点都要测试。
不要着急上电，以免烧毁芯片。
电路无误后，写入程序进行调试：
1，打开kailc51生成HEX文件。
2，打开STC下载软件。
3，选择单片机类型。
4，导入写好的HEX文件。
5，选择COM口。
实物图
结束语
对八路抢答器和旋转LED灯的制作。
本实验讲述了八路抢答器和旋转LED灯的工作原理和工作过程。
在说明工作原理的过程中，突出了实验设计中的基本电路的组成单元以及这些单元如何实现功能；结合设计的内容，指出了各单元电路的设计方法和意义，以及如何进行功能控制。
在这次实验中遇到了很多实际性的问题，在实际实验中才发现，书本上理论性的东西与在实际运用中的还是有一定的出入的，所以有些问题不但要深入地理解，而且要不断地更正以前的错误思维。
电路设计是一个很灵活的东西，它反映了你解决问题的逻辑思维和创新能力。
它才是一个设计的灵魂所在。
因此在整个设计过程中大部分时间是用在单元电路的理解和设计上面。
很多单元电路是可以借鉴书本上的，但怎样衔接各个单元电路才是关键的问题所在。
经过这段时间的努力，在老师和同学的帮助下终于彻底的做完了的所有实验。
通过这次的实验，我能运用已学的知识解决我在设计中遇到的问题，使我思考问题的能力得到了很大的提高。
在做设计的过程中我查阅了很多的资料，并认真的阅读这些与我的设计相关的资料，从而我的专业涵养得到了提高，知识的储备量也有所增加。
在做设计时，我复习了很多专业课的知识，这使得我的专业知识在离校之前得到了巩固。
通过这次实验，我也发现自己的很多不足之处。
在实验过程中我发现自己考虑问题很不全面，自己的专业知识掌握的很不牢固，所掌握的电路应用软件还不够多，我希望自己的这些不足之处能在今后的工作和学习中得到改善。
而且，通过这次设计，我懂得了学习的重要性，学会了坚持和努力，这将为以后的学习做出了最好的榜样！
我将会在以后的学习和生活中不断提升自己。
欢迎您的下载，
资料仅供参考！
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