微型電子電路實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)

朱名強(qiáng) 藍(lán)日衛(wèi) 馬耀名 梁飄 唐小華 盧世奎

摘要：本文設(shè)計(jì)了一種微型電子電路實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置采用模塊化設(shè)計(jì)思想，由固定的電源模塊和可動(dòng)的電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成。電源模塊提供電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K所需的電源，實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的每一個(gè)元件的引腳通過2根排針引出，設(shè)計(jì)有多組電源，實(shí)驗(yàn)時(shí)，用排線將要連接的兩引腳的排針連接即可。使用該裝置更利于進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)，提高學(xué)生動(dòng)手操作能力。

關(guān)鍵詞：電子電路；實(shí)驗(yàn)裝置；模塊化

中圖分類號(hào)：G642.423 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2018）17-0279-02

一、引言

目前，在學(xué)校進(jìn)行《數(shù)字電子技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》和《電路》等電子類課程的教學(xué)中，為了給學(xué)生增強(qiáng)認(rèn)識(shí)和理解，都要利用一些實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)踐教學(xué)，這些設(shè)備主要有數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱、模擬電路實(shí)驗(yàn)箱、電工電子實(shí)驗(yàn)裝置等，這些設(shè)備一般可滿足課程的實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)教學(xué)需要，但還存在著不足之處，具體體現(xiàn)為：體積過大、成本過高，不易攜帶，而且學(xué)生難購買得起，影響學(xué)生課余時(shí)間自主實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)時(shí)找元件花費(fèi)過多時(shí)間，效率不高；一部分電路損壞可能影響整臺(tái)設(shè)備的正常工作；用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，同一實(shí)驗(yàn)裝置上不用到的設(shè)備易被學(xué)生破壞；開放性、擴(kuò)展性與靈活性不夠強(qiáng)。本文設(shè)計(jì)了一種模塊化積木式微型電子電路實(shí)驗(yàn)裝置，以解決現(xiàn)有設(shè)備存在的不足。同時(shí)，使用該裝置更利于進(jìn)行項(xiàng)目教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生動(dòng)手操作能力。

二、實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)

如圖1所示為實(shí)驗(yàn)裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖，從圖中可知，該實(shí)驗(yàn)裝置包括絕緣外殼7、電源模塊1和電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K6，其中，電源模塊1為固定部分，電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K6為可動(dòng)部分；絕緣外殼7為長方體，密封式，有良好的防塵作用。在絕緣外殼7上的一側(cè)設(shè)置有電源模塊1，它包括電源輸入模塊2、DC5V電壓模塊3、DC±12V電壓模塊4、AC220V電壓模塊5。電源輸入模塊2還包括電源指示燈、電源保護(hù)電路、220V輸入接口等。DC5V電壓模塊3還包括5V開關(guān)、5V指示燈、DC5V電路、DC5V輸出接口等。DC±12V電壓模塊4還包括12V開關(guān)、12V指示燈、DC±12V電路、DC±12V輸出接口等。電源模塊1通過螺釘固定在絕緣外殼7一側(cè)的上面，電源模塊1的內(nèi)側(cè)面為各電源、開關(guān)和指示燈等的連線路。電源模塊1和電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K6之間留有空隙，以利于散熱。電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K6主要為《數(shù)字電子技術(shù)》、《模擬電子技術(shù)》和《電路》等電子類課程的實(shí)驗(yàn)?zāi)K。電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K6設(shè)置成可拆卸替換的可動(dòng)部分，是開放式、插接式的積木式模塊?？梢允敲恳荒K一種功能的電路，兩塊以上的模塊構(gòu)成各種復(fù)合電路。實(shí)驗(yàn)?zāi)K6通過螺釘與絕緣外殼7固定連接，組成一個(gè)整體。

如圖2所示為實(shí)驗(yàn)裝置以譯碼顯示電路為例的結(jié)構(gòu)示意圖，在圖中，以CD4511譯碼顯示電路模塊為例實(shí)施的實(shí)驗(yàn)?zāi)K6。在CD4511譯碼顯示電路電路模塊中的每一個(gè)元件都由相應(yīng)的排針引出，每一個(gè)引腳一般都由兩根排針引出，因部分電路需接到兩處，或者排針壞時(shí)可替換。有5組電源的排針引出，電源的數(shù)量和引出排針可以根據(jù)實(shí)際電路需要設(shè)計(jì)。圖2中僅為譯碼顯示電路的設(shè)計(jì)圖，其他電路可參考此設(shè)計(jì)。

如圖3所示為CD4511譯碼顯示電路原理圖，將圖2結(jié)合圖3一起來看，此時(shí)的實(shí)驗(yàn)?zāi)K6就是CD4511譯碼顯示電路模塊。做實(shí)驗(yàn)時(shí)，把圖2的CD4511譯碼顯示電路模塊，通過連線按圖3所示的原理圖接線即可。其中圖2中的一個(gè)小方格為排針，與圖3中連線上的黑色圓點(diǎn)對(duì)應(yīng)；電路中每一個(gè)元件的引腳都由相應(yīng)的排針引出，每一個(gè)引腳一般都由兩根排針引出。如圖2中的電阻對(duì)應(yīng)圖3中的電阻R1，在電阻R1的兩端分別設(shè)有兩個(gè)小方格，即用于與線連接的兩支排針，該排針與圖3中電阻R1兩端的黑點(diǎn)對(duì)應(yīng)，電阻R1的一端用一根連線通過排針與地GND連接，同理，另一端也通用一根連線通過排針與數(shù)碼顯示器的接地腳連接即可。各開關(guān)SW1～SW4與+5V電源、地GND和CD4511譯碼顯示電路的連接同理可推。在接線時(shí)，用排線將對(duì)應(yīng)兩引腳的排針連接即可，最后再連接到圖1的電源模塊1相應(yīng)的電源。

實(shí)驗(yàn)完畢，便可將圖2的CD4511譯碼顯示電路模塊拆卸收起來放好。這種設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置，利于學(xué)生熟悉內(nèi)部電路，益于鍛煉學(xué)生動(dòng)手操作能力。由于是由排針引出元件引腳，元件間電路連接未確定，這樣具有更強(qiáng)的開放性、擴(kuò)展性與靈活性。采用模塊化設(shè)計(jì)，準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)方便且效率高，維修維護(hù)方便，模塊間互不影響。實(shí)驗(yàn)時(shí)，沒有多余的模塊，也就對(duì)別的實(shí)驗(yàn)?zāi)K沒什么影響，利于保護(hù)實(shí)驗(yàn)?zāi)K電路。

三、實(shí)驗(yàn)裝置的作用

1.促進(jìn)教學(xué)模式和教學(xué)方法的改革，通過本實(shí)驗(yàn)裝置，益于采用項(xiàng)目導(dǎo)向和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行教學(xué)。

2.成本低、體積小，學(xué)生易購買得起本實(shí)驗(yàn)裝置，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，可更好提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力；若學(xué)生沒有購買，也更容易借來使用。

3.實(shí)驗(yàn)裝置模塊電路設(shè)計(jì)是開放的，更有利于提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力，可強(qiáng)化其實(shí)踐能力的培養(yǎng)。

4.實(shí)驗(yàn)裝置元件可長期重復(fù)使用，不易被破壞，極大節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本。

5.實(shí)驗(yàn)裝置易于生產(chǎn)，有電子類課程的學(xué)校都可開發(fā)，然后自己制作，因此具有易于推廣的特點(diǎn)。

四、結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了一種微型電子電路實(shí)驗(yàn)裝置，采用模塊化、積木式的設(shè)計(jì)思想，該裝置由電源模塊和可動(dòng)的電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K組成，電源模塊提供電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K所需的電源，電子電路實(shí)驗(yàn)?zāi)K根據(jù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容確定，實(shí)驗(yàn)?zāi)K中的每一個(gè)元件的引腳通過2根排針引出。該實(shí)驗(yàn)裝置具有體積小、成本低、不易被破壞、節(jié)約實(shí)驗(yàn)成本、方便管理等特點(diǎn)，解決現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)裝置存在的問題，這樣更利于采用項(xiàng)目導(dǎo)向和任務(wù)驅(qū)動(dòng)法進(jìn)行教學(xué)，增強(qiáng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)習(xí)效果。

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