任務二　工程車指示燈

【任務描述】

生活中，有些專業的工程車在車的尾部有安全提示燈閃爍（例如道路維修檢測車的左右箭頭指示），如圖1-51所示。要求學生通過查閱資料，了解電路原理圖中各種集成電路管腳功能、電子元器件的應用原理，能夠分析原理圖的工作原理，掌握電路板焊接技術、電路檢測與調試。

【計劃與實施】

1.完成任務單，見表1-10。

2.根據任務原理圖，遵循焊接工藝完成萬能板焊接。

3.萬能板焊接完畢后，按照表1-11完成調試。

【任務資訊】

一、工程車指示燈任務實物圖及輸出波形

如圖1-52所示，所有元件安裝在萬能板（一種用于實驗的電路板，有焊盤，一般是獨立焊盤，沒有連線）上，通過焊錫或導線進行線路連接。電源正極引出一根紅線，負極引出一根藍線，以便外接直流5V電源。

二、工程車指示燈任務原理圖

工程車指示燈任務原理圖如圖1-53所示。

如圖1-53所示，集成電路U1的1組施密特觸發反相器和電位器RP、電解電容C1構成多諧振蕩電路，振蕩頻率與RP、C1容量的乘積比例相關，調整二者的值可改變輸出方波的頻率。晶體三極管Q1在本電路起到電子開關的作用，控制LED的亮、滅。當U1-2腳輸出的方波為高電平時，Q1飽和導通，LED亮；當U1-2腳輸出的方波為低電平時，Q1截止，LED滅。R1、R2為限流電阻。

三、集成電路74LS14

集成電路74LS14是六施密特觸發反相器，是數字集成電路，在介紹該芯片前，讓我們先了解一下數字電路和門電路。

1.數字電路和模擬電路

模擬信號是關于時間的函數，是一個連續變化的量，比如語音信號、溫度信號。在一個信號處理中，信號的采集，信號的恢復都是模擬信號。

數字信號則是離散的量。在一個信號處理中，中間部分信號的處理可以是數字處理。在數字信號中只有兩種狀態，分別用“0”和“1”表示，代表“通、斷”“真、假”及“高電平、低電平”。

2.數字電路的高電平和低電平

數字電路的高、低電平是以模擬信號為基礎定義的。但是，數字電路的高電平并不等同于電源電壓，低電平也不等同于0V，實際上是有一定的電壓范圍。

數字電路基本上分TTL和CMOS電路兩種，二者的門限電壓不同，具體定義見表1-12。

3.數字電路中的門電路

實現基本和常用邏輯運算的電子電路，叫邏輯門電路。最基本的邏輯關系是與、或、非，最基本的邏輯門是與門、或門和非門。

實現“與”運算的叫與門，實現“或”運算的叫或門，實現“非”運算的叫非門，也叫作反相器等。

（1）“與”運算　“與”邏輯關系是指當決定某事件的條件全部具備時，該事件才發生。

邏輯表達式：Y=A·B

“與”邏輯運算關系原理見圖1-54，設：開關斷開、燈不亮用邏輯 “0”表示，開關閉合、燈亮用邏輯“1”表示。“與”邏輯關系見表1-13。

（2）“或”運算　“或”邏輯關系是指當決定某事件的條件之一具備時，該事件就發生。

邏輯表達式：Y = A + B

“或”邏輯運算關系原理見圖1-55，“或”邏輯關系表見表1-14。

（3）“非”運算　“非”邏輯關系是相反事件。

邏輯表達式：Y=

“非”邏輯運算關系原理見圖1-56，“非”邏輯關系表見表1-15。

4.集成電路74LS14的管腳圖、內部結構圖及邏輯功能表

集成電路74LS14的內部結構管腳圖如圖1-57 所示，邏輯功能如表1-16所示。

如圖1-57所示，集成電路74LS14的14腳VCC為電源正極輸入，7腳GND為電源負極輸入，包括6個反相器（或者非門）。

集成電路74LS14在電路中的作用：一組反相器同電位器RP和電容C1構成自激振蕩回路，假設初始狀態U1的1腳為低電平，則2腳輸出高電平，這時，2腳通過RP向電容C1充電，C1電壓升高，當電壓高過“1”的閾值電壓時，電平翻轉，2腳輸出高電平，1腳為低電平，則此時，電容開始對經RP對2腳放電，1腳電壓降低，當小于低電平的閾值電壓時，電平再次翻轉，如此反復循環，形成自激振蕩。

四、焊接技術

1.PCB（印制電路板）

PCB（ Printed Circuit Board），中文名稱為印制電路板，又稱印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的載體。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板，如圖1-58所示。

PCB分單層板、雙層板和多層板。當電路比較復雜，信號信較多，一般采用多層板設計，如計算機主板一般為8～10層。如圖1-58（a）所示PCB為雙層板，圖示為頂層信號層，絕緣基板上面有信號線、絲印、焊盤等，信號線為導電銅箔，外層覆蓋絕緣綠油。多層板包含多個信號層，所有信號層壓疊在一起，層與層之間通過導電過孔連接信號。

2.手工焊接的工具及要求

（1）焊料　焊錫是電子產品焊接采用的主要焊料。焊錫如圖1-59（a）所示。焊錫是在易熔金屬錫中加入一定比例的鉛和少量其他金屬制成的，其熔點低、流動性好、對元器件和導線的附著力強、機械強度高、導電性好、不易氧化、抗腐蝕性好，并且焊點光亮美觀。

（2）助焊劑　助焊劑可分為無機助焊劑、有機助焊劑和樹脂助焊劑，它能溶解去除金屬表面的氧化物，并在焊接加熱時包圍金屬的表面，使之和空氣隔絕，防止金屬在加熱時氧化，另外還能降低焊錫的表面張力，有利于焊錫的濕潤。松香是焊接時采用的主要助焊劑，松香如圖1-59（b）所示。

（3）電烙鐵　電烙鐵實物如圖1-60所示。

烙鐵使用注意事項：

① 手工焊接使用的電烙鐵需帶防靜電接地線，焊接時接地線必須可靠接地，防靜電恒溫電烙鐵插頭的接地端必須可靠接交流電源保護地。

② 烙鐵使用時，溫度不應長時間超過400℃，正常370℃以下為宜。烙鐵頭不能磕碰，手柄中的發熱芯，很容易因為敲擊而碎裂。

③ 烙鐵頭不要接觸到塑料、潤滑油、橡膠等化合物。使用的錫絲也需要一定的純度，雜質大的錫絲對焊接效果的影響很大。

④ 烙鐵頭的大小與熱容量成正比，在實際的維修中，“刀頭”（K型）烙鐵較常用。如果焊接CPU針等細小的部分，則多選用“圓錐形”烙鐵。總之，烙鐵頭的尺寸以不影響周邊的元器件為標準，以提高焊接效率。

⑤ 應該調整到合適的溫度，根據不同的工作要求、特點調整電烙鐵的溫度；選擇盡可能低之溫度[如一些塑膠件、薄膜電容等溫度敏感元件的溫度選在200～250℃；一般元器件可選在（300±50）℃；工藝指引有規定的按工藝要求進行]。

⑥ 打開電源開關時要給電烙鐵預熱至溫度穩定后（發熱器指示燈不斷閃亮）方可進行焊接；在拆焊過程中，注意保護周邊元器件的安全。

⑦ 及時清理烙鐵頭，防止因為氧化物和碳化物損害烙鐵頭而導致焊接不良，定時給烙鐵上錫。如果烙鐵頭變形受損或衍生重銹不上錫時，必須替換新的。

⑧ 烙鐵不用的時候應當及時關閉電源，防止因長時間的空燒損壞烙鐵頭。

⑨ 烙鐵放入烙鐵支架后應能保持穩定、無下垂趨勢，護圈能罩住烙鐵的全部發熱部位。支架上的清潔海綿加適量清水，使海綿濕潤不滴水為宜。

（4）烙鐵使用步驟及方法

使用步驟：

a.將電源開關切換至ON位置。

b.調整溫度調整鈕至200℃，待顯示屏上所顯示的溫度穩定后，再調至所需的工作溫度，待顯示溫度基本穩定后可以開始使用。

焊接五步法：焊接五步法如圖1-61所示。

① 準備。準備好焊錫絲和烙鐵。此時特別強調的是烙鐵頭部要保持干凈，即可以沾上焊錫（俗稱吃錫）。

② 加熱焊件。將烙鐵接觸焊接點，注意首先要保持烙鐵加熱焊件各部分，例如印制板上引線和焊盤都使之受熱，其次要注意讓烙鐵頭的扁平部分（較大部分）接觸熱容量較大的焊件，烙鐵頭的側面或邊緣部分接觸熱容量較小的焊件，以保持焊件均勻受熱。

③ 熔化焊料。當焊件加熱到能熔化焊料的溫度后將焊絲置于焊點，焊料開始熔化并潤濕焊點。

④ 移開焊錫。當熔化一定量的焊錫后將焊錫絲移開。

⑤ 移開烙鐵。當焊錫完全潤濕焊點后移開烙鐵，注意移開烙鐵的方向應該是大致45°的方向。

（5）焊點要求　對焊點的質量要求，應該包括電氣接觸良好、機械接觸牢固和外表美觀三個方面，保證焊點質量最關鍵的一點，就是必須避免虛焊。虛焊是指焊料與被焊物表面沒有形成合金結構，只是簡單地依附在被焊金屬的表面上，虛焊會導致電路工作不穩定或不正常。

① 焊點虛焊現象。虛焊現象如圖1-62所示。

焊接時預熱一定要充分，烙鐵頭應置于引線和印制板的交接處進行預熱。圖1-62（a）為元件引線預熱不足引起，圖1-62（b）為印制板預熱不足引起。

② 典型焊點的外觀。典型焊點如圖1-63所示。

典型焊點的共同特點如下。

a.外形以焊接導線為中心，勻稱、成裙形拉開。

b.焊料的連接呈半弓形凹面，焊料與焊件交界處平滑，接觸角盡可能小。

c.表面有光澤且平滑。

d.無裂紋、針孔、夾渣。

焊點的外觀檢查除用目測（或借助放大鏡、顯微鏡觀測）焊點是否合乎上述標準以外，還包括以下幾個方面焊接質量的檢查：漏焊；焊料拉尖；焊料引起導線間短路（即“橋接”）；導線及元器件絕緣的損傷；布線整形；焊料飛濺。檢查時，除目測外，還要用指觸、鑷子點撥動、拉線等辦法檢查有無導線斷線、焊盤剝離等缺陷。

【任務評估】

1.掌握電路原理。

2.掌握焊接步驟。

3.掌握電烙鐵的使用方法。

4.掌握數字萬用表的電阻、三極管及直流電壓測試方法。

5.掌握電路的檢測方法。