《ETCEE100电子技术实验台使用说明》0330.docx
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《ETCEE100电子技术实验台使用说明》0330
《ETCEE-100电子技术实验台说明》
传统的电子技术基础实验通常是在各种专用的教学实验箱上完成的。
这些实验箱大多配有专用的实验模板或特定的实验模块区，实验电路和硬件已经基本确定，学生经过简单的连线、搭接就可以完成硬件工作。
这种实验箱便于实验课的组织实施，适于格式化、重复式的实验项目。
当然，通过实验箱上面配备的面包板，可以搭接学生自己设计的实验电路。
这种在大专院校被广泛使用的电子技术实验箱在便于组织实验内容的同时，也存在着一些缺点。
首先，模块化的电路千篇一律，以验证性实验为主，学生自己设计、制作的空间很小，不利于培养学生设计和动手能力。
其次，实验箱面积有限，完成一个实验项目之后就要拆除，无法保留多个实验电路，因此也难以体现各个实验模块之间的联系，缺少系统性。
另外，实验箱要反复使用，面向不同班级，不同实验，需要及时恢复到初始状态，因此对那些未能按时完成规定实验或还想扩展实验的学生来说，只能是不了了之或下次重新搭接，影响的实验效率和效果，也不符合因人而异、因材施教的教学理念。
本电子技术实验台的设计，较好地解决了传统电子技术实验箱存在的缺点，实现了实验内容、实验时间和实验空间的全面开放，为提高实验的水平，保证实验的质量，建立开放型的实验体系奠定了硬件基础。
一、ETCEE-100电子技术实验台硬件的结构
ETCEE-100电子技术实验台包括两个部分：
实验台主机箱和配套模板，下面逐一加以介绍。
图1ETCEE-100实验箱的外观
1、主机箱的功能
主机箱包括9个外形尺寸相同的电路板插接区，可以插放各类工具模板和实验模板，通过机箱内部的母板可以使各个电路板的信号线和电源线相互连接。
主机箱上端设有电源、输入信号和输出信号的接线端子，作为连接外部电源、信号源和测试仪器的接口，这些电源和信号线都将连接到每块电路板接口的引脚上。
机箱内部有一个多组的变压器，可以为电源模板提供交流输入。
图2ETCEE-100实验箱母板各类接口的连接图
每个插接区都包括两个接口JA和JB，采用双排插针的形式，JA为34线，JB为26线。
全部9个JA接口的对应引脚都是相连通的，即JA1到JA9的同号引脚是同一条信号线；而JB接口是每行相连的，行与行之间缺省时是不相连的，但可以通过JP1和JP2使各行的JB接口连接起来。
JA1、JA2和JA3所在行为第一行，JA4、JA5和JA6所在行为第二行，JA7、JA8和JA9所在行为第三行，通过JP1的上下短接，从左至右依次可连通第一行和第二行的JB1、JB2……JB24，JB25和JB26为地线本身就连通的。
同理，通过JP2可以将第二行和第三行的JB接口的引脚对应连通。
另外还有三个接口，只在部分插线区存在。
JC接口为交流变压器接口，可以引入一组交流10伏和两组交流16伏变压器输出。
JD1和JD3的对应引脚是相连的，JD2和JD4的对应引脚是相连的，主要用于上下两个插接区的局部连接。
JA、JB、JC和JD接口的定义如下。
JA接口的功能定义：
JA管脚号
功能定义
功能说明
1
+5V
+5V电源
2
+5V
+5V电源
3
DGND
数字地
4
DGND
数字地
5
-5V
-5V电源
6
-5V
-5V电源
7
VDC
8
VDC
9
CLK
时钟信号
10
RST
复位信号
11
G00
12
G01
13
G02
14
G03
15
G04
16
G05
17
G06
18
G07
19
G08
20
G09
21
G10
22
G11
23
G12
24
G13
25
SPK+
喇叭正极
26
SPK-
喇叭负极
27
A1
模拟信号源1
28
A2
模拟信号源2
29
+12V
+12V电源
30
+12V
+12V电源
31
AGND
模拟地
32
AGND
模拟地
33
-12V
-12V电源
34
-12V
-12V电源
JB接口的功能定义
JB管脚号
功能定义
功能说明
1
AN00
2
AN01
3
AN02
4
AN03
5
AN04
6
AN05
7
AN06
8
AN07
9
IO00
10
IO01
11
IO02
12
IO03
13
IO04
14
IO05
15
IO06
16
IO07
17
IO08
18
IO09
19
IO10
20
IO11
21
IO12
22
IO13
23
D1
数字信号源1
24
D2
数字信号源2
25
GND
电源地
26
GND
电源地
JC接口的功能定义：
JC管脚号
功能定义
功能说明
1
AC16V
电源变压器的一组输出
2
3
4
AC16V
5
6
7
AC10V
电源变压器的一组输出
8
9
10
AC10V
11
12
13
AC16V
电源变压器的一组输出
14
15
16
AC16V
17
18
19
20
JD接口的功能定义：
JD管脚号
功能定义
功能说明
1
Q00
数码管LED0BCD输入
2
Q01
3
Q02
4
Q03
5
S0
LED0小数点
6
Q10
数码管LED1BCD输入
7
Q11
8
Q12
9
Q13
10
S1
LED1小数点
11
Q20
数码管LED2BCD输入
12
Q21
13
Q22
14
Q23
15
S2
LED2小数点
16
Q30
数码管LED3BCD输入
17
Q31
18
Q32
19
Q33
20
S3
LED3小数点
21
Q40
数码管LED4BCD输入
22
Q41
23
Q42
24
Q43
25
S4
LED4小数点
26
Q50
数码管LED5BCD输入
27
Q51
28
Q52
29
Q53
30
S5
LED5小数点
31
Q60
数码管LED6BCD输入
32
Q61
33
Q62
34
Q63
35
S6
LED6小数点
36
Q70
数码管LED7BCD输入
37
Q71
38
Q72
39
Q73
40
S7
LED7小数点
测试接口定义（DB37）
DB37孔管脚号
功能定义（JA）
1
+5V电源
2
DGND
3
-5V电源
4
VDC
5
CLK
6
G00
7
G02
8
G04
9
G06
10
G08
11
G10
12
G12
13
SPK+（喇叭正极）
14
A1
15
+12V电源
16
AGND
17
-12V电源
18
---
19
---
20
+5V电源
21
DGND
22
-5V电源
23
VDC
24
RST
25
G01
26
G03
27
G05
28
G07
29
G09
30
G11
31
G13
32
SPK-（喇叭负极）
33
A2
34
+12V电源
35
AGND
36
-12V电源
37
---
测试接口定义（DB25）
DB25孔管脚号
功能定义（JB）
1
AN00
2
AN02
3
AN04
4
AN06
5
IO00
6
IO02
7
IO04
8
IO06
9
IO08
10
IO10
11
IO12
12
D1
13
GND
14
AN01
15
AN03
16
AN05
17
AN07
18
IO01
19
IO03
20
IO05
21
IO07
22
IO09
23
IO11
24
IO13
25
D2
2、配套模板的功能
为了方便实验的进行，本实验台随机箱配备了部分工具模板。
如电源模板为机箱提供三路直流电源；信号源模板可以作为简易的信号源使用；数字电路调试板提供数字电路实验常用的资源；单片机模板可以进行单片机的开发和实验。
随着对本实验台功能的逐步开发，工具模板的种类和功能将更加丰富。
（1）、电源模板
电源模板采用线性电源的制作原理，由机箱内部的变压器输出为驱动，经整流、滤波、稳压调整，为机箱提供三路直流电源，输出电压为+5V和±12V。
在不使用外部电源的情况下，使用这个电源模板作为本实验台的直流电源，在输出功率和精准度要求不高的情况下可以满足要求。
由于模板面积、成本等条件的限制，本电源使用的都是额定输出电流为1安培的调整电路，但考虑到散热的实际情况，要求四路直流电源的输出电流均应限制在0.5安培之内。
另外，作为模拟电子技术的一个重要实验，也可以由学生自制一个直流电源代替这个电源模块。
图3ETCEE-100实验箱的电源模块
（2）、信号源板
信号源模块可以提供简易的低频信号，包括正弦波、三角波和方波几种波形，输出频率范围在几十赫兹到几百千赫之间。
简易信号源主要是为数字、模拟电路的实验提供激励信号，使实验台在没有外接信号源的条件下可以完成简单的调试工作。
同样，也可以由学生设计一个自制的信号源代替它，这也是模拟电子技术实验的题目之一。
图4ETCEE-100实验箱的信号源板
（3）、数字电路调试板
数字电路调试板，提供了数字电子技术实验箱通常提供的一些资源，如开关量输入、开关量输出和7段LED数码管显示等。
在需要这些基本的数字电路资源的时候，可以配接该模板。
图5ETCEE-100实验箱的数字电路调试板
（4）、单片机开发板
单片机开发板的核心是C8051F020单片机本身，供电、时钟和编程下载的功能已经包含其中。
板上还包括一块LCD液晶显示控制器和12个键的小键盘，作为简单的人机接口硬件已经够用了。
单片机的大部分引脚信号可以通过JA和JB接口连接到实验台上，可与其他位置的电路板配合使用，构成一个复杂的系统。
图6ETCEE-100实验箱的单片机开发板
（5）、面包板
与传统电子技术实验箱类似，本平台也配有一个基于面包板的模块，一块面积适中的面包板可以作为搭接简单实验电路的区域，通过JA、JB接口可以获得电源，并与平台上的其他信号连接。
图7ETCEE-100实验箱的面包板
（6）、网孔板
本实验台最具特点的是配有大小适中的网孔板，可以方便地插接到实验台上，通过JA、JB接口可以获得电源及平台上的其他信号。
这种在网孔板上焊接自己设计电路的形式，是在本实验台上完成实验的主要方式。
根据实际需要，网孔板可以有多种规格，适应不同电路规模的需要，对于一般的实验，一个插接位置的网孔板基本够用了。
图8ETCEE-100实验箱的网孔板
二、ETCEE-100电子技术实验台使用注意事项
本实验台的主要作用是提供电源、公共输入输出信号，完成电路之间的连接，因此结构简单，容易使用，只要规划合理，定义明确，接线仔细，就能够方便地完成各种各样的实验。
下面就如何正确使用本实验台的问题加以说明，并提出一些建议，供使用者参考。
1、实验板的插拔
出于成本和使用面积的考虑，本实验台上所有模板接口（JA、JB、JC和JD）均采用的双排插针连接方式，插针虽然比较结实牢靠，可以反复插拔，但由于插针不是封装在一个塑料结构件中的，容易弯曲变形，因此要求板子要整体竖直插拔，不要出现一侧（或一端）拔出，另一侧（或一端）不动的情况。
另外，在插入模板时，要检查模板插头和实验台上插座的位置，切实对齐后再向下用力插牢，以免将插针弄断弄弯。
插接错位，不仅容易造成插接件损坏，更可能因信号线错接，导致电路无法正常工作，甚至烧毁芯片及元器件。
2、接口信号的定义
除电源、地线、复位和时钟等部分引脚已经有了明确定义之外，其他大多数引脚信号都可以由用户自己定义使用。
比如一些通用（General）的信号可以定义在JA接口的G00至G13引脚；模拟输入（Analog）可以定义在JB接口的AN00至AN07引脚，数字开关量（Input-Output）信号定义在JB接口的IO00至IO13引脚，尽量按信号的性质安排引脚位置，比较规范且容易记忆。
由于在本平台上同时可能存在多块模板，每个模板都可能要占用一些接口引脚，因此在定义新功能信号时应认真查看已用引脚，不要出现重复定义。
一旦出现重复信号定义，造成两个信号短路，轻则使电路不能正常工作，重则烧毁电路，尤其对逻辑电平不匹配或两个输出型信号短路的情况，更容易造成硬件的损坏。
3、在制作实验板时，应注意焊接的质量，特别是在焊接涉及母板接口的电路时，应保证导线顺直无分叉（对多股导线而言），导线裸露部分长短适中，焊点干净整洁，锡量合适，避免出现相邻焊点的短路。
4、电路板初次加电前，应认真检查，不要有侥幸心理。
那种先试一下再说的心态，常常会造成电路的损坏，当看到冒烟、闻到异味、听到爆裂声时已追悔莫及。
初次加电时，手不要离开电源开关，注意观察，一旦发现异常，应及时断电，没有找到问题根源，不要再次强行上电。
标准的外接电源及随机配套的电源模块都有直流输出短路保护，一旦出现电流过载会自动断开电源输出，因此发现开电后电源指示灯不亮，应考虑是否存在电源短路问题。
5、本实验台的插接区共有九个，分为上、中、下三行，其中JA接口的各个引脚是全板连通的，而JB接口的引脚是每行连通的，设计为分行连通的目的就是要避免一些信号（弱信号易受到干扰，强信号已干扰别人）因在整个母板上连通，走线过长，产生互扰，影响电路的设计指标。
因此应尽量把关系密切的模板安排在同一行，减少不必要的行间短接。
由于本实验台右上角的模拟信号引出引入端子的信号引自JB接口，因此在缺省条件下（无相应的行间短接），该端子排的三个信号AN00、AN01和AN02只与最上排的JB的对应信号线连接。
如下面模板的这三个信号需要引至右上端接线排，请注意短接JP1、JP2上相应的位置。
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