一种模块化电子技术综合应用实验箱的制作方法

本发明涉及电子技术教学实验设备领域，尤其涉及一种模拟电子技术、数字电子技术综合应用实验设备。

背景技术：

电子技术实验是电子类学科实验实践教学环节中一个重要组成部分，实验课程离不开各种实验装置和实验箱，但目前大量用于高等院校电子类课程实践教学环节的各种电子电路实验箱，均不同程度存在功能单一，设计性和综合性实验体现不足，实验内容虽然模块化，但是模块功能独立，不能体现电路之间的关联性；有的实验箱采用开放式设计，比如过多的放置面包板、芯片座，使得实验内容设置无章可循；有的实验内容太过于受限制，实验模块不够丰富，不能灵活扩展等问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实验箱发明提供一种具有丰富实验内容设置，符合基础实验与综合实验合理结合，实验模块化设置，总线连接结构，箱体功能化、单元分拆存储模式，配备简单测试设备、多种电源、信号源等辅助实验功能的电子线路综合实验箱。电子技术实验箱特点是：模块化、可升级化和电路开放化等，充分满足实验内容设置的设计性和综合性。

本发明的技术方案是：一种基于模块化设置、总线技术、箱体功能化、单元分拆存储模式的电子线路综合实验箱。其特征在于，包括功能化箱体、安装在箱体上的基板、实验功能模块板。基板分为辅助功能区域和实验模块安装区域两部分。在辅助功能区域集成了电源应用模块、脉冲信号发生器、译码显示模块、逻辑电平测量模块、逻辑电平输出模块、音频信号输入输出模块、单圈电位器、多圈电位器等。实验模块安装区域采用总线连接方式，独立实验单元以模块形式分别用铜质香蕉头安装实验扩展区，实验板扩展区分割成六块，可同时安装六块实验模块，模块之间可通过总线互联互通，组合生成实验系统，完成综合性实验，设计性实验。实验箱体为铝合金结构，箱体左、右侧面嵌入式安装有两组综合实验组件，分别完成模拟电路综合、设计实验；数字电路综合、设计实验。每个综合实验由三到四块独立实验板嵌入箱体中的插槽，依据信号性质选用导线连接而成，每块实验板拔出，按在基板上都可以单独进行实验、测试，插回箱体与其余模板组成系统，完成某方面系统功能。箱体中间部分用于存储嵌套、叠落在一起的实验扩展板。

进一步地，基板与箱体在靠近箱盖顶部位置用两块合页连接，基板上各组成部分的排放位置是：基板分为辅助功能区域和实验模块安装区域两部分。辅助功能区第一层从左至右依次为可变电阻区、译码器显示区、电源接入区以及音频信号输入、输出区。辅助功能区第二层从左至右依次为逻辑电平测量区、逻辑电平输出区、脉冲信号发生器。实验模块安装区域采用总线连接方式，分割成六块，上下两层布局。独立实验单元以模块形式分别安装在这六块实验扩展区上，模块之间通过总线互联互通，能够生成组合实验系统，完成综合性实验，设计性实验。

进一步地，可变电阻区，位于基板第一层左边区域，由1K、10K、50K的多圈电位器、音频专用双联多圈电位器以及相对应的镀镍排针、台阶插座组成。根据实际需要用迭插头对连接到实验模块中相应位置，改变电路电阻值，或改变电路回路电压。

进一步地，译码器显示区，位于基板第一层中部区域，可变电阻区右边。译码器显示区由四组译码显示单元组成，每组显示单元分别由数码显示器、译码器芯片、代表四位二进制码的台阶插座输入端子组成。其功能用于实现十进制、十六进制数码编译、显示。

进一步地，电源接入区以及音频信号输入、输出区，位于基板第一层右边区域，电源接入区可输出+5V、-5V、+12V、-12V直流电源和两路15V30W交流电源以及公共地接入端。正电源连接红色护套插座，负电源连接绿色护套插座，公共地接入端连接黑色护套插座，交流电源连接黄色护套插座。音频信号输入端为3.5mm的标准立体声音频插口，连接实验箱内部音频功率放大电路综合实验模块，信号处理后，由两对黑色大功率栅栏式接线端子连接外部音箱，输出音频信号。

进一步地，基板第二层左边为8位逻辑电平测量区，每位逻辑电平位由发光二极管、电阻、三极管以及台阶插座组成。其功能用于检测电路输出的逻辑“1”还是逻辑“0”。

进一步地，基板第二层中间部分，8位逻辑电平测量区右侧为8位逻辑电平输出区，每位逻辑电平输出由台阶插座、拨杆开关组成。功能为输出逻辑电平“1”或“0”。

进一步地，基板第二层右边为脉冲信号发生器，其又分为连续脉冲源和单次脉冲源。连续脉冲源由波段开关、频率调节旋钮、频率输出台阶插座、发光二极管指示灯组成，能完成1Hz～20kHz连续可调脉冲信号的分段输出。单次脉冲源由按键开关、双台阶插座、双发光二极管指示灯组成，按键按下一次，从红、绿台阶插座分别产生正、负脉冲一次。

进一步地，基板上实验模块安装区域分成6块，每一小块区域对应安装一块实验扩展版。每一块扩展板安装区域设置4个定位空，实验扩展板上设置定位插头，与机板上定位空位置一致，实验扩展板利用定位孔安装在基扳上。辅助功能区域的电源、信号源采用总线方式连接到实验板安装区域，用排针传输给到实验扩展板。6块实验扩展板安装区域之间的信号传递也由相应的总线单元完成。

进一步地，实验扩展板正面印有原理图及符号，反面焊有相应元器件，需要测量，调节和观察的部分元件均布置在正面，部分实验扩展板装有锁紧式接插件，用于安装芯片。每块实验扩展板可以完成某项实验任务。

进一步地，实验扩展板正面相应的信号引入点、测试点、信号引出点以及电源接入端、接地端都分别安装有台阶插座或测试铜环，便于信号的测试连接。实验线路中存在器件选择接入的部位，设置镀镍排针、短路帽，便于器件选择连接。

进一步地，实验扩展板反面四角对称安装镀镍香蕉插头，实验扩展板依靠这四个香蕉插头与基板上定位孔连接、固定，正面四角对称安装有镀镍台阶插座，可以叠落多块实验板。这种积木式结构，用以达到实验内容扩展、补充、更换便捷的目的。另外，实验板可以多层叠落式存放，减小存放空间，便于码放整齐。

进一步地，实验扩展板能够完成的模拟电路实验有：单级放大电路设计与调测；两级放大电路调测；负反馈放大电路调测；射极跟随器电路设计；差动放大电路设计与调测；比例求和运算电路；积分与微分电路；波形发生电路调测；有源滤波器电路调测；电压比较器电路；RC正弦波振荡器电路；集成功率放大器电路测试；整流滤波与并联稳压电路；串联稳压电路设计与调测；集成稳压器调测；LC振荡器及选频放大器设计调测；电流/电压转换电路调测；电压/频率转换电路；互补对称功率放大器设计与调测；波形变换电路设计与调测；场效应管放大电路调测。

进一步地，实验扩展板能够完成的数字电路实验有：门电路逻辑功能及测试实验；组合逻辑电路(全加器、比较器及逻辑运算)的设计实验；R-S、D、JK触发器实验；三态输出触发器、锁存器实验；时序电路测试与研究；集成计数器及寄存器实验；译码器和数据选择器实验；波形产生及单稳态触发器实验；555时基电路实验；CMOS门电路测试实验；门电路的驱动能力测试实验；TTL与CMOS相互连接实验；竞争冒险实验；触发器应用实验；寄存器及其应用实验；计数器MSI芯片的应用；时序电路应用实验；顺序脉冲和脉冲分配器电路；施密特触发器及其应用实验；单稳态触发器及其应用实验；多路模拟开关及其应用实验；数字定时器实验；D/A、A/D转换器实验。

进一步地，实验箱体为铝合金结构，内部分成左、中、右三部分，分别用隔断分开。实验箱体左边部分配置数字电路综合实验“数字抢答器设计与测试”，此实验由“时钟脉冲发生器”、“任意进制计数器设计”、“智能抢答器控制电路设计”三套实验模块组成，以前后纵向形式嵌入箱体中的卡槽中，实验板之的数据信号、电源供给等通过连接卡槽的总线传输，卡槽有总线连接基板上的显示译码器部分。

进一步地，实验箱体右边部分配置模拟电路综合实验“音频功率放大器”，此实验由“蓝牙技术与音频接收”、“音调控制器与音频功率放大器”、“线性直流电源设计”三套实验模块组成，以前后纵向形式嵌入箱体中的卡槽中，实验板之的数据信号、电源供给等通过连接卡槽的总线传输，卡槽有总线连接基板上电位器以及电平显示器，实现音调、音量控制，电平显示。音频信号送至基板上音频输出端子，再接扬声器输出声音。

进一步地，实验箱体中间又分前后两部分，前部安装15V，30W多绕组的交流变压器、可恢复保险盒，实验箱体外电源总开关、电源插座。后半部分，存放嵌套、叠落在一起的实验扩展板。

本发明是一种模块化、总线连接、箱体抽拉式存储结构的电子线路综合实验箱，与现有技术相比，有以下有益效果：实验箱采用模块化扩展式结构，使实验更加灵活，功能升级更加容易，叠落积木式结构，实验板可以多层存放，减小存放空间，便于码放整齐；采用总线式连接，使得实验电路模块间连接统一、规范，便于新实验电路板开发补充；箱体功能化，箱体抽拉式存储结构，一方面适用于综合电路设计，便于相关模块间连接成完整的实验系统，另一方面，有效的利用实验箱空间，存储实验模块，节省宝贵的实验室空间。实验基板辅助功能区安排显示、调节、测试、信号源等设备功能，可以满足模拟电路实验、数字电路实验的基本需要；实验内容丰富，基础实验与综合实验合理结合；模块化、可升级化和电路开放化等，充分满足实验内容设置的设计性和综合性。

本发明包括功能化箱体、安装在箱体上的基板、实验功能模块板。主要特点：1、在辅助功能区域集成了电源应用模块、脉冲信号发生器、译码显示模块、逻辑电平测量模块、逻辑电平输出模块、音频信号输入输出模块、单圈电位器、多圈电位器等。这些部件为实验提供必要的信号和测试条件。2、实验模块安装区域采用总线连接方式，独立实验单元以可更换实验内容的模块形式，用铜质香蕉头安装实验扩展区，实验板扩展区分割成六块，可同时安装六块实验模块。3、实验模块之间可通过总线互联互通，组合成实验系统，完成综合性实验，设计性实验。4、实验箱体为铝合金结构，箱体左、右侧面嵌入式安装有两组综合实验组件，分别完成模拟、数字电路综合设计实验。每个综合实验由三到四块独立实验板嵌入箱体中的插槽，依据信号性质选用导线连接。每块实验板拔出，按在箱体基板上都可以单独完成实验项目，插回箱体与其余模板组成系统，完成某方面系统功能。5、箱体中间部分用于存储嵌套、叠落在一起的实验扩展板。

附图说明

图1、图2是本发明具体实施例结构示意图。

下面结合附图对本发明的具体实施例作进一步详细说明。

具体实施方式

如图1所示，模块化电子技术综合应用实验箱，包括箱体1、安装在箱体1上的基板2、实验扩展板3；基板2与箱体1在靠近箱盖部位用两块合页连接，基板分为辅助功能区域和实验模块安装区域两部分。辅助功能区第一层从左至右依次为可变电阻区4、译码器显示区5、电源输出区以及音频信号输入、输出区6。辅助功能区第二层从左至右依次为逻辑电平测试区7、逻辑电平输出区8、连续可调脉冲信号9、单脉冲信号发生器10。实验模块安装区域分割成六块实验扩展区，安装实验扩展板3。总线排针组11、12起到信号连接、电源传输的作用。

如图2所示，箱体1背面安装电源总开关13，交流电源接入插座14。箱体内部分成左、中、右三部分，分别用隔断分开。实验箱体左边部分15配置数字电路综合实验“数字抢答器设计与测试”，此实验由“时钟脉冲发生器”、“任意进制计数器设计”、“智能抢答器控制电路设计”三套实验模块组成。实验箱体右边部分16配置模拟电路综合实验“音频功率放大器”，此实验由“蓝牙技术与音频接收”、“音调控制器与音频功率放大器”、“线性直流电源设计”三套实验模块组成。实验箱体中间又分前后两部分，前部安装双路15V，30W多绕组交流变压器17、可恢复保险盒18，与实验箱体外电源总开关、电源插座相连，后半部为存储区19，存放嵌套、叠落在一起的实验扩展板。

可变电阻区4，位于基板第一层左边区域，由1K、10K、50K的多圈电位器、音频专用双联多圈电位器以及相对应的镀镍排针、台阶插座组成。根据实际需要用迭插头对连接到实验模块中相应位置，改变电路中电阻值，或改变回路电压。

译码器显示区5，位于基板第一层中部区域，可变电阻区右边，由四组译码显示单元组成，每组显示单元分别由数码显示器、译码器芯片、代表四位二进制码输入的台阶插座组成。其功能用于实现十进制、十六进制数码编译、显示。

电源输出区以及音频信号输入、输出区6，位于基板第一层右边区域，电源输出区可输出+5V、-5V、+12V、-12V直流电源和两路15V，30W交流电源以及“公共地”接入端。正电源连接红色护套插座，负电源连接绿色护套插座，“公共地”接入端连接黑色护套插座，交流电源连接黄色护套插座。音频信号输入端为3.5mm的标准立体声音频插口，连接实验箱内部音频功率放大电路综合实验模块，信号处理后，由两对黑色大功率栅栏式接线端子连接外部音箱，输出音频信号。

基板第二层左边为八位逻辑电平测试区7，每个逻辑电平测试位由发光二极管、电阻、三极管以及台阶插座组成。其功能用于检测电路输出信号为逻辑“1”还是逻辑“0”。

基板第二层中间部分，为八位逻辑电平输出区8，位于八位逻辑电平测试区右侧，每位逻辑电平输出由台阶插座、拨杆开关组成。其功能为输出逻辑电平“1”或“0”。

基板第二层右边为脉冲信号发生器9，其又分为连续脉冲源和单次脉冲源。连续脉冲源由波段开关、频率调节旋钮、频率输出台阶插座、发光二极管指示灯组成，能完成1Hz～20kHz分段连续可调脉冲信号的输出。单次脉冲源由按键开关、双台阶插座、双发光二极管指示灯组成，按键按下一次，从红、绿台阶插座分别产生正、负脉冲一次。

基板上实验模块安装区域分成六块，每一小块区域对应安装一块实验扩展版3。每一块扩展板安装区域设置四个扩展用的定位空，实验扩展板上设置定位插头，与机板上定位空位置一致，实验扩展板利用定位孔安装在基扳上。辅助功能区域的电源、信号采用总线排线单元11连接到实验板安装区域，传输到每个实验扩展板。六块实验扩展板安装区域之间的信号的传递也由相应的总线单元12完成。

实验扩展板3正面印有原理图及符号，反面焊有相应元器件，需要测量，调节和观察的部分元件均布置在正面，部分实验扩展板装有锁紧式接插件，用于安装芯片。每块实验扩展板可以完成某项实验任务。

实验扩展板3正面相应的信号引入点、测试点、信号引出点以及电源接入端、接地端都分别安装有台阶插座或测试铜环，便于信号的测试连接。电路中存在器件接入选择的部位，采用设置镀镍排针、短路帽的连接形式，便于器件选择连接。

实验扩展板3反面四角对称安装镀镍香蕉插头，实验扩展板依靠这四个香蕉插头与基板上定位孔连接、固定，正面四角对称安装有镀镍台阶插座，可以叠落多块实验板，积木式结构，已达到实验内容扩展、补充、更换便捷的目的。另外，实验板可以多层叠落式存放，减小存放空间，便于码放整齐。

实验箱体1为铝合金结构，内部分成左、中、右三部分，分别用隔断分开。实验箱体左边部分15配置数字电路综合实验“数字抢答器设计与测试”，此实验由“时钟脉冲发生器”、“任意进制计数器设计”、“智能抢答器控制电路设计”三套实验模块组成，分别以前后纵向形式嵌入箱体中的卡槽中，实验板之的数据信号、电源供给等通过连接卡槽的总线传输，卡槽有总线连接基板上的显示译码器部分。

实验箱体右边部分16配置模拟电路综合实验“音频功率放大器”，此实验由“蓝牙技术与音频接收”、“音调控制器与音频功率放大器”、“线性直流电源设计”三套实验模块组成，分别以前后纵向形式嵌入箱体中的卡槽中，实验板之的数据信号、电源供给等通过连接卡槽的总线传输，卡槽有总线连接基板上电位器以及电平显示器，实现音调、音量控制，电平显示。

实验箱体中间17又分前后两部分，前部安装双路15V，30W多绕组输出方式的交流变压器、可恢复保险盒，与实验箱体外电源总开关、电源插座相连。后半部分，存放嵌套、叠落在一起的实验扩展板。