劳动技术初中电子_初中劳动技术_北京版

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绿色印刷产品
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扉页.indd 4 2013-7-16 15:50:45目 录
第 1单元 电路与电子元器件 1
第一节 认识电路 1
第二节 常用电子元器件 7
第三节 技术实践—制作LED小台灯 17
第 2单元 常用电路 25
第一节 放大电路 25
第二节 开关电路 35
第三节 振荡电路 44
第 3单元 电子控制电路 49
第一节 传感器 49
第二节 磁控电路 54
第三节 声控电路 56
第四节 光控电路 61
第 4单元 集成电路 67
第一节 双声道小音箱 67
第二节 LED调光小台灯 73
第 5单元 单片机 79
第一节 认识Arduino单片机 79
第二节 Arduino单片机实验 83
第三节 智能寻迹车 94
附 录 Arduino语法参考 103第 1 单元
电路与电子元器件
我们身边随处可见各种电子产品，如电视机、洗衣机、计算机、MP3、
手机等。这些电子产品改变了我们的生活，它们的设计和制造都要用到电子
技术。
本章是电子技术的基础篇，主要学习电路及常用电子元器件的基础知识和
电子制作的基本技术。
图1-0-1 电子产品
第一节 认识电路
学习电子技术，从认识电路开始。
一、什么是电路
小实验—手电筒是如何发光的？
探究1 拆卸手电筒，观察它的主要组成部件。
拧开手电筒，通过拆卸、观察，我们发现手电筒的主要组成部件有塑料筒
身、小电珠、电池、弹簧、按键、金属片以及灯罩等。
认识电路 1第 1 单元
电路与电子元器件
我们身边随处可见各种电子产品，如电视机、洗衣机、计算机、MP3、
手机等。这些电子产品改变了我们的生活，它们的设计和制造都要用到电子
技术。
本章是电子技术的基础篇，主要学习电路及常用电子元器件的基础知识和
电子制作的基本技术。
图1-0-1 电子产品
第一节 认识电路
学习电子技术，从认识电路开始。
一、什么是电路
小实验—手电筒是如何发光的？
探究1 拆卸手电筒，观察它的主要组成部件。
拧开手电筒，通过拆卸、观察，我们发现手电筒的主要组成部件有塑料筒
身、小电珠、电池、弹簧、按键、金属片以及灯罩等。
认识电路 1探究3 哪些情况导致电筒不发光？分析问题并列出原因。
图1-1-1 手电筒及其主要部件
探究2 手电筒是如何发光的?
第一步：将拆卸后的手电筒组装复原。
在手电筒电路中，各部分连接成闭合回路，电路正常导通。这种状态称为
第二步：闭合按键开关，观察手电筒的发光情况。
通路。电路因某处断开（如开关未闭合）而无电流流过，这种状态称为断路，
第三步：卸下灯罩、电池，观察手电筒内部结构，以及电池、小电珠、按
又称开路。电路中电流不流经用电器（如小电珠），直接从电源一端流向另一
键的连接关系。
端，这种状态称为短路。短路现象会损坏电源和电器，甚至造成严重的后果，
必须避免。
小电珠 金属片
按键
二、什么是电路图
为了科学研究、学习、交流的需要，人们制定了一整套用于电子技术的图
弹簧
形和符号，如：
表示导线。
表示白炽灯泡，符号“L”。
电池
灯罩 塑料筒身 表示开关，符号“S”。
表示电源，竖长线是正极，符号“GB”。
图1-1-2 手电筒结构剖面示意图
使用这些符号，手电筒的电路可用图1-1-4表示。
手电筒内的小电珠、电池是通过按键、
弹簧和金属片串接在一起的。闭合按键开
S L
关，手电筒发光。
小电珠 开关
如果用线段表示金属片，则手电筒内小
电珠、电池、开关的连接方式可用图1-1-3
GB
表示。
电池
像这样用导体（金属片、弹簧）将用电器
图1-1-4 手电筒电路图
（小电珠）、电源（电池）、开关（按键）连
接在一起组成的电流通路就是电路。 图1-1-3 手电筒主要部件的连接 这种用各种电路符号组成的图形称为电路原理图，简称电路图。
2 电路与电子元器件 认识电路 3探究3 哪些情况导致电筒不发光？分析问题并列出原因。
图1-1-1 手电筒及其主要部件
探究2 手电筒是如何发光的?
第一步：将拆卸后的手电筒组装复原。
在手电筒电路中，各部分连接成闭合回路，电路正常导通。这种状态称为
第二步：闭合按键开关，观察手电筒的发光情况。
通路。电路因某处断开（如开关未闭合）而无电流流过，这种状态称为断路，
第三步：卸下灯罩、电池，观察手电筒内部结构，以及电池、小电珠、按
又称开路。电路中电流不流经用电器（如小电珠），直接从电源一端流向另一
键的连接关系。
端，这种状态称为短路。短路现象会损坏电源和电器，甚至造成严重的后果，
必须避免。
小电珠 金属片
按键
二、什么是电路图
为了科学研究、学习、交流的需要，人们制定了一整套用于电子技术的图
弹簧
形和符号，如：
表示导线。
表示白炽灯泡，符号“L”。
电池
灯罩 塑料筒身 表示开关，符号“S”。
表示电源，竖长线是正极，符号“GB”。
图1-1-2 手电筒结构剖面示意图
使用这些符号，手电筒的电路可用图1-1-4表示。
手电筒内的小电珠、电池是通过按键、
弹簧和金属片串接在一起的。闭合按键开
S L
关，手电筒发光。
小电珠 开关
如果用线段表示金属片，则手电筒内小
电珠、电池、开关的连接方式可用图1-1-3
GB
表示。
电池
像这样用导体（金属片、弹簧）将用电器
图1-1-4 手电筒电路图
（小电珠）、电源（电池）、开关（按键）连
接在一起组成的电流通路就是电路。 图1-1-3 手电筒主要部件的连接 这种用各种电路符号组成的图形称为电路原理图，简称电路图。
2 电路与电子元器件 认识电路 3三、课堂实验—小电珠发光电路
实验用材料见表1-1-1。
S S
L 1 L 2
表1-1-1 实验材料表 1 2
名称 规格与数量 名称 规格与数量
（a）电路图 （b）面包板搭接的实验电路
小电珠 2只 开关 1×2 3只
图1-1-7 小电珠串联电路
电池盒 3V 电池 5号2节
第三步
面包板 迷你型 导线 面包板专用 按图1-1-8搭接电路。先闭合开关S ，再分别闭合开关S 、S ，观察L 、L
3 1 2 1 2
发光情况。
S
L
1
1
S
3
S
L 2 3V
2
（a）电路图 （b）面包板搭接的实验电路
图1-1-8 小电珠并联电路
电池与面包板 电子元器件
知识链接
图1-1-5 实物图
串联电路和并联电路
实验步骤如下。
如图1-1-7所示，小电珠L 、L 首尾依次相连接入电路中，这种电路
1 2
第一步
称为串联电路。如图1-1-8所示，小电珠L 、L 首尾分别连接后再接入电
1 2
在面包板上搭接如图1-1-6所示电路。闭合开关后小电珠正常发光。
路中，这种电路称为并联电路。
技术指导—面包板的使用
面包板又称万用线路板或集成电路实验板，是专为电子电路的实验设计制
造的。插孔底部通过导体，按照行/列或分组的关系相连通。电子元器件的引
脚可以插入插孔中，通过面包板本身的连通关系，以及附加的连接导线构成电
路。由于各种电子元器件可根据需要插入或拔出，不用焊接，组件可以重复使
图1-1-6 小电珠发光电路
用，所以非常适合电子电路的组装、调试。
常用的面包板有普通型和迷你型两种。普通型面包板上有10行59列小孔。
第二步 迷你型面包板的宽条上各有5行30列小孔(孔径均为0.4～0.6mm)。列孔5个一组，
新增一组小电珠和开关，按图1-1-7搭接电路。先后闭合开关S 和S ，观察 下面用金属条连接，所以每列小孔都是导通的，不同列的小孔不导通。窄条上
1 2
L 、L 发光情况。 各有2行孔，同一行的小孔都是导通的。
1 2
4 电路与电子元器件 认识电路 5三、课堂实验—小电珠发光电路
实验用材料见表1-1-1。
S S
L 1 L 2
表1-1-1 实验材料表 1 2
名称 规格与数量 名称 规格与数量
（a）电路图 （b）面包板搭接的实验电路
小电珠 2只 开关 1×2 3只
图1-1-7 小电珠串联电路
电池盒 3V 电池 5号2节
第三步
面包板 迷你型 导线 面包板专用 按图1-1-8搭接电路。先闭合开关S ，再分别闭合开关S 、S ，观察L 、L
3 1 2 1 2
发光情况。
S
L
1
1
S
3
S
L 2 3V
2
（a）电路图 （b）面包板搭接的实验电路
图1-1-8 小电珠并联电路
电池与面包板 电子元器件
知识链接
图1-1-5 实物图
串联电路和并联电路
实验步骤如下。
如图1-1-7所示，小电珠L 、L 首尾依次相连接入电路中，这种电路
1 2
第一步
称为串联电路。如图1-1-8所示，小电珠L 、L 首尾分别连接后再接入电
1 2
在面包板上搭接如图1-1-6所示电路。闭合开关后小电珠正常发光。
路中，这种电路称为并联电路。
技术指导—面包板的使用
面包板又称万用线路板或集成电路实验板，是专为电子电路的实验设计制
造的。插孔底部通过导体，按照行/列或分组的关系相连通。电子元器件的引
脚可以插入插孔中，通过面包板本身的连通关系，以及附加的连接导线构成电
路。由于各种电子元器件可根据需要插入或拔出，不用焊接，组件可以重复使
图1-1-6 小电珠发光电路
用，所以非常适合电子电路的组装、调试。
常用的面包板有普通型和迷你型两种。普通型面包板上有10行59列小孔。
第二步 迷你型面包板的宽条上各有5行30列小孔(孔径均为0.4～0.6mm)。列孔5个一组，
新增一组小电珠和开关，按图1-1-7搭接电路。先后闭合开关S 和S ，观察 下面用金属条连接，所以每列小孔都是导通的，不同列的小孔不导通。窄条上
1 2
L 、L 发光情况。 各有2行孔，同一行的小孔都是导通的。
1 2
4 电路与电子元器件 认识电路 5第二节 常用电子元器件
宽条 窄条
电子元器件是电子产品必不可少的组成部分。如图1-2-1和图1-2-2所示，
光电鼠标的电路安装板上分布着形状各异的电子元器件。
图1-1-9 普通型面包板（左）、迷你型面包板（右）
外观 每行行孔之间互相导通
图1-2-1 光电鼠标 图1-2-2 光电鼠标电路安装板
图1-1-10 面包板窄条结构 电子元器件种类繁多，本节主要介绍电阻器、电容器、二极管、三极管几
种常用的电子元器件。
纵向5个插孔互相连通 用于隔离上下
两部分的凹槽 一、常用电子元器件
1. 电阻器
外观
电阻器简称电阻，是阻碍电流的电子元器件，用字母R表示。
电阻的单位为欧姆（Ω），简称“欧”。常用单位还有千欧（kΩ）和兆
欧（MΩ），换算关系为：1kΩ=1000Ω，1MΩ=1000kΩ。
图1-1-11 面包板宽条结构
在面包板上安装电子元器件时，无论插入或拔出，均应保证电子元器件引
脚与板面成90o，不能斜插或横拉。应保证电子元器件引线和导线线芯直径不大 R
于0.6mm。有面包板专用的导线，也可以自制。自制导线一般使用独股电线，
线芯直径以0.5mm为宜。必须使用多芯软导线时，应先将剥出的线芯拧成一股
图1-2-3 电阻器及其电路符号
镀锡后使用。
电阻器按照制作材料分类，有碳
膜电阻器、金属膜电阻器、电阻丝等多
R
种。碳膜电阻器、金属膜电阻器是常用
的定值电阻。此外，还经常用到可变电
阻器。
图1-1-12 专用面包板导线 图1-1-13 自制面包板导线 图1-2-4 可变电阻器及电路符号
6 电路与电子元器件 常用电子元器件 7第二节 常用电子元器件
宽条 窄条
电子元器件是电子产品必不可少的组成部分。如图1-2-1和图1-2-2所示，
光电鼠标的电路安装板上分布着形状各异的电子元器件。
图1-1-9 普通型面包板（左）、迷你型面包板（右）
外观 每行行孔之间互相导通
图1-2-1 光电鼠标 图1-2-2 光电鼠标电路安装板
图1-1-10 面包板窄条结构 电子元器件种类繁多，本节主要介绍电阻器、电容器、二极管、三极管几
种常用的电子元器件。
纵向5个插孔互相连通 用于隔离上下
两部分的凹槽 一、常用电子元器件
1. 电阻器
外观
电阻器简称电阻，是阻碍电流的电子元器件，用字母R表示。
电阻的单位为欧姆（Ω），简称“欧”。常用单位还有千欧（kΩ）和兆
欧（MΩ），换算关系为：1kΩ=1000Ω，1MΩ=1000kΩ。
图1-1-11 面包板宽条结构
在面包板上安装电子元器件时，无论插入或拔出，均应保证电子元器件引
脚与板面成90o，不能斜插或横拉。应保证电子元器件引线和导线线芯直径不大 R
于0.6mm。有面包板专用的导线，也可以自制。自制导线一般使用独股电线，
线芯直径以0.5mm为宜。必须使用多芯软导线时，应先将剥出的线芯拧成一股
图1-2-3 电阻器及其电路符号
镀锡后使用。
电阻器按照制作材料分类，有碳
膜电阻器、金属膜电阻器、电阻丝等多
R
种。碳膜电阻器、金属膜电阻器是常用
的定值电阻。此外，还经常用到可变电
阻器。
图1-1-12 专用面包板导线 图1-1-13 自制面包板导线 图1-2-4 可变电阻器及电路符号
6 电路与电子元器件 常用电子元器件 7电阻器的主要参数是标称阻值和额定功率。电阻器可以用数字和色环标明 电容器分为有极性和无极性两大类。常用的电解电容器是有极性的，它的
它的电阻值。小型电阻器一般采用色环标注，色环电阻器阻值的表示方法如图 极性标示在外壳上（标有“-”标志端对应电极为负极）。或者根据引脚长短
1-2-5所示。 判断，短引脚为负极。
C +
图1-2-7 电解电容器及其电路符号
电容器的主要参数有标称容量和额定电压等。电容器用数字标明它的标
颜色 第一环 第二环 第三环 乘数 误差
称电容量。容量较大的电容器直接在电容器外壳上标明电容量，如图1-2-7所
黑色 0 0 0 1
示，上面的电解电容器参数为47μF/35V。容量较小的电容器常用3位数字表示
棕色 1 1 1 10 1%
电容量大小，单位为pF。用3位数字表示时，第一、二位数字为有效数字，第
红色 2 2 2 100 2% 三位表示有效数字后加零的个数。如图1-2-6所示，104表示10×104pF。
橙色 3 3 3 1k
黄色 4 4 4 10k
小贴士
绿色 5 5 5 100k 0.5% 额定电压值是电容器的重要指标之一。如一个标示 10μF/16V 的
蓝色 6 6 6 1M 0.25% 电容，16V 表示它最大能承受 16V 的电压，如果给它两端加上 25V
电压，就会被击穿、烧毁。
紫色 7 7 7 10M 0.10%
灰色 8 8 8 0.05%
白色 9 9 9 3. 二极管
金色 0.1 5% 二极管是具有单向导电性的有极性电子元器件，用符号VD表示。
银色 0.01 10% VD
图1-2-5 色环电阻器的表示方法
图1-2-8 二极管及其电路符号
2. 电容器
C
电容器简称电容，是储存电荷的电子
二极管有多种类型，常用的
元器件，用字母C表示。
有整流二极管、稳压二极管、发
电容的单位是法拉（F），此外还
光二极管（LED）等。
有微法（μF）、皮法（pF），换算关系 LED
为：1F=106μF，1μF =106pF。
图1-2-6 电容器及其电路符号
图1-2-9 发光二极管及其电路符号
8 电路与电子元器件 常用电子元器件 9电阻器的主要参数是标称阻值和额定功率。电阻器可以用数字和色环标明 电容器分为有极性和无极性两大类。常用的电解电容器是有极性的，它的
它的电阻值。小型电阻器一般采用色环标注，色环电阻器阻值的表示方法如图 极性标示在外壳上（标有“-”标志端对应电极为负极）。或者根据引脚长短
1-2-5所示。 判断，短引脚为负极。
C +
图1-2-7 电解电容器及其电路符号
电容器的主要参数有标称容量和额定电压等。电容器用数字标明它的标
颜色 第一环 第二环 第三环 乘数 误差
称电容量。容量较大的电容器直接在电容器外壳上标明电容量，如图1-2-7所
黑色 0 0 0 1
示，上面的电解电容器参数为47μF/35V。容量较小的电容器常用3位数字表示
棕色 1 1 1 10 1%
电容量大小，单位为pF。用3位数字表示时，第一、二位数字为有效数字，第
红色 2 2 2 100 2% 三位表示有效数字后加零的个数。如图1-2-6所示，104表示10×104pF。
橙色 3 3 3 1k
黄色 4 4 4 10k
小贴士
绿色 5 5 5 100k 0.5% 额定电压值是电容器的重要指标之一。如一个标示 10μF/16V 的
蓝色 6 6 6 1M 0.25% 电容，16V 表示它最大能承受 16V 的电压，如果给它两端加上 25V
电压，就会被击穿、烧毁。
紫色 7 7 7 10M 0.10%
灰色 8 8 8 0.05%
白色 9 9 9 3. 二极管
金色 0.1 5% 二极管是具有单向导电性的有极性电子元器件，用符号VD表示。
银色 0.01 10% VD
图1-2-5 色环电阻器的表示方法
图1-2-8 二极管及其电路符号
2. 电容器
C
电容器简称电容，是储存电荷的电子
二极管有多种类型，常用的
元器件，用字母C表示。
有整流二极管、稳压二极管、发
电容的单位是法拉（F），此外还
光二极管（LED）等。
有微法（μF）、皮法（pF），换算关系 LED
为：1F=106μF，1μF =106pF。
图1-2-6 电容器及其电路符号
图1-2-9 发光二极管及其电路符号
8 电路与电子元器件 常用电子元器件 9二极管具有单向导电性，在使用过程中要注意极性。二极管壳体上有色圈
标记一侧的引脚是负极。或根据引脚长短判断，长引脚为正极。发光二极管还
可根据内部电极形状判断极性，一般来说电极较小的一端是正极。
普通发光二极管工作时的正向导通电压一般为1.8~2.0V。
4. 三极管
三极管是具有放大和开关作用的有极性电子元器件，用符号VT表示。三极
管有3个电极，分别为发射极（e极）、基极（b极）、集电极（c极）。
电子元器件 电池与面包板
三极管可分为NPN型和PNP型两大类。
图1-2-11 实物图
实验1 电阻器特性
c c 用面包板搭接如图1-2-12所示电路。电阻R分别选用1Ω、10Ω、100Ω、
1kΩ定值电阻器。闭合开关后，观察小电珠亮度情况。分析电阻值大小与小电
珠亮度的关系。
b b
e e
三极管实物图 PNP型 NPN型
R
S
图1-2-10 三极管及其电路符号
二、课堂实验——常用电子元器件特性 L 3V
通过实验，了解电阻器、电容器、二极管、三极管的电学特性。
图1-2-12 电阻实验电路
实验材料见表1-2-1，实物如图1-2-11所示。
表1-2-1 实验材料 实验结论:
名称 规格与数量 名称 规格与数量
1Ω 1/8 W
10Ω 1/8 W
电阻器 小电珠 3V
100Ω 1/8 W
1kΩ 1/8 W
可调电阻器 10kΩ 面包板 迷你型
电容器 470μF/10V 电池盒 3V
LED φ5 /3V（红、绿） 电池 5号2节
实验2 电容器特性
三极管 C9014 导线 面包板专用
在面包板上搭接图1-2-13所示电路。闭合开关S 观察LED发光情况。断开
开关 1x2 1，
S ，闭合开关S ，观察LED发光情况，并分析原因。
1 2
10 电路与电子元器件 常用电子元器件 11二极管具有单向导电性，在使用过程中要注意极性。二极管壳体上有色圈
标记一侧的引脚是负极。或根据引脚长短判断，长引脚为正极。发光二极管还
可根据内部电极形状判断极性，一般来说电极较小的一端是正极。
普通发光二极管工作时的正向导通电压一般为1.8~2.0V。
4. 三极管
三极管是具有放大和开关作用的有极性电子元器件，用符号VT表示。三极
管有3个电极，分别为发射极（e极）、基极（b极）、集电极（c极）。
电子元器件 电池与面包板
三极管可分为NPN型和PNP型两大类。
图1-2-11 实物图
实验1 电阻器特性
c c 用面包板搭接如图1-2-12所示电路。电阻R分别选用1Ω、10Ω、100Ω、
1kΩ定值电阻器。闭合开关后，观察小电珠亮度情况。分析电阻值大小与小电
珠亮度的关系。
b b
e e
三极管实物图 PNP型 NPN型
R
S
图1-2-10 三极管及其电路符号
二、课堂实验——常用电子元器件特性 L 3V
通过实验，了解电阻器、电容器、二极管、三极管的电学特性。
图1-2-12 电阻实验电路
实验材料见表1-2-1，实物如图1-2-11所示。
表1-2-1 实验材料 实验结论:
名称 规格与数量 名称 规格与数量
1Ω 1/8 W
10Ω 1/8 W
电阻器 小电珠 3V
100Ω 1/8 W
1kΩ 1/8 W
可调电阻器 10kΩ 面包板 迷你型
电容器 470μF/10V 电池盒 3V
LED φ5 /3V（红、绿） 电池 5号2节
实验2 电容器特性
三极管 C9014 导线 面包板专用
在面包板上搭接图1-2-13所示电路。闭合开关S 观察LED发光情况。断开
开关 1x2 1，
S ，闭合开关S ，观察LED发光情况，并分析原因。
1 2
10 电路与电子元器件 常用电子元器件 11实验4 三极管特性
S S 在面包板上搭接图1-2-15所示电路。闭合开关S，调节可调电阻器R ,观察
1 2 P
LED 和LED 的亮度变化。分析三极管的作用。
+ 1 2
C
LED
3V 470μF
LED LED
图1-2-13 电容实验电路 1 2 S
实验结论:
VT
3V
R
p
图1-2-15 三极管实验电路
实验结论:
实验3 二极管特性
在面包板上搭接图1-2-14所示电路。改变开关S的接点位置，观察LED 和
1
LED 的发光情况。
2
将LED 正负极对调，重新实验，观察LED 和LED 的发光情况。总结发光二
2 1 2
极管正常发光的条件。
LED 技术指导——多用电表的使用
1
S
LED
2 多用电表又称万用表，是一种多功能、多量程的测量仪表。它是电子技
R 术、电工技术中不可缺少的工具。多用电表有指针式和数字式两种。
1kΩ
3V
图1-2-14 二极管实验电路
实验结论:
指针式多用电表 数字式多用电表
图1-2-16 多用电表
12 电路与电子元器件 常用电子元器件 13实验4 三极管特性
S S 在面包板上搭接图1-2-15所示电路。闭合开关S，调节可调电阻器R ,观察
1 2 P
LED 和LED 的亮度变化。分析三极管的作用。
+ 1 2
C
LED
3V 470μF
LED LED
图1-2-13 电容实验电路 1 2 S
实验结论:
VT
3V
R
p
图1-2-15 三极管实验电路
实验结论:
实验3 二极管特性
在面包板上搭接图1-2-14所示电路。改变开关S的接点位置，观察LED 和
1
LED 的发光情况。
2
将LED 正负极对调，重新实验，观察LED 和LED 的发光情况。总结发光二
2 1 2
极管正常发光的条件。
LED 技术指导——多用电表的使用
1
S
LED
2 多用电表又称万用表，是一种多功能、多量程的测量仪表。它是电子技
R 术、电工技术中不可缺少的工具。多用电表有指针式和数字式两种。
1kΩ
3V
图1-2-14 二极管实验电路
实验结论:
指针式多用电表 数字式多用电表
图1-2-16 多用电表
12 电路与电子元器件 常用电子元器件 13下面以指针式多用电表为例介绍其使用方法。 3. 使用多用电表测量元器件
1. 外部结构 （1）电阻测量。
将量程转换开关调到合适量程的电阻挡，进行欧姆挡调零。将两只表笔
分别接在电阻器两端引线上，读取示数。电阻值为表针所指数字与所选挡位
表头 的乘积。
表盘刻度
测量时尽量调整好挡位，以使表针指在表盘中央位置，这样读数较精确。
表针
每次变换倍率挡时，都应重新调零。
量程
（2）直流电压测量。
量程转换开关
根据被测电压高低，选择合适的直流电压挡。测量时多用电表应并联在被
表笔 测电路中，红表笔接正极、黑表笔接负极。
多用电表表盘上第二个分度标尺为直流电压与直流电流共享的50格等分度
图1-2-17 指针式多用电表
标尺。根据指针静止在标尺上的位置，结合所选挡位，可直接读出直流电压的
2. 准备工作
测量值。如所选挡位为10V，表针停在标尺正中，则测量值为5V。
（1）机械调零。 （3）直流电流测量。
将多用电表平放，看指针是否指在左边零位上。若未指在零位上，可用螺 根据被测电流大小，选择合适的直流电流挡。测量时将多用电表的两只表
丝刀调节机械调零端子，使指针指准零位。 笔串接在被测电路中，使电流从红表笔流入，从黑表笔流出。
直流电流的读数方法与直流电压相似。
（4）二极管检测。
选择R×100Ω或R×1kΩ挡位，两只表笔分别接在二极管的两根引线上，
零位
测量出二极管的电阻；然后将红黑表笔互换，再测一次。
二极管的正向电阻很小，反向电阻很大，所以测得较小的电阻值为正向
机械调零端子
电阻。因为在多用电表内，红表笔对应表内电池负极，黑表笔对应表内电池正
极，所以黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极时测得的电阻为正向电
图1-2-18 欧姆挡调零
阻。由此测得二极管的正负极。
通过测量二极管的正、反向电阻，也可以判断二极管的好坏。合格的二极
（2）欧姆挡调零。
管，正、反向电阻值相差应较大。
使用欧姆挡之前，需要进行欧姆挡调零。将量程转换开关旋到所需的欧姆
（5）三极管检测。
挡，将两支表笔短路，旋转欧姆调零旋钮，使表针指向欧姆刻度零位。
使用多用电表可以判断三极管的质量好坏。
将多用电表置于R×100Ω或R×1kΩ挡，测量三极管基极b和发射极e之间
的正、反向电阻，测得电阻值应一大一小；同样测量基极b和集电极c之间的正
反向电阻也应一大一小；测量集电极c和发射极e时，正、反向电阻都较大。此
欧姆刻度零位
时，说明三极管正常。
4. 注意事项
欧姆调零旋钮
（1）测量电压、电流时不允许换挡。
（2）测量电阻时应关闭电路电源，并将电阻从电路中断开。
图1-2-19 欧姆挡调零
14 电路与电子元器件 常用电子元器件 15下面以指针式多用电表为例介绍其使用方法。 3. 使用多用电表测量元器件
1. 外部结构 （1）电阻测量。
将量程转换开关调到合适量程的电阻挡，进行欧姆挡调零。将两只表笔
分别接在电阻器两端引线上，读取示数。电阻值为表针所指数字与所选挡位
表头 的乘积。
表盘刻度
测量时尽量调整好挡位，以使表针指在表盘中央位置，这样读数较精确。
表针
每次变换倍率挡时，都应重新调零。
量程
（2）直流电压测量。
量程转换开关
根据被测电压高低，选择合适的直流电压挡。测量时多用电表应并联在被
表笔 测电路中，红表笔接正极、黑表笔接负极。
多用电表表盘上第二个分度标尺为直流电压与直流电流共享的50格等分度
图1-2-17 指针式多用电表
标尺。根据指针静止在标尺上的位置，结合所选挡位，可直接读出直流电压的
2. 准备工作
测量值。如所选挡位为10V，表针停在标尺正中，则测量值为5V。
（1）机械调零。 （3）直流电流测量。
将多用电表平放，看指针是否指在左边零位上。若未指在零位上，可用螺 根据被测电流大小，选择合适的直流电流挡。测量时将多用电表的两只表
丝刀调节机械调零端子，使指针指准零位。 笔串接在被测电路中，使电流从红表笔流入，从黑表笔流出。
直流电流的读数方法与直流电压相似。
（4）二极管检测。
选择R×100Ω或R×1kΩ挡位，两只表笔分别接在二极管的两根引线上，
零位
测量出二极管的电阻；然后将红黑表笔互换，再测一次。
二极管的正向电阻很小，反向电阻很大，所以测得较小的电阻值为正向
机械调零端子
电阻。因为在多用电表内，红表笔对应表内电池负极，黑表笔对应表内电池正
极，所以黑表笔接二极管正极，红表笔接二极管负极时测得的电阻为正向电
图1-2-18 欧姆挡调零
阻。由此测得二极管的正负极。
通过测量二极管的正、反向电阻，也可以判断二极管的好坏。合格的二极
（2）欧姆挡调零。
管，正、反向电阻值相差应较大。
使用欧姆挡之前，需要进行欧姆挡调零。将量程转换开关旋到所需的欧姆
（5）三极管检测。
挡，将两支表笔短路，旋转欧姆调零旋钮，使表针指向欧姆刻度零位。
使用多用电表可以判断三极管的质量好坏。
将多用电表置于R×100Ω或R×1kΩ挡，测量三极管基极b和发射极e之间
的正、反向电阻，测得电阻值应一大一小；同样测量基极b和集电极c之间的正
反向电阻也应一大一小；测量集电极c和发射极e时，正、反向电阻都较大。此
欧姆刻度零位
时，说明三极管正常。
4. 注意事项
欧姆调零旋钮
（1）测量电压、电流时不允许换挡。
（2）测量电阻时应关闭电路电源，并将电阻从电路中断开。
图1-2-19 欧姆挡调零
14 电路与电子元器件 常用电子元器件 15（3）多用电表使用完毕，应将量程转换开关旋至交流电压挡最高挡或
第三节 技术实践——制作 LED 小台灯
OFF挡。
数字式多用电表与指针式多用电表使用方法基本相同。
与普通白炽灯泡相比，发
光二极管具有节能、可靠性
阅读材料——贴片元件 强、使用寿命长等优点，已经
广泛用于各种照明电路。本节
SMT(Surface Mount Technology)是一门新兴的工业技术，用SMT技术制造 我们将制作一个LED小台灯。
的零件叫贴片元件，它最大的特点是改变了电子分立元器件传统的引脚封装 在手电筒电路基础上，将小
形式。 电珠替换为15个（或更多）白色
贴片电子元器件没有插接的引脚，体积、功率一般非常小。常用的贴片电 发光二极管（LED），就可组成
子元器件很多，如贴片电阻、贴片电容等。 一个简单的小台灯电路。
图1-3-1 LED小台灯
一、小台灯电路设计
根据前面学习的知识，想一想15个LED应该如何连接？将设计好的电路原
理图画在下面。
贴片电阻 贴片电容 贴片二极管 贴片发光二极管 贴片三极管
（1）LED小台灯电路原理图。
图1-2-20 贴片元件
随着电子组装工业的发展，在越来越多的电子产品中，贴片组件已经大量
取代了传统的分立元器件。
图1-2-21 大量使用贴片组件的手机电路板
16 电路与电子元器件 技术实践—制作LED小台灯 17（3）多用电表使用完毕，应将量程转换开关旋至交流电压挡最高挡或
第三节 技术实践——制作 LED 小台灯
OFF挡。
数字式多用电表与指针式多用电表使用方法基本相同。
与普通白炽灯泡相比，发
光二极管具有节能、可靠性
阅读材料——贴片元件 强、使用寿命长等优点，已经
广泛用于各种照明电路。本节
SMT(Surface Mount Technology)是一门新兴的工业技术，用SMT技术制造 我们将制作一个LED小台灯。
的零件叫贴片元件，它最大的特点是改变了电子分立元器件传统的引脚封装 在手电筒电路基础上，将小
形式。 电珠替换为15个（或更多）白色
贴片电子元器件没有插接的引脚，体积、功率一般非常小。常用的贴片电 发光二极管（LED），就可组成
子元器件很多，如贴片电阻、贴片电容等。 一个简单的小台灯电路。
图1-3-1 LED小台灯
一、小台灯电路设计
根据前面学习的知识，想一想15个LED应该如何连接？将设计好的电路原
理图画在下面。
贴片电阻 贴片电容 贴片二极管 贴片发光二极管 贴片三极管
（1）LED小台灯电路原理图。
图1-2-20 贴片元件
随着电子组装工业的发展，在越来越多的电子产品中，贴片组件已经大量
取代了传统的分立元器件。
图1-2-21 大量使用贴片组件的手机电路板
16 电路与电子元器件 技术实践—制作LED小台灯 17（2）电路实验—验证电路设计。
在面包板上搭接自己设计的LED小台灯电路，观察是否可以正常工作。如
果不能正常工作，应修改电路设计再试。
图1-3-3 材料实物图
2. 制作电路安装板
（1）制作板基。
图1-3-2 LED小台灯电路试验
将玻璃纤维绝缘板加工成需要的大小和形状，画好LED的安装孔位，并用
电钻打孔。
小贴士
根据试验，将 15 个发光二极管并联后连接电源，可以实现小台
灯的功能。
二、技术实践—制作LED小台灯
图1-3-4 安装板示例
1. 工具和材料
（1）工具：电烙铁、焊锡丝、松香、多用电表；曲线锯、电钻或台钻。
（2）安装LED。
（2）材料：见表1-3-1。
将所有LED一一插入制作好的电路安装板板基孔位内。
表1-3-1 实验材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量
LED φ5/5V（白） 15只 电池 5号3节
开关 1×2 1只 导线
电池盒 4.5V 玻璃纤维绝缘板 1块
面包板 迷你型1块 结构材料 自定
图1-3-5 LED安装示例 图1-3-6 焊接LED
18 电路与电子元器件 技术实践—制作LED小台灯 19（2）电路实验—验证电路设计。
在面包板上搭接自己设计的LED小台灯电路，观察是否可以正常工作。如
果不能正常工作，应修改电路设计再试。
图1-3-3 材料实物图
2. 制作电路安装板
（1）制作板基。
图1-3-2 LED小台灯电路试验
将玻璃纤维绝缘板加工成需要的大小和形状，画好LED的安装孔位，并用
电钻打孔。
小贴士
根据试验，将 15 个发光二极管并联后连接电源，可以实现小台
灯的功能。
二、技术实践—制作LED小台灯
图1-3-4 安装板示例
1. 工具和材料
（1）工具：电烙铁、焊锡丝、松香、多用电表；曲线锯、电钻或台钻。
（2）安装LED。
（2）材料：见表1-3-1。
将所有LED一一插入制作好的电路安装板板基孔位内。
表1-3-1 实验材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量
LED φ5/5V（白） 15只 电池 5号3节
开关 1×2 1只 导线
电池盒 4.5V 玻璃纤维绝缘板 1块
面包板 迷你型1块 结构材料 自定
图1-3-5 LED安装示例 图1-3-6 焊接LED
18 电路与电子元器件 技术实践—制作LED小台灯 19（3）焊接LED。
技术指导—锡焊技术
在电路安装板上将所有LED的正极与负极焊接成并联电路，焊好并引出两
根（红正、黑负）电源线。
一、常用锡焊工具
（4）检测。
使用多用电表检测制作好的电路安装板是否存在断路或短路情况，若存
1. 电烙铁
在，应找到原因，排除后再用。
3. 连接小台灯电路 电烙铁是常用的锡焊工具，一般分为内热式和外热式两类。
内热式电烙铁的特点是热得快、热效率高、体积小、耗电少、使用灵巧，
将LED发光板、开关、电源用导线连接，组成小台灯电路。
它适用于晶体管等小型电子元器件和印刷电路板的锡焊。
图1-3-9 内热式电烙铁及握法
图1-3-7 小台灯电路
电烙铁在使用前，要仔细检查电源引线是否有老化开裂或被烫坏露出铜芯
的情况；测量插头两极间的电阻，查看是否有短路情况；测量烙铁头与插头两
4. 小台灯结构设计及组装
极间的电阻，查看是否有漏电情况。若出现上述情况，应修复后再用。
制作小台灯灯罩、灯座及其连接部件，与做好的小台灯电路进行整体组 电烙铁初次使用前需要先给烙铁头镀上一层锡。电烙铁不用时，应放在烙
装，并调试至工作正常。 铁架上。
2. 锡焊材料
常用锡焊材料有焊锡丝和松香。焊锡丝是用来焊接的材料。松香是焊接时
常用的助焊剂，用于去掉金属表面氧化膜。
图1-3-8 LED小台灯组装效果
图1-3-10 焊锡丝 图1-3-11 松香
20 电路与电子元器件 技术指导—锡焊技术 21（3）焊接LED。
技术指导—锡焊技术
在电路安装板上将所有LED的正极与负极焊接成并联电路，焊好并引出两
根（红正、黑负）电源线。
一、常用锡焊工具
（4）检测。
使用多用电表检测制作好的电路安装板是否存在断路或短路情况，若存
1. 电烙铁
在，应找到原因，排除后再用。
3. 连接小台灯电路 电烙铁是常用的锡焊工具，一般分为内热式和外热式两类。
内热式电烙铁的特点是热得快、热效率高、体积小、耗电少、使用灵巧，
将LED发光板、开关、电源用导线连接，组成小台灯电路。
它适用于晶体管等小型电子元器件和印刷电路板的锡焊。
图1-3-9 内热式电烙铁及握法
图1-3-7 小台灯电路
电烙铁在使用前，要仔细检查电源引线是否有老化开裂或被烫坏露出铜芯
的情况；测量插头两极间的电阻，查看是否有短路情况；测量烙铁头与插头两
4. 小台灯结构设计及组装
极间的电阻，查看是否有漏电情况。若出现上述情况，应修复后再用。
制作小台灯灯罩、灯座及其连接部件，与做好的小台灯电路进行整体组 电烙铁初次使用前需要先给烙铁头镀上一层锡。电烙铁不用时，应放在烙
装，并调试至工作正常。 铁架上。
2. 锡焊材料
常用锡焊材料有焊锡丝和松香。焊锡丝是用来焊接的材料。松香是焊接时
常用的助焊剂，用于去掉金属表面氧化膜。
图1-3-8 LED小台灯组装效果
图1-3-10 焊锡丝 图1-3-11 松香
20 电路与电子元器件 技术指导—锡焊技术 213. 拆焊工具 2. 元器件的安装
常用的拆焊工具有吸锡烙铁和吸锡器。吸锡器的主要作用是将线路板 元器件安装可分为立式和卧式两种。按照“先低后高、先内后外、先小后
上熔化的焊锡吸走，以便拆卸元器件。吸锡烙铁既能熔化焊锡也能将焊锡 大”的原则进行安装，一般顺序为电阻器、电容器、二极管、三极管等。
吸走。
3. 锡焊
电烙铁的握法是“握笔式”。焊接时左手拿
焊锡丝，右手握电烙铁，把电烙铁和焊锡丝同时
放在被焊元件引脚的两侧。用电烙铁沿45°方向
接触焊锡丝，使焊锡丝迅速熔化至适当焊锡量后
移开，即可焊出一个光滑牢固的焊点。
锡焊时间不能太长，一般在3～5秒内将焊点
图1-3-12 吸锡烙铁和吸锡器 焊好。同时避免错焊、假焊、虚焊现象。 图1-3-14 点锡锡焊法
4. 锡焊技术标准
4. 尖嘴钳、偏口钳和剥线钳 标准的焊点应是：电接触良好，机械性能牢固，外形清洁美观。
尖嘴钳可用来夹持物件、剪断导线。偏口钳主要用来剪断细金属丝、
导线。
剥线钳是用来剥除导线端部绝缘层的专用工具。
图1-3-15 标准的焊点
5. 贴片元件焊接
焊接贴片电子元器件时，可用镊子夹住元器件，焊接一个引脚后，再焊接
剩下的一个引脚。
图1-3-13 尖嘴钳、偏口钳、剥线钳
二、锡焊步骤
1. 焊盘镀锡 2. 放置贴片元件
1. 预处理
（1）镀锡：将剥出的多股软导线线芯拧成一股后镀锡。所有元器件引脚
用砂纸打磨干净后镀锡。
（2）引脚定型：插件之前应先将元器件引脚弯折，定型形状根据焊盘之 3. 焊接一点 4. 焊接另一点
间的距离以及元器件的高度来定。
图1-3-16 贴片元件焊接
22 电路与电子元器件 技术指导—锡焊技术 233. 拆焊工具 2. 元器件的安装
常用的拆焊工具有吸锡烙铁和吸锡器。吸锡器的主要作用是将线路板 元器件安装可分为立式和卧式两种。按照“先低后高、先内后外、先小后
上熔化的焊锡吸走，以便拆卸元器件。吸锡烙铁既能熔化焊锡也能将焊锡 大”的原则进行安装，一般顺序为电阻器、电容器、二极管、三极管等。
吸走。
3. 锡焊
电烙铁的握法是“握笔式”。焊接时左手拿
焊锡丝，右手握电烙铁，把电烙铁和焊锡丝同时
放在被焊元件引脚的两侧。用电烙铁沿45°方向
接触焊锡丝，使焊锡丝迅速熔化至适当焊锡量后
移开，即可焊出一个光滑牢固的焊点。
锡焊时间不能太长，一般在3～5秒内将焊点
图1-3-12 吸锡烙铁和吸锡器 焊好。同时避免错焊、假焊、虚焊现象。 图1-3-14 点锡锡焊法
4. 锡焊技术标准
4. 尖嘴钳、偏口钳和剥线钳 标准的焊点应是：电接触良好，机械性能牢固，外形清洁美观。
尖嘴钳可用来夹持物件、剪断导线。偏口钳主要用来剪断细金属丝、
导线。
剥线钳是用来剥除导线端部绝缘层的专用工具。
图1-3-15 标准的焊点
5. 贴片元件焊接
焊接贴片电子元器件时，可用镊子夹住元器件，焊接一个引脚后，再焊接
剩下的一个引脚。
图1-3-13 尖嘴钳、偏口钳、剥线钳
二、锡焊步骤
1. 焊盘镀锡 2. 放置贴片元件
1. 预处理
（1）镀锡：将剥出的多股软导线线芯拧成一股后镀锡。所有元器件引脚
用砂纸打磨干净后镀锡。
（2）引脚定型：插件之前应先将元器件引脚弯折，定型形状根据焊盘之 3. 焊接一点 4. 焊接另一点
间的距离以及元器件的高度来定。
图1-3-16 贴片元件焊接
22 电路与电子元器件 技术指导—锡焊技术 23阅读材料——发光二极管
发光二极管简称为LED。LED是英文light-emitting diode的缩写。它是二极
第 2 单元
管的一种，可以把电能转化成光能。
常用电路
图1-3-17 发光二极管
三极管是电子电路中最基本的元器件之一，在电子电路中能起到“放大”
和“开关”作用。三极管和其他常用电子元器件组成的放大电路、开关电路和
发光二极管种类很多，根据其颜色分类，主要有普通单色发光二极管、白
振荡电路应用非常广泛。本单元我们将认识这些常用电路。
色发光二极管等。
普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳
定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流等电源驱动点亮。它属
于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。
第一节 放大电路
利用三极管组成的放大电路在日常生活、生产中有许多典型的应用。如音
乐电子门铃、楼道声控灯、手机的免提功能等，都用到了三极管的放大作用。
一、课堂实验—放大电路
图1-3-18 通电后的单色发光二极管
这是一个有趣的电学实验，它能清楚地说明三极管的放大作用。
白色发光二极管是一种光效接近普通灯光的发光二极管。高亮度的白色发
实验1 三极管实验
光二极管正被大量开发、应用到照明灯具中。
实验用材料见表2-1-1。
表2-1-1 实验1材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量
VT C9014 面包板
图1-3-19 通电后的白色发光二极管
LED φ5 （黄） 电池盒 4.5V
发光二极管在使用时要考虑工作电流和电压。发光二极管的工作电流通常
R 10kΩ 1/8W 电池 5号3节
1
为2~25mA。工作电压随着材料的不同而不一样，通常普通绿色、黄色、红色、
R 1kΩ 1/8W 导线
橙色发光二极管的工作电压为2V左右；白色发光二极管的工作电压通常高于 2
2.4V；蓝色发光二极管的工作电压通常高于3V。 SA拨动开关 1×2 水杯
24 电路与电子元器件 放大电路 25阅读材料——发光二极管
发光二极管简称为LED。LED是英文light-emitting diode的缩写。它是二极
第 2 单元
管的一种，可以把电能转化成光能。
常用电路
图1-3-17 发光二极管
三极管是电子电路中最基本的元器件之一，在电子电路中能起到“放大”
和“开关”作用。三极管和其他常用电子元器件组成的放大电路、开关电路和
发光二极管种类很多，根据其颜色分类，主要有普通单色发光二极管、白
振荡电路应用非常广泛。本单元我们将认识这些常用电路。
色发光二极管等。
普通单色发光二极管具有体积小、工作电压低、工作电流小、发光均匀稳
定、响应速度快、寿命长等优点，可用各种直流、交流等电源驱动点亮。它属
于电流控制型半导体器件，使用时需串接合适的限流电阻。
第一节 放大电路
利用三极管组成的放大电路在日常生活、生产中有许多典型的应用。如音
乐电子门铃、楼道声控灯、手机的免提功能等，都用到了三极管的放大作用。
一、课堂实验—放大电路
图1-3-18 通电后的单色发光二极管
这是一个有趣的电学实验，它能清楚地说明三极管的放大作用。
白色发光二极管是一种光效接近普通灯光的发光二极管。高亮度的白色发
实验1 三极管实验
光二极管正被大量开发、应用到照明灯具中。
实验用材料见表2-1-1。
表2-1-1 实验1材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量
VT C9014 面包板
图1-3-19 通电后的白色发光二极管
LED φ5 （黄） 电池盒 4.5V
发光二极管在使用时要考虑工作电流和电压。发光二极管的工作电流通常
R 10kΩ 1/8W 电池 5号3节
1
为2~25mA。工作电压随着材料的不同而不一样，通常普通绿色、黄色、红色、
R 1kΩ 1/8W 导线
橙色发光二极管的工作电压为2V左右；白色发光二极管的工作电压通常高于 2
2.4V；蓝色发光二极管的工作电压通常高于3V。 SA拨动开关 1×2 水杯
24 电路与电子元器件 放大电路 25在面包板上搭接如图2-1-1所示电路，实验器材见表2-1-1。将金属探针、
发光二极管、开关、电阻器、电源依次连接，搭接效果如图2-1-2所示。将金 SA 4.5V
属探针插入水中，闭合开关，观察发光二极管是否发光。 R 1kΩ
2
LED VT
探针
R 1kΩ
2 LED
SA R R 10kΩ
1 1
10kΩ
4.5V
水
探针
图2-1-3 三极管放大实验
水
图2-1-1 自来水导电实验
图2-1-4 三极管放大实验电路
在上面的实验中加入三极管后，由于三极管具有电流放大作用，使通过发
光二极管的电流满足其正常工作的要求，从而使得发光二极管能够正常发光。
知识链接
三极管的放大作用
利用三极管的放大作用，可以把微弱的输入信号（包括变化的电
图2-1-2 自来水导电实验电路
压、电流）进行放大，得到所需的输出信号。
三极管是组成放大电路的核心元器件。单个三极管构成的放大电路
又是各种放大器的关键部分。
自来水虽然能够导电，但是它的电阻非常大，所以通过发光二极管的电流
非常小，导致发光二极管两端电压无法达到其正常工作电压（1.8~2.0V）的要
求。因此，上述实验中，发光二极管不能发光。
根据图2-1-3所示电路，在面包板上重新搭建电路，接入三极管，搭接 实验2 闪光灯实验
效果如图2-1-4所示。将金属探针插入水中，闭合开关，观察发光二极管是
在面包板上搭接如图2-1-6所示闪光灯电路，搭接效果如图2-1-7所示。实
否发光。
验材料见表2-1-2和图2-1-5。
26 常用电路 放大电路 27在面包板上搭接如图2-1-1所示电路，实验器材见表2-1-1。将金属探针、
发光二极管、开关、电阻器、电源依次连接，搭接效果如图2-1-2所示。将金 SA 4.5V
属探针插入水中，闭合开关，观察发光二极管是否发光。 R 1kΩ
2
LED VT
探针
R 1kΩ
2 LED
SA R R 10kΩ
1 1
10kΩ
4.5V
水
探针
图2-1-3 三极管放大实验
水
图2-1-1 自来水导电实验
图2-1-4 三极管放大实验电路
在上面的实验中加入三极管后，由于三极管具有电流放大作用，使通过发
光二极管的电流满足其正常工作的要求，从而使得发光二极管能够正常发光。
知识链接
三极管的放大作用
利用三极管的放大作用，可以把微弱的输入信号（包括变化的电
图2-1-2 自来水导电实验电路
压、电流）进行放大，得到所需的输出信号。
三极管是组成放大电路的核心元器件。单个三极管构成的放大电路
又是各种放大器的关键部分。
自来水虽然能够导电，但是它的电阻非常大，所以通过发光二极管的电流
非常小，导致发光二极管两端电压无法达到其正常工作电压（1.8~2.0V）的要
求。因此，上述实验中，发光二极管不能发光。
根据图2-1-3所示电路，在面包板上重新搭建电路，接入三极管，搭接 实验2 闪光灯实验
效果如图2-1-4所示。将金属探针插入水中，闭合开关，观察发光二极管是
在面包板上搭接如图2-1-6所示闪光灯电路，搭接效果如图2-1-7所示。实
否发光。
验材料见表2-1-2和图2-1-5。
26 常用电路 放大电路 27表2-1-2 实验2材料表 压电陶瓷片能够感受到外加压力并将其转换为电信号。当敲击压电陶瓷片
B时，它产生的电压信号叠加在三极管VT的基极，放大后的电压信号从集电极
名称 规格与数量 名称 规格与数量
输出，使得发光二极管亮度增加。当停止敲击时，没有外界信号输入，压电陶
VT C9014 SA拨动开关 1x2 瓷片不会产生电信号，发光二极管亮度恢复。连续敲击压电陶瓷片，发光二极
LED φ5（黄） 面包板 管产生闪烁效果。
R 100kΩ 1/8W 电池盒 4.5V
1
R 15kΩ 1/8W 电池 5号3节
2
提示：
R 150Ω 1/8W 电路安装板
3
电路中改变 R 的电阻值，可以调整三极管 VT 的工作状态，
B 压电陶瓷片 导线 1
从而改变发光二极管的初始亮度。改变 R 的电阻值，可以调节压
2
电陶瓷片的灵敏度，同时也会影响 VT 的工作状态。通常增大 R
2
可以提高压电陶瓷片的灵敏度。
SA
LED
R R
1 3
100kΩ 150Ω
二、技术实践—制作闪光灯
4.5V
VT
1. 工具与材料
R
B 2
15kΩ （1）工具：电烙铁、电烙铁支架、松香、焊锡丝；剥线钳、尖嘴钳、偏
口钳、小刀（或砂纸）；多用电表。
图2-1-5 闪光灯电路实验器材实物图 图2-1-6 闪光灯电路原理图 （2）材料：制作材料见表2-1-2。
2. 检测元器件
（1）使用多用电表对元器件进行检测。三极管、发光二极管、电解电容
器、电阻器的检测方法参考第一单元“技术指导—多用电表的使用”。
（2）电路板上每条焊盘铜箔不应有断裂。
（3）电池盒上电源引线与相连的电池极片要结实可靠。
（4）用多用电表电阻挡R×1kΩ量程检测开关，闭合时电阻值应为0。用多
用电表电阻挡R×10kΩ量程检测开关，断开时电阻值为∞（无穷大）。
3. 识别电路安装板图
图2-1-8是图2-1-6所示闪光灯电路的电路安装板图。
电路安装板图中的每个焊盘都对应着电路原理图中的一条线段。在动手制
图2-1-7 面包板搭接的闪光灯实验电路
作之前，要特别注意有极性元器件和三极管管脚的位置。
28 常用电路 放大电路 29表2-1-2 实验2材料表 压电陶瓷片能够感受到外加压力并将其转换为电信号。当敲击压电陶瓷片
B时，它产生的电压信号叠加在三极管VT的基极，放大后的电压信号从集电极
名称 规格与数量 名称 规格与数量
输出，使得发光二极管亮度增加。当停止敲击时，没有外界信号输入，压电陶
VT C9014 SA拨动开关 1x2 瓷片不会产生电信号，发光二极管亮度恢复。连续敲击压电陶瓷片，发光二极
LED φ5（黄） 面包板 管产生闪烁效果。
R 100kΩ 1/8W 电池盒 4.5V
1
R 15kΩ 1/8W 电池 5号3节
2
提示：
R 150Ω 1/8W 电路安装板
3
电路中改变 R 的电阻值，可以调整三极管 VT 的工作状态，
B 压电陶瓷片 导线 1
从而改变发光二极管的初始亮度。改变 R 的电阻值，可以调节压
2
电陶瓷片的灵敏度，同时也会影响 VT 的工作状态。通常增大 R
2
可以提高压电陶瓷片的灵敏度。
SA
LED
R R
1 3
100kΩ 150Ω
二、技术实践—制作闪光灯
4.5V
VT
1. 工具与材料
R
B 2
15kΩ （1）工具：电烙铁、电烙铁支架、松香、焊锡丝；剥线钳、尖嘴钳、偏
口钳、小刀（或砂纸）；多用电表。
图2-1-5 闪光灯电路实验器材实物图 图2-1-6 闪光灯电路原理图 （2）材料：制作材料见表2-1-2。
2. 检测元器件
（1）使用多用电表对元器件进行检测。三极管、发光二极管、电解电容
器、电阻器的检测方法参考第一单元“技术指导—多用电表的使用”。
（2）电路板上每条焊盘铜箔不应有断裂。
（3）电池盒上电源引线与相连的电池极片要结实可靠。
（4）用多用电表电阻挡R×1kΩ量程检测开关，闭合时电阻值应为0。用多
用电表电阻挡R×10kΩ量程检测开关，断开时电阻值为∞（无穷大）。
3. 识别电路安装板图
图2-1-8是图2-1-6所示闪光灯电路的电路安装板图。
电路安装板图中的每个焊盘都对应着电路原理图中的一条线段。在动手制
图2-1-7 面包板搭接的闪光灯实验电路
作之前，要特别注意有极性元器件和三极管管脚的位置。
28 常用电路 放大电路 29提示：
LED 在电子制作中，经常用到
R
1
如图 2-1-10 所示的压电陶瓷
R 3 SA 片。在焊接时，将镀好锡的两
根导线分别焊接到它的两个电
VT
极（金属片和涂银层）上。两
根导线的另一端焊接在电路安
装板上。
R
B
2
注意：压电陶瓷片的焊点
图2-1-10 焊接压电陶瓷片的两极引线
不能短路。
图2-1-8 闪光灯电路安装板图
4. 安装及焊接 5. 调整测试
（1）焊前准备。 （1）检查焊点和元器件布局。
对元器件引线进行清洁、镀锡、成形处理，对所需导线进行加工。具体操 检查有无虚焊、错焊和漏焊；清理多余的线头，适当规范元器件的布局，
作方法请见本书第一单元“技术指导—焊接技术”中介绍的方法。 做到正确无误、整齐美观。
（2）元器件安装。 观察电路安装板上所安装的元器件是否有连接的地方。若有，要及时分
依照本书第一单元“技术指导—锡焊技术”中介绍的安装方式，可根据 开，以免短路造成元器件损坏。
需要选择。 （2）调试。
依照本书第一单元“锡焊指导—焊接技术”中介绍的方法，可自行选择 对照电路安装图，检查安装是否正确，确认无误后，就可以安装电池进行
安装顺序。 测试了。闭合开关后，如果电路正常，用手指弹击压电陶瓷片，可以看到发光
二极管发光亮度增加。
如果出现表2-1-3所示故障现象，请分析其原因，并解决。
小贴士
三极管的三个电极分别是发射极 e、基极 b、集电极 c。在使用
表2-1-3 故障现象分析表
时要注意三个管脚的极性。
故障现象 产生原因 解决方法
发光二极管不亮
e
发光二极管亮度不变
b
c
6. 活动延伸
图2-1-9 三极管的电极
本课制作的闪光灯电路没有外壳，为便于使用，可以设计并制作一个外
壳。如果使用纽扣电池，是否可以设计一个更小巧、更方便的声控闪光灯？
（3）焊接。 在我们身边，三极管放大电路还有许多典型的应用，你能找到吗？
将插好的元器件焊牢在焊盘上，剪去多余的管脚引线，最后连接电池夹。
30 常用电路 放大电路 31提示：
LED 在电子制作中，经常用到
R
1
如图 2-1-10 所示的压电陶瓷
R 3 SA 片。在焊接时，将镀好锡的两
根导线分别焊接到它的两个电
VT
极（金属片和涂银层）上。两
根导线的另一端焊接在电路安
装板上。
R
B
2
注意：压电陶瓷片的焊点
图2-1-10 焊接压电陶瓷片的两极引线
不能短路。
图2-1-8 闪光灯电路安装板图
4. 安装及焊接 5. 调整测试
（1）焊前准备。 （1）检查焊点和元器件布局。
对元器件引线进行清洁、镀锡、成形处理，对所需导线进行加工。具体操 检查有无虚焊、错焊和漏焊；清理多余的线头，适当规范元器件的布局，
作方法请见本书第一单元“技术指导—焊接技术”中介绍的方法。 做到正确无误、整齐美观。
（2）元器件安装。 观察电路安装板上所安装的元器件是否有连接的地方。若有，要及时分
依照本书第一单元“技术指导—锡焊技术”中介绍的安装方式，可根据 开，以免短路造成元器件损坏。
需要选择。 （2）调试。
依照本书第一单元“锡焊指导—焊接技术”中介绍的方法，可自行选择 对照电路安装图，检查安装是否正确，确认无误后，就可以安装电池进行
安装顺序。 测试了。闭合开关后，如果电路正常，用手指弹击压电陶瓷片，可以看到发光
二极管发光亮度增加。
如果出现表2-1-3所示故障现象，请分析其原因，并解决。
小贴士
三极管的三个电极分别是发射极 e、基极 b、集电极 c。在使用
表2-1-3 故障现象分析表
时要注意三个管脚的极性。
故障现象 产生原因 解决方法
发光二极管不亮
e
发光二极管亮度不变
b
c
6. 活动延伸
图2-1-9 三极管的电极
本课制作的闪光灯电路没有外壳，为便于使用，可以设计并制作一个外
壳。如果使用纽扣电池，是否可以设计一个更小巧、更方便的声控闪光灯？
（3）焊接。 在我们身边，三极管放大电路还有许多典型的应用，你能找到吗？
将插好的元器件焊牢在焊盘上，剪去多余的管脚引线，最后连接电池夹。
30 常用电路 放大电路 31技术指导—识图方法 阅读材料——三极管基本知识
要学好电子技术，首先应当学会看电路图。这是制作出合格电子作品的 晶体三极管，简称三极管或晶体管，外部通常有3个引出电极的半导体器
基础。 件，是电子技术中应用最广泛的元器件之一。
1. 电路原理图和电路安装板图（印刷电路板图） 1. 三极管类型
电路图有电路原理图和电路安装图（印刷电路板图）两大类。电路原理图 三极管品种繁多，有以下几种常见的分类方式。
是表示电子元器件、各单元电路的工作原理及各元器件间的连接关系图，电路 （1）根据半导体材料和极性分类。
安装板图是表示元器件安装位置及其连线图。 根据三极管使用的半导体材料分类，可分为：硅三极管和锗三极管。
电路原理图上用各种元器件符号表示使用了哪些电子元器件，用线段表示 根据三极管的极性分类，可分为：NPN型三极管、PNP型三极管。
这些电子元器件之间的连接关系。一条线段可以看做一个连接点，它可以将两 （2）根据功能和用途分类。
个或多个元器件连在一起。线段与线段交叉时，在交叉处画上实心圆点表示此 根据功能和用途分类，三极管可以分为放大三极管、开关三极管、磁敏三
处是连接的，没有实心圆点则表示跨越，不能连接。 极管、光敏三极管等。
电路安装板图是实施电路原理图的图纸，它上面的每一块焊盘分别代表了 （3）根据功率分类。
电路原理图上的一个连接点或一条连接线。电子元器件在电路安装板图上的位 根据功率分类，三极管可以分为小功率三极管、中功率三极管、大功率三
置是由电路原理图严格规定的，不能随意更改。 极管。
（4）根据工作频率分类。
2. 在印刷电路板上找到电路图中的电子元器件
根据工作频率分类，三极管可以分为低频三极管、高频三极管，以及超高
对于初次识别电路图的同学来说，起码应当看明白电路原理图上各元器
频三极管等。
件的连接关系，能找到电路原理图上某一个电子元器件在印刷电路板上的准
2. 三极管管型判别
确位置。
印刷电路板上通常标有电路符号（以方便焊接元器件和识图），其电路 国产晶体三极管的型号参看第二位字母，字母是A或C为PNP型三极管，字
符号与原理图上的符号一致，所以可以通过印刷电路板上电路符号的引导来 母是B或D为NPN型三极管。
看图。 国际上常用的高频小功率三极管9011~9018系列中，9012和9015为PNP型三
可以先找到电源、扬声器、三极管等具有典型特征的元器件的位置，然后 极管，其他均为NPN型三极管。
再根据电路原理图中其他元器件与电源、扬声器、三极管等的连接关系，对照 3. 三极管电路图形符号
印刷电路板，找到相应部位的其他元器件。
普通三极管电路图形符号，如图2-1-13所示。
图2-1-11和图2-1-12所示为电路原理图及对应的印刷电路板图。请仔细观
察，在图2-1-12的印刷电路板图上找到发光二极管（LED）的位置。 c c
b b
e e
R
LED
新标准 旧标准 新标准 旧标准
SA
（a）NPN型 （b） PNP型
图2-1-11 电路原理图 图2-1-12 印刷电路板图 图2-1-13 普通三极管新旧电路符号
32 常用电路 阅读材料—三极管基本知识 33技术指导—识图方法 阅读材料——三极管基本知识
要学好电子技术，首先应当学会看电路图。这是制作出合格电子作品的 晶体三极管，简称三极管或晶体管，外部通常有3个引出电极的半导体器
基础。 件，是电子技术中应用最广泛的元器件之一。
1. 电路原理图和电路安装板图（印刷电路板图） 1. 三极管类型
电路图有电路原理图和电路安装图（印刷电路板图）两大类。电路原理图 三极管品种繁多，有以下几种常见的分类方式。
是表示电子元器件、各单元电路的工作原理及各元器件间的连接关系图，电路 （1）根据半导体材料和极性分类。
安装板图是表示元器件安装位置及其连线图。 根据三极管使用的半导体材料分类，可分为：硅三极管和锗三极管。
电路原理图上用各种元器件符号表示使用了哪些电子元器件，用线段表示 根据三极管的极性分类，可分为：NPN型三极管、PNP型三极管。
这些电子元器件之间的连接关系。一条线段可以看做一个连接点，它可以将两 （2）根据功能和用途分类。
个或多个元器件连在一起。线段与线段交叉时，在交叉处画上实心圆点表示此 根据功能和用途分类，三极管可以分为放大三极管、开关三极管、磁敏三
处是连接的，没有实心圆点则表示跨越，不能连接。 极管、光敏三极管等。
电路安装板图是实施电路原理图的图纸，它上面的每一块焊盘分别代表了 （3）根据功率分类。
电路原理图上的一个连接点或一条连接线。电子元器件在电路安装板图上的位 根据功率分类，三极管可以分为小功率三极管、中功率三极管、大功率三
置是由电路原理图严格规定的，不能随意更改。 极管。
（4）根据工作频率分类。
2. 在印刷电路板上找到电路图中的电子元器件
根据工作频率分类，三极管可以分为低频三极管、高频三极管，以及超高
对于初次识别电路图的同学来说，起码应当看明白电路原理图上各元器
频三极管等。
件的连接关系，能找到电路原理图上某一个电子元器件在印刷电路板上的准
2. 三极管管型判别
确位置。
印刷电路板上通常标有电路符号（以方便焊接元器件和识图），其电路 国产晶体三极管的型号参看第二位字母，字母是A或C为PNP型三极管，字
符号与原理图上的符号一致，所以可以通过印刷电路板上电路符号的引导来 母是B或D为NPN型三极管。
看图。 国际上常用的高频小功率三极管9011~9018系列中，9012和9015为PNP型三
可以先找到电源、扬声器、三极管等具有典型特征的元器件的位置，然后 极管，其他均为NPN型三极管。
再根据电路原理图中其他元器件与电源、扬声器、三极管等的连接关系，对照 3. 三极管电路图形符号
印刷电路板，找到相应部位的其他元器件。
普通三极管电路图形符号，如图2-1-13所示。
图2-1-11和图2-1-12所示为电路原理图及对应的印刷电路板图。请仔细观
察，在图2-1-12的印刷电路板图上找到发光二极管（LED）的位置。 c c
b b
e e
R
LED
新标准 旧标准 新标准 旧标准
SA
（a）NPN型 （b） PNP型
图2-1-11 电路原理图 图2-1-12 印刷电路板图 图2-1-13 普通三极管新旧电路符号
32 常用电路 阅读材料—三极管基本知识 33第二节 开关电路
4. 三极管的基本工作条件
三极管的基本工作条件是发射结（基极b与发射极e之间）加上较低的正向
电压（即正向偏置电压），集电结（基极b与集电极c之间）加有较高的反向电
人操纵电灯开关实现电灯亮灭，这是人工开关电路。用机械定时开关限时
压（即反向偏置电压）。
关闭电扇，如图2-2-1所示，这是机械开关电路。用电子元器件组成的电子开
关电路也可以实现上述功能。生活中使用电子开关电路的实例有很多，如红绿
灯、节日彩灯等。
Rc Rc
c c
b b
VT VT
e 1 Ec e 1 Ec
Rb
Rb
Eb
Eb
（a）NPN型 （b ）PNP型
图2-1-14 三极管正常工作电路示意 图2-2-1 电风扇
一、课堂实验—循环灯电路
图2-1-14（a）所示的是NPN型三极管正常工作电压示意图，图2-1-14 用不同颜色的发光二极管制作的循环灯电路是常见的电子开关电路，可以
（b）所示的是PNP型三极管正常工作电压示意图。这两种类型的三极管外部 模拟节日彩灯的效果。
电路所接电源极性正好相反。加在发射极与基极之间的电压叫偏置电压，对于
实验1 循环灯电路1
NPN型三极管来说，一般硅管约为0.5~0.8V，锗管约为0.1~0.3V。
在面包板上连接图2-2-3所示循环灯电路，实验材料见表2-2-1和图2-2-2
5. 三极管工作状态
所示。
三极管有放大、截止、饱和导通3种工作状态。三极管的3种工作状态都是
表2-2-1 实验1材料表
可变的, 都有各自的最佳工作点。如果处于放大状态的工作点不是最佳值，则工
名称 规格与数量 名称 规格与数量
作点下滑就变成了截止，上升就变成了饱和导通。
VT ~VT C9014三极管 面包板
1 3
LED ~LED φ5（红、绿、黄）各1只 电池盒 3V
1 3
C 、C 、C 47μF/10V 电池 5号2节
1 2 3
R 13 kΩ 1/8W SA拨动开关 1×2
1
R 、R 15 kΩ 1/8W 导线
3 5
R 、R 、R 1 kΩ 1/8W 电路安装板
2 4 6
34 常用电路 开关电路 35第二节 开关电路
4. 三极管的基本工作条件
三极管的基本工作条件是发射结（基极b与发射极e之间）加上较低的正向
电压（即正向偏置电压），集电结（基极b与集电极c之间）加有较高的反向电
人操纵电灯开关实现电灯亮灭，这是人工开关电路。用机械定时开关限时
压（即反向偏置电压）。
关闭电扇，如图2-2-1所示，这是机械开关电路。用电子元器件组成的电子开
关电路也可以实现上述功能。生活中使用电子开关电路的实例有很多，如红绿
灯、节日彩灯等。
Rc Rc
c c
b b
VT VT
e 1 Ec e 1 Ec
Rb
Rb
Eb
Eb
（a）NPN型 （b ）PNP型
图2-1-14 三极管正常工作电路示意 图2-2-1 电风扇
一、课堂实验—循环灯电路
图2-1-14（a）所示的是NPN型三极管正常工作电压示意图，图2-1-14 用不同颜色的发光二极管制作的循环灯电路是常见的电子开关电路，可以
（b）所示的是PNP型三极管正常工作电压示意图。这两种类型的三极管外部 模拟节日彩灯的效果。
电路所接电源极性正好相反。加在发射极与基极之间的电压叫偏置电压，对于
实验1 循环灯电路1
NPN型三极管来说，一般硅管约为0.5~0.8V，锗管约为0.1~0.3V。
在面包板上连接图2-2-3所示循环灯电路，实验材料见表2-2-1和图2-2-2
5. 三极管工作状态
所示。
三极管有放大、截止、饱和导通3种工作状态。三极管的3种工作状态都是
表2-2-1 实验1材料表
可变的, 都有各自的最佳工作点。如果处于放大状态的工作点不是最佳值，则工
名称 规格与数量 名称 规格与数量
作点下滑就变成了截止，上升就变成了饱和导通。
VT ~VT C9014三极管 面包板
1 3
LED ~LED φ5（红、绿、黄）各1只 电池盒 3V
1 3
C 、C 、C 47μF/10V 电池 5号2节
1 2 3
R 13 kΩ 1/8W SA拨动开关 1×2
1
R 、R 15 kΩ 1/8W 导线
3 5
R 、R 、R 1 kΩ 1/8W 电路安装板
2 4 6
34 常用电路 开关电路 35图2-2-4是面包板搭接的循环灯电路1。在这个电路中，有3只发光二极
管，分别与3只三极管的集电极和发射极相连接。3只三极管交替截止。当某只
三极管截止时，ec极间电阻非常大，使加在发光二极管两端的电压值满足了它
的发光条件(1.8~2.0V)，于是它便正常发光。当三极管饱和导通时，ec极间电阻
非常小，从而使发光二极管两端的电压值远低于1.8V，这时发光二极管便不会
发光。
接通电源后，由于元器件参数有差异，有一组三极管会先截止，随着电容
器充放电作用，3个三极管会循环截止，因此3个发光二极管便闪烁起来。
生活中装饰用的流水灯也是采用了上述的工作原理。只要把多个发光二极
管按一定的规律连接起来，便会看到流水灯的效果。
图2-2-2 循环灯实验1器材实物图 实验2 循环灯电路2
在面包板上连接如图2-2-6所示的循环灯电路2，实验材料见表2-2-2和图
2-2-5，搭接效果如图2-2-7所示。
表2-2-2 实验2材料表
R R R R R R
1 2 3 4 5 6
13kΩ 1kΩ 15kΩ 1kΩ 15kΩ 1kΩ 名称 规格与数量 名称 规格与数量
SA
VT ~VT C9014三极管 面包板
1 3
VT VT VT
1 + C 2 + C 3
2 3 LED ~LED φ5（红、绿、黄）各1只 电池盒 3V
47μF 47μF
3V
1 3
C 、C 、C 47μF/10V 电池 5号2节
1 2 3
LED LED LED
+ 1 2 3
R 13 kΩ 1/8W SA拨动开关 1×2
C 1
1
47μF R 、R 15 kΩ 1/8W 导线
3 5
图2-2-3 循环灯实验1电路原理图 R 、R 、R 100Ω 1/8W 电路安装板
2 4 6
图2-2-4 面包板搭接的循环灯实验1电路 图2-2-5 循环灯实验2器材实物图
36 常用电路 开关电路 37图2-2-4是面包板搭接的循环灯电路1。在这个电路中，有3只发光二极
管，分别与3只三极管的集电极和发射极相连接。3只三极管交替截止。当某只
三极管截止时，ec极间电阻非常大，使加在发光二极管两端的电压值满足了它
的发光条件(1.8~2.0V)，于是它便正常发光。当三极管饱和导通时，ec极间电阻
非常小，从而使发光二极管两端的电压值远低于1.8V，这时发光二极管便不会
发光。
接通电源后，由于元器件参数有差异，有一组三极管会先截止，随着电容
器充放电作用，3个三极管会循环截止，因此3个发光二极管便闪烁起来。
生活中装饰用的流水灯也是采用了上述的工作原理。只要把多个发光二极
管按一定的规律连接起来，便会看到流水灯的效果。
图2-2-2 循环灯实验1器材实物图 实验2 循环灯电路2
在面包板上连接如图2-2-6所示的循环灯电路2，实验材料见表2-2-2和图
2-2-5，搭接效果如图2-2-7所示。
表2-2-2 实验2材料表
R R R R R R
1 2 3 4 5 6
13kΩ 1kΩ 15kΩ 1kΩ 15kΩ 1kΩ 名称 规格与数量 名称 规格与数量
SA
VT ~VT C9014三极管 面包板
1 3
VT VT VT
1 + C 2 + C 3
2 3 LED ~LED φ5（红、绿、黄）各1只 电池盒 3V
47μF 47μF
3V
1 3
C 、C 、C 47μF/10V 电池 5号2节
1 2 3
LED LED LED
+ 1 2 3
R 13 kΩ 1/8W SA拨动开关 1×2
C 1
1
47μF R 、R 15 kΩ 1/8W 导线
3 5
图2-2-3 循环灯实验1电路原理图 R 、R 、R 100Ω 1/8W 电路安装板
2 4 6
图2-2-4 面包板搭接的循环灯实验1电路 图2-2-5 循环灯实验2器材实物图
36 常用电路 开关电路 37二、技术实践—制作循环灯
LED LED LED
1 2 3
R R R
1 3 5
13kΩ 15kΩ 15kΩ 1. 工具与材料
R R R （1）工具：电烙铁、电烙铁支架、焊锡、松香；尖嘴钳、偏口钳、剥线
2 4 6 SA
100Ω 100Ω 100Ω 钳、小刀（或砂纸）；多用电表。
（2）材料：制作材料如表2-2-1和表2-2-2所示（可选）。
VT + C VT + C VT
1 2 2 3 3 2. 检测元器件
47μF 47μF
使用多用电表对元器件进行检测。
C
+ 1
47μF 3. 识别电路安装板图
图2-2-6 循环灯实验2电路原理图 利用同样一块电路安装板，可以组装两种不同的循环灯电路。图2-2-8、
图2-2-9分别是图2-2-3和图2-2-6所示循环灯电路的电路安装板图。
R R R R R R
1 2 3 4 5 6
SA
VT VT VT
1 2 3
3V
+ + +
C C C
2 3 1
LED LED LED
1 2 3
图2-2-7 面包板搭接的循环灯实验2电路 图2-2-8 循环灯实验1电路安装板图
LED LED LED
1 2 3
R R R
1 3 5
观察与思考: SA
R R R
2 4 6
做完两个实验后, 用比较分析的方法开展科学探究，思考下面的问题： VT VT VT
1 2 3
1. 图2-2-6所示电路与图2-2-3所示电路的区别是什么？
3V
+ + +
2. 这两个电路的效果一样吗？为什么？ C C C
2 3 1
图2-2-9 循环灯实验2电路安装板图
38 常用电路 开关电路 39二、技术实践—制作循环灯
LED LED LED
1 2 3
R R R
1 3 5
13kΩ 15kΩ 15kΩ 1. 工具与材料
R R R （1）工具：电烙铁、电烙铁支架、焊锡、松香；尖嘴钳、偏口钳、剥线
2 4 6 SA
100Ω 100Ω 100Ω 钳、小刀（或砂纸）；多用电表。
（2）材料：制作材料如表2-2-1和表2-2-2所示（可选）。
VT + C VT + C VT
1 2 2 3 3 2. 检测元器件
47μF 47μF
使用多用电表对元器件进行检测。
C
+ 1
47μF 3. 识别电路安装板图
图2-2-6 循环灯实验2电路原理图 利用同样一块电路安装板，可以组装两种不同的循环灯电路。图2-2-8、
图2-2-9分别是图2-2-3和图2-2-6所示循环灯电路的电路安装板图。
R R R R R R
1 2 3 4 5 6
SA
VT VT VT
1 2 3
3V
+ + +
C C C
2 3 1
LED LED LED
1 2 3
图2-2-7 面包板搭接的循环灯实验2电路 图2-2-8 循环灯实验1电路安装板图
LED LED LED
1 2 3
R R R
1 3 5
观察与思考: SA
R R R
2 4 6
做完两个实验后, 用比较分析的方法开展科学探究，思考下面的问题： VT VT VT
1 2 3
1. 图2-2-6所示电路与图2-2-3所示电路的区别是什么？
3V
+ + +
2. 这两个电路的效果一样吗？为什么？ C C C
2 3 1
图2-2-9 循环灯实验2电路安装板图
38 常用电路 开关电路 39技术指导——电路检测方法
提示：
利用同一块电路板组装两种循环灯电路，如图 2-2-8 和图
电路安装好后，有时接通电源后并不工作。有时虽然工作但不正常，效果
2-2-9 所示。它的发光二极管连接位置不一样，所以发光二极管的
极差。对于初学者来说，这往往是很让人头痛的事。这就需要我们掌握电路检
闪烁方式也不同。如图 2-2-9 所示的电路中，在同一时刻，有两只
测方法，查出电路故障，制作出高质量的电子作品。电路检测方法有多种，下
发光二极管同时发光。
面主要介绍利用多用电表进行故障检测的几种常用方法。
1. 电阻测量法
（1）电阻测量法可以检测元器件的质量，如检测电阻器、二极管、三极
管等，在本书前面元器件检测方法中已经做过介绍。
4. 安装及焊接
（2）利用电阻测量法可以检测电路中的故障点。
（1）插件。
电路在正常状态下和故障状态下的电阻是不同的，电路断路时电阻为无穷
按照电路安装板图要求，将元器件一一插入对应的孔中，适当规范元器件
大，短路时电阻为零或减少。
的布局。
正常工作时，印刷线路板上铜箔或导线的线路电阻为零；出现断路故障
（2）焊接。
时，断路点两端的电阻为无穷大。正常状态下，用电器两端的电阻为某一固定
将插在电路板上的元器件用电烙铁焊在焊盘上，剪去多余的管脚引线，最
值，当用电器短路时，电阻为零或减少。
后连接电池夹。
所以，可以测量电路的电阻值来查找故障点。
5. 调整测试
注意：电阻测量法应在被测电路断电时测量检查。
焊接完毕后，检查线路板上有无虚焊、错焊和漏焊；清理多余线头，做到 2. 电流测量法
正确无误、整齐美观。调整完毕，安装电池进行测试。若无故障，接通电源后
电流测量法是通过测量电路中某测试点的工作电流的大小、电流的有或无
将见到循环灯闪烁的亮光。如果出现表2-2-3所示故障现象，请分析其原因，
来判断电路故障的。
并解决。
操作方法：
将多用电表选择直流电流最大量程挡后与被测电路的电源串接（注意表
表2-2-3 故障现象分析 笔的正负极性要正确），接通电源后，如表针所指电流值极大，甚至打满格，
说明被测电路内有短路的地方，此时应立即关闭电源。接通电源后，如表针不
故障现象 产生原因 解决方法
动，可降低测量量程挡，如表针仍然不动，说明被测电路内有断路的地方。如
发光二极管都不亮
果表针虽有示数，但与被测电路的额定电流值相差很大，也说明这个电路工作
发光二极管保持常亮 不正常。
3. 电压测量法
6. 活动延伸
一个工作正常的电路中，元器件各端点对地（零电位）都有合理的电压
本节制作的循环灯没有配置外壳，请你帮它设计一个。这个外壳里要放得
值。当电路发生故障时，电路中各点的电压也会发生变化。因此，可以用多用
下电路板和两节5号电池，3只发光二极管则应露出。
电表的直流电压挡来进行检测和判断。
多个循环灯组合起来就可以模拟装饰用的流水灯。你能设计出这个电
某些元器件（如三极管）在工作正常的时候，其各管脚之间也应有合理的
路吗？
电压值。以NPN型三极管为例，在放大状态下锗三极管基极与发射极之间电压
40 常用电路 技术指导——电路检测方法 41技术指导——电路检测方法
提示：
利用同一块电路板组装两种循环灯电路，如图 2-2-8 和图
电路安装好后，有时接通电源后并不工作。有时虽然工作但不正常，效果
2-2-9 所示。它的发光二极管连接位置不一样，所以发光二极管的
极差。对于初学者来说，这往往是很让人头痛的事。这就需要我们掌握电路检
闪烁方式也不同。如图 2-2-9 所示的电路中，在同一时刻，有两只
测方法，查出电路故障，制作出高质量的电子作品。电路检测方法有多种，下
发光二极管同时发光。
面主要介绍利用多用电表进行故障检测的几种常用方法。
1. 电阻测量法
（1）电阻测量法可以检测元器件的质量，如检测电阻器、二极管、三极
管等，在本书前面元器件检测方法中已经做过介绍。
4. 安装及焊接
（2）利用电阻测量法可以检测电路中的故障点。
（1）插件。
电路在正常状态下和故障状态下的电阻是不同的，电路断路时电阻为无穷
按照电路安装板图要求，将元器件一一插入对应的孔中，适当规范元器件
大，短路时电阻为零或减少。
的布局。
正常工作时，印刷线路板上铜箔或导线的线路电阻为零；出现断路故障
（2）焊接。
时，断路点两端的电阻为无穷大。正常状态下，用电器两端的电阻为某一固定
将插在电路板上的元器件用电烙铁焊在焊盘上，剪去多余的管脚引线，最
值，当用电器短路时，电阻为零或减少。
后连接电池夹。
所以，可以测量电路的电阻值来查找故障点。
5. 调整测试
注意：电阻测量法应在被测电路断电时测量检查。
焊接完毕后，检查线路板上有无虚焊、错焊和漏焊；清理多余线头，做到 2. 电流测量法
正确无误、整齐美观。调整完毕，安装电池进行测试。若无故障，接通电源后
电流测量法是通过测量电路中某测试点的工作电流的大小、电流的有或无
将见到循环灯闪烁的亮光。如果出现表2-2-3所示故障现象，请分析其原因，
来判断电路故障的。
并解决。
操作方法：
将多用电表选择直流电流最大量程挡后与被测电路的电源串接（注意表
表2-2-3 故障现象分析 笔的正负极性要正确），接通电源后，如表针所指电流值极大，甚至打满格，
说明被测电路内有短路的地方，此时应立即关闭电源。接通电源后，如表针不
故障现象 产生原因 解决方法
动，可降低测量量程挡，如表针仍然不动，说明被测电路内有断路的地方。如
发光二极管都不亮
果表针虽有示数，但与被测电路的额定电流值相差很大，也说明这个电路工作
发光二极管保持常亮 不正常。
3. 电压测量法
6. 活动延伸
一个工作正常的电路中，元器件各端点对地（零电位）都有合理的电压
本节制作的循环灯没有配置外壳，请你帮它设计一个。这个外壳里要放得
值。当电路发生故障时，电路中各点的电压也会发生变化。因此，可以用多用
下电路板和两节5号电池，3只发光二极管则应露出。
电表的直流电压挡来进行检测和判断。
多个循环灯组合起来就可以模拟装饰用的流水灯。你能设计出这个电
某些元器件（如三极管）在工作正常的时候，其各管脚之间也应有合理的
路吗？
电压值。以NPN型三极管为例，在放大状态下锗三极管基极与发射极之间电压
40 常用电路 技术指导——电路检测方法 41约为0.1~0.3V；硅三极管基极与发射极之间电压约为0.5~0.8V。因此，可用多用 ● 安装面与锡焊面—无铜箔面为安装面，有铜箔面为锡焊面。
电表的直流电压挡来检测和判断它们的工作状态。 焊盘与板基是用胶黏合的，不能反复烫焊。
2. 双面板（Double-sided Boards）
阅读材料—印刷电路板简介 这种电路板的两面都有布线，如图2-2-11所示。不过需要用上导孔才能
在两面的布线间有适当的电路连接。导孔在PCB上，是充满或涂上金属的小
洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而
印刷电路板通常被称为PCB（Printed Circuit Board），它几乎应用在所有现 且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用于比单面板更复
代电子产品中。电路板使电路迷你化、直观化，对于固定电路的批量生产和优 杂的电路。
化用电器布局起重要作用。随着电子设备越来越复杂，需要的电子元器件越来
越多，PCB上的线路和元器件也越来越密集了。
按照电路原理图做出的用于将不同电子元器件连接成电路的材料叫电路安
装板，俗称印刷电路板。印刷电路板通常分为单面板、双面板和多层板。
1. 单面板（Single-sided Boards）
单面板是最基本的印刷电路板，如图2-2-10所示。零件集中在其中一面，
导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以这种PCB称为单面
图2-2-11 双面板的两面
板。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能
交叉而必须绕行独自的路径），所以比较简单的电路才使用这类板子。
3. 多层板（Multi-layer Boards）
为了进一步增加可以布线的面积，以及降低电磁干扰，对于非常复杂的
电路，可以被布置成多层结构并压合在一起，在层间布建通孔电路连通各层电
路，如图2-2-12所示。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都
焊盘
是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分电脑的主板是4~8层的结构。
板基
图2-2-10 单面电路安装板
● 板基—用于黏结铜箔的基础板材，要求质地坚韧，绝缘性能好。图
2-1-10所示板基表面绿色涂层是阻焊剂。
● 铜箔线条—依据电路连接要求，板基上的铜箔线条被腐蚀成各自独立
的几何形状，它起到连接电路中的元器件和传输信号的作用，相当于电路中的
图2-2-12 多层板
导线。每一独立铜箔线条上各处电压相同，不同铜箔线条的电压一般不同。
● 焊盘—电路板上焊接元器件的地方为焊盘。焊盘上在焊接处涂有助
焊剂。
42 常用电路 阅读材料—印刷电路板简介 43约为0.1~0.3V；硅三极管基极与发射极之间电压约为0.5~0.8V。因此，可用多用 ● 安装面与锡焊面—无铜箔面为安装面，有铜箔面为锡焊面。
电表的直流电压挡来检测和判断它们的工作状态。 焊盘与板基是用胶黏合的，不能反复烫焊。
2. 双面板（Double-sided Boards）
阅读材料—印刷电路板简介 这种电路板的两面都有布线，如图2-2-11所示。不过需要用上导孔才能
在两面的布线间有适当的电路连接。导孔在PCB上，是充满或涂上金属的小
洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而
印刷电路板通常被称为PCB（Printed Circuit Board），它几乎应用在所有现 且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用于比单面板更复
代电子产品中。电路板使电路迷你化、直观化，对于固定电路的批量生产和优 杂的电路。
化用电器布局起重要作用。随着电子设备越来越复杂，需要的电子元器件越来
越多，PCB上的线路和元器件也越来越密集了。
按照电路原理图做出的用于将不同电子元器件连接成电路的材料叫电路安
装板，俗称印刷电路板。印刷电路板通常分为单面板、双面板和多层板。
1. 单面板（Single-sided Boards）
单面板是最基本的印刷电路板，如图2-2-10所示。零件集中在其中一面，
导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以这种PCB称为单面
图2-2-11 双面板的两面
板。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能
交叉而必须绕行独自的路径），所以比较简单的电路才使用这类板子。
3. 多层板（Multi-layer Boards）
为了进一步增加可以布线的面积，以及降低电磁干扰，对于非常复杂的
电路，可以被布置成多层结构并压合在一起，在层间布建通孔电路连通各层电
路，如图2-2-12所示。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都
焊盘
是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分电脑的主板是4~8层的结构。
板基
图2-2-10 单面电路安装板
● 板基—用于黏结铜箔的基础板材，要求质地坚韧，绝缘性能好。图
2-1-10所示板基表面绿色涂层是阻焊剂。
● 铜箔线条—依据电路连接要求，板基上的铜箔线条被腐蚀成各自独立
的几何形状，它起到连接电路中的元器件和传输信号的作用，相当于电路中的
图2-2-12 多层板
导线。每一独立铜箔线条上各处电压相同，不同铜箔线条的电压一般不同。
● 焊盘—电路板上焊接元器件的地方为焊盘。焊盘上在焊接处涂有助
焊剂。
42 常用电路 阅读材料—印刷电路板简介 43第三节 振荡电路
R
1 VT
2
100kΩ
钢琴的声音是用琴键带动琴槌打击琴弦发出的。电子钢琴上只有琴键，没
有琴槌、琴弦，它发出的钢琴声是用振荡电路“制造”出来的。本节通过制作 SB
VT
电子讯响器，来认识简单的振荡电路。 1
BL
一、课堂实验—让小纸屑“跳舞”的振荡电路
R
2 3V
1.2kΩ
实验材料见表2-3-1。
表2-3-1 实验材料表
图2-3-2 “静止的纸屑”实验原理图 图2-3-3 静止的纸屑
名称 规格与数量 名称 规格与数量
实验2 电子讯响器—让小纸屑“跳舞”
R 100kΩ 1/8W SB按钮开关 小型
1
在上面的实验电路中，接入一个电容器“C”，如图2-3-4所示。闭合开
R 1.2kΩ 1/8W 面包板
2 关后，伴随扬声器发出的声音，小纸屑会一齐上蹿下跳，好像在跳舞，如图
C 0.033μF 电池盒 3V 2-3-5所示。
VT C9013 电池 5号2节
1
R
VT C9012 电路安装板 1
2 VT
100kΩ 2
BL扬声器 8Ω/0.25W 导线
SB
VT
1
BL
R
C 2 3V
0.033μF 1.2kΩ
图2-3-4 电子讯响器原理图 图2-3-5 跳动的纸屑
图2-3-1 元器件实物图
实验1 静止的纸屑
在面包板上连接图2-3-2所示电路，实验器材见表2-3-1和图2-3-1。将一
些碎纸屑放到扬声器纸盆上。闭合开关后，碎纸屑不动，如图2-3-3所示。
图2-3-6 面包板搭接的电子讯响器实验电路
44 常用电路 振荡电路 45第三节 振荡电路
R
1 VT
2
100kΩ
钢琴的声音是用琴键带动琴槌打击琴弦发出的。电子钢琴上只有琴键，没
有琴槌、琴弦，它发出的钢琴声是用振荡电路“制造”出来的。本节通过制作 SB
VT
电子讯响器，来认识简单的振荡电路。 1
BL
一、课堂实验—让小纸屑“跳舞”的振荡电路
R
2 3V
1.2kΩ
实验材料见表2-3-1。
表2-3-1 实验材料表
图2-3-2 “静止的纸屑”实验原理图 图2-3-3 静止的纸屑
名称 规格与数量 名称 规格与数量
实验2 电子讯响器—让小纸屑“跳舞”
R 100kΩ 1/8W SB按钮开关 小型
1
在上面的实验电路中，接入一个电容器“C”，如图2-3-4所示。闭合开
R 1.2kΩ 1/8W 面包板
2 关后，伴随扬声器发出的声音，小纸屑会一齐上蹿下跳，好像在跳舞，如图
C 0.033μF 电池盒 3V 2-3-5所示。
VT C9013 电池 5号2节
1
R
VT C9012 电路安装板 1
2 VT
100kΩ 2
BL扬声器 8Ω/0.25W 导线
SB
VT
1
BL
R
C 2 3V
0.033μF 1.2kΩ
图2-3-4 电子讯响器原理图 图2-3-5 跳动的纸屑
图2-3-1 元器件实物图
实验1 静止的纸屑
在面包板上连接图2-3-2所示电路，实验器材见表2-3-1和图2-3-1。将一
些碎纸屑放到扬声器纸盆上。闭合开关后，碎纸屑不动，如图2-3-3所示。
图2-3-6 面包板搭接的电子讯响器实验电路
44 常用电路 振荡电路 45图2-3-6是电子讯响器电路的搭接效果图。该电路由两只不同类型的三极 3. 检测元器件
管（一只PNP型、一只NPN型）和少量的电阻器、电容器构成。由于电容器C的
依照本书第一单元中所介绍的元器件检测和极性判断方法，使用多用电表
充、放电作用使两只三极管同时饱和导通或同时截止，电流像水流起了波浪一
将本节制作所需要的全部元器件进行认真地检测。
样，一下又一下地冲向扬声器，扬声器在这种有强有弱的电流作用下，就会振
（1）扬声器检测方法。
动发出声音了。
选择多用电表电阻挡R×1kΩ量程，用表笔间断碰触扬声器两个接线极片
我们称这种现象为“自激振荡”，将能够产生自激振荡的电路称为振荡
时，扬声器会发出咔吧声，这样的扬声器是好的。
电路。
（2）按钮开关检测方法。
用多用电表电阻挡R×1kΩ量程检测拨动开关，闭合时电阻值应为0。用多
试一试：
用电表电阻挡R×10kΩ量程检测拨动开关，断开时电阻值为∞。
改变电路中电阻器或电容器的值，可以改变扬声器的声音。增
4. 焊接与组装
大电阻器 R 的阻值或增大电容器 C 的电容值，可以使扬声器鸣叫的
1
按照电路原理图，在印刷线路板上将已准备好的元器件进行插件、锡焊与
声音发闷；反之如果减小电阻器R 的阻值或减小电容器C的电容值，
1
组装，完成作品制作。
可以使扬声器鸣叫声音发尖。但要注意电阻器的阻值不能太小，否
则会损坏三极管。电阻器 R 的阻值对声音也有很大影响，你可以试
2
试看。
小贴士
若使用 3DG6 和 3AX31 三极管，安装时要注意两只三极管的管脚
二、技术实践—制作电子讯响器
排列，避免错误。按钮开关和扬声器通过导线与电路板连接，最后
把电池夹的引线焊在电路板上。
1. 工具与材料
b
（1）工具：电烙铁、电烙铁支架、焊锡、松香；尖嘴钳、偏口钳、剥线 b
钳、小刀（或砂纸）；多用电表；铅笔、直尺。
（2）材料：制作材料如表2-3-1所示。 e c e c
2. 设计电路安装板图
制作电子讯响器电路的电路安装板，如图2-3-7所示。由于板上没有印上
图2-3-8 三极管3DG6管脚底视图 图2-3-9 三极管3AX31管脚底视图
安装图，所以需要你用铅笔将电子讯响器电路中各元器件的电路符号画在你设
计、规划好的相应孔位上。
5. 调整测试
只要元器件良好，安装正确，电子讯响器电路不需调试就可工作。
观察与思考:
将本电路中的两个三极管的位置交换，电源的正负极也交换，扬声
器还会发出声音吗？
图2-3-7 电路安装板
46 常用电路 振荡电路 47图2-3-6是电子讯响器电路的搭接效果图。该电路由两只不同类型的三极 3. 检测元器件
管（一只PNP型、一只NPN型）和少量的电阻器、电容器构成。由于电容器C的
依照本书第一单元中所介绍的元器件检测和极性判断方法，使用多用电表
充、放电作用使两只三极管同时饱和导通或同时截止，电流像水流起了波浪一
将本节制作所需要的全部元器件进行认真地检测。
样，一下又一下地冲向扬声器，扬声器在这种有强有弱的电流作用下，就会振
（1）扬声器检测方法。
动发出声音了。
选择多用电表电阻挡R×1kΩ量程，用表笔间断碰触扬声器两个接线极片
我们称这种现象为“自激振荡”，将能够产生自激振荡的电路称为振荡
时，扬声器会发出咔吧声，这样的扬声器是好的。
电路。
（2）按钮开关检测方法。
用多用电表电阻挡R×1kΩ量程检测拨动开关，闭合时电阻值应为0。用多
试一试：
用电表电阻挡R×10kΩ量程检测拨动开关，断开时电阻值为∞。
改变电路中电阻器或电容器的值，可以改变扬声器的声音。增
4. 焊接与组装
大电阻器 R 的阻值或增大电容器 C 的电容值，可以使扬声器鸣叫的
1
按照电路原理图，在印刷线路板上将已准备好的元器件进行插件、锡焊与
声音发闷；反之如果减小电阻器R 的阻值或减小电容器C的电容值，
1
组装，完成作品制作。
可以使扬声器鸣叫声音发尖。但要注意电阻器的阻值不能太小，否
则会损坏三极管。电阻器 R 的阻值对声音也有很大影响，你可以试
2
试看。
小贴士
若使用 3DG6 和 3AX31 三极管，安装时要注意两只三极管的管脚
二、技术实践—制作电子讯响器
排列，避免错误。按钮开关和扬声器通过导线与电路板连接，最后
把电池夹的引线焊在电路板上。
1. 工具与材料
b
（1）工具：电烙铁、电烙铁支架、焊锡、松香；尖嘴钳、偏口钳、剥线 b
钳、小刀（或砂纸）；多用电表；铅笔、直尺。
（2）材料：制作材料如表2-3-1所示。 e c e c
2. 设计电路安装板图
制作电子讯响器电路的电路安装板，如图2-3-7所示。由于板上没有印上
图2-3-8 三极管3DG6管脚底视图 图2-3-9 三极管3AX31管脚底视图
安装图，所以需要你用铅笔将电子讯响器电路中各元器件的电路符号画在你设
计、规划好的相应孔位上。
5. 调整测试
只要元器件良好，安装正确，电子讯响器电路不需调试就可工作。
观察与思考:
将本电路中的两个三极管的位置交换，电源的正负极也交换，扬声
器还会发出声音吗？
图2-3-7 电路安装板
46 常用电路 振荡电路 476. 活动延伸
试试看，能否将电子讯响器改造成电子闪光器。
第 3 单元
技术指导——电路分析方法
电子控制电路
电路原理图由于用途不同、元器件不同，电路的复杂程度也不一样。在识
读电路原理图时，可以采取“从整体到局部”、“从左到右或者从上到下”、
“从输入到输出”的原则。
很多宾馆、商场的大门都使用了自动门。当你走近时，门会自动打开；通
1. 根据信号的传递方向分析电路
过后，门又会自动关上。自动门如此“聪明”，是因为门外安装了一个红外传
通常情况下，电路是按照信号的传递方向画的。信号多是从左到右传递。 感器。它将人体发出的红外信号转换为电信号，经过控制电路处理后，控制电
比如在功率放大电路中，一般音量电位器位于电路的输入端，而扬声器位于电 动机转动使门打开或关闭。
路的输出端。 本单元我们将探索电子控制电路的奥秘。
2. 分解电路
可以根据功能将复杂电路分解为若干个单元电路。
一般来讲，在分立元器件组成的电路中，三极管是各个单元电路的核心元
器件。在集成电路中，集成电路芯片通常是各单元电路的核心元器件。因此，
可以利用核心元器件作为单元电路的标志，根据功能，按照信号的传递方向将
复杂电路分解为若干个单元电路。
通常各单元电路的画法是有一定规律的。如各级放大电路是从左到右排列
的，输入的信号在电路图的左侧，输出信号在电路图的右侧。
3. 分析单元电路
图3-０-1 自动门
分解电路后，根据需要，可以对单元电路进行分析。主要了解每个单元
第一节 传感器
电路中用到了哪些电子元器件，主要电子元器件的功能是什么。找出主要元器
件，然后再分析每个主要元器件的外围元器件。
对于集成电路，可以查阅相关资料，然后根据需要分析输入引脚、输出引
一、什么是传感器
脚、电源引脚等所对应的外围电路的功能。
4. 综合分析
电冰箱、空调、智能手机等很多常见的电子产品都安装了能“感觉”外界
通过前面的步骤，可以大致了解元器件的作用以及各个单元电路之间的关 信息变化的元器件。我们将这些能感受被测量信号并按照一定规律将其转变为
系。利用信号的传递方向，将各个单元电路连接起来，分析各个单元电路之间 电信号的元器件叫传感器。
主要元器件的作用，进一步了解整个电路的工作原理。 传感器类型有很多，根据检测对象的不同，传感器可分为热敏传感器、声
敏传感器、湿敏传感器、光敏传感器、压敏传感器、磁敏传感器等等。随着现
代电子技术的发展，传感器的种类越来越丰富，精度也越来越高。
48 常用电路 传感器 496. 活动延伸
试试看，能否将电子讯响器改造成电子闪光器。
第 3 单元
技术指导——电路分析方法
电子控制电路
电路原理图由于用途不同、元器件不同，电路的复杂程度也不一样。在识
读电路原理图时，可以采取“从整体到局部”、“从左到右或者从上到下”、
“从输入到输出”的原则。
很多宾馆、商场的大门都使用了自动门。当你走近时，门会自动打开；通
1. 根据信号的传递方向分析电路
过后，门又会自动关上。自动门如此“聪明”，是因为门外安装了一个红外传
通常情况下，电路是按照信号的传递方向画的。信号多是从左到右传递。 感器。它将人体发出的红外信号转换为电信号，经过控制电路处理后，控制电
比如在功率放大电路中，一般音量电位器位于电路的输入端，而扬声器位于电 动机转动使门打开或关闭。
路的输出端。 本单元我们将探索电子控制电路的奥秘。
2. 分解电路
可以根据功能将复杂电路分解为若干个单元电路。
一般来讲，在分立元器件组成的电路中，三极管是各个单元电路的核心元
器件。在集成电路中，集成电路芯片通常是各单元电路的核心元器件。因此，
可以利用核心元器件作为单元电路的标志，根据功能，按照信号的传递方向将
复杂电路分解为若干个单元电路。
通常各单元电路的画法是有一定规律的。如各级放大电路是从左到右排列
的，输入的信号在电路图的左侧，输出信号在电路图的右侧。
3. 分析单元电路
图3-０-1 自动门
分解电路后，根据需要，可以对单元电路进行分析。主要了解每个单元
第一节 传感器
电路中用到了哪些电子元器件，主要电子元器件的功能是什么。找出主要元器
件，然后再分析每个主要元器件的外围元器件。
对于集成电路，可以查阅相关资料，然后根据需要分析输入引脚、输出引
一、什么是传感器
脚、电源引脚等所对应的外围电路的功能。
4. 综合分析
电冰箱、空调、智能手机等很多常见的电子产品都安装了能“感觉”外界
通过前面的步骤，可以大致了解元器件的作用以及各个单元电路之间的关 信息变化的元器件。我们将这些能感受被测量信号并按照一定规律将其转变为
系。利用信号的传递方向，将各个单元电路连接起来，分析各个单元电路之间 电信号的元器件叫传感器。
主要元器件的作用，进一步了解整个电路的工作原理。 传感器类型有很多，根据检测对象的不同，传感器可分为热敏传感器、声
敏传感器、湿敏传感器、光敏传感器、压敏传感器、磁敏传感器等等。随着现
代电子技术的发展，传感器的种类越来越丰富，精度也越来越高。
48 常用电路 传感器 49实验 认识热敏电阻 表3-1-1 音乐芯片引脚功能说明
热敏传感器是指对温度敏感的元器件。热敏电阻器是一种常见的热敏传感 引脚1 电源正极(3V)
器，温度的变化会引起它的电阻值发生变化。按照温度系数不同可分为正温度
引脚2 触发信号输入
系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。正温度系数热敏
引脚3 外围元器件连接点
电阻器（PTC）在温度升高时电阻值变大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在
温度升高时电阻值变小。 引脚4 芯片电信号输出
引脚5 电源负极
图3-1-2 电子音乐芯片
搭建步骤：
（1）给音乐芯片的引脚和扬声器电极分别焊接一段导线引脚，以便插接
在面包板上。
图3-1-1 热敏电阻器
（2）依据图3-1-3在面包板上搭接电路，接通电源，按下开关，扬声器发
请你用多用电表（R×100kΩ挡）分别测量热敏电阻在常温和受热后的 出音乐铃声，这其实是简单的电子音乐门铃电路。
阻值。 我们可以此为基础，改变音乐芯片的触发信号，体验传感器的作用。
（1）常温检测（室内温度接近25℃），热敏电阻阻值为 Ω。
（2）加温检测（将一热源靠近热敏电阻），随着温度升高，热敏电阻阻
值变 （大/小）。
（3）以上现象和数据表明该热敏电阻是 （NTC型/PTC型）热
敏电阻。
提示：
（1）常温检测时，不要用手接触热敏电阻，以防止人体温度
对测量结果产生影响。 图3-1-3 基础实验电路图 图3-1-4 面包板搭接基础实验电路
（2）加温检测时，注意不要使热源与热敏电阻直接接触或靠
2. 用压电陶瓷电片触发实验电路
得过近，以防止将其烫坏。
压电陶瓷片是一种能“感受压力”的元器件。它是在圆形铜片上覆盖了一
层压电陶瓷材料，涂上银层制成的。金属片和银层是它的两个电极。当受到压
二、传感器实验
力时，压电陶瓷片发生形变，两个电极间产生电压，从而输出电信号。
我们使用一个音乐芯片（图3-1-2）搭建实验电路进行传感器实验。首先
搭建一个基础电路，然后采用不同的传感器作为实验电路的触发信号，体验传
感器在电路中的作用。
B
1. 搭建基础实验电路
图3-1-5 压电陶瓷片实物图及电路图形符号
所需元器件：音乐芯片（QC9300A）、三极管（C9014）、扬声器
（8Ω/0.5W）、按键开关。 按图3-1-6所示电路，用压电陶瓷片取代开关。接通电源后，用手敲击压
音乐芯片的引脚如表3-1-1所示。 电陶瓷片后，扬声器发出音乐铃声。
50 电子控制电路 传感器 51实验 认识热敏电阻 表3-1-1 音乐芯片引脚功能说明
热敏传感器是指对温度敏感的元器件。热敏电阻器是一种常见的热敏传感 引脚1 电源正极(3V)
器，温度的变化会引起它的电阻值发生变化。按照温度系数不同可分为正温度
引脚2 触发信号输入
系数热敏电阻器（PTC）和负温度系数热敏电阻器（NTC）。正温度系数热敏
引脚3 外围元器件连接点
电阻器（PTC）在温度升高时电阻值变大，负温度系数热敏电阻器（NTC）在
温度升高时电阻值变小。 引脚4 芯片电信号输出
引脚5 电源负极
图3-1-2 电子音乐芯片
搭建步骤：
（1）给音乐芯片的引脚和扬声器电极分别焊接一段导线引脚，以便插接
在面包板上。
图3-1-1 热敏电阻器
（2）依据图3-1-3在面包板上搭接电路，接通电源，按下开关，扬声器发
请你用多用电表（R×100kΩ挡）分别测量热敏电阻在常温和受热后的 出音乐铃声，这其实是简单的电子音乐门铃电路。
阻值。 我们可以此为基础，改变音乐芯片的触发信号，体验传感器的作用。
（1）常温检测（室内温度接近25℃），热敏电阻阻值为 Ω。
（2）加温检测（将一热源靠近热敏电阻），随着温度升高，热敏电阻阻
值变 （大/小）。
（3）以上现象和数据表明该热敏电阻是 （NTC型/PTC型）热
敏电阻。
提示：
（1）常温检测时，不要用手接触热敏电阻，以防止人体温度
对测量结果产生影响。 图3-1-3 基础实验电路图 图3-1-4 面包板搭接基础实验电路
（2）加温检测时，注意不要使热源与热敏电阻直接接触或靠
2. 用压电陶瓷电片触发实验电路
得过近，以防止将其烫坏。
压电陶瓷片是一种能“感受压力”的元器件。它是在圆形铜片上覆盖了一
层压电陶瓷材料，涂上银层制成的。金属片和银层是它的两个电极。当受到压
二、传感器实验
力时，压电陶瓷片发生形变，两个电极间产生电压，从而输出电信号。
我们使用一个音乐芯片（图3-1-2）搭建实验电路进行传感器实验。首先
搭建一个基础电路，然后采用不同的传感器作为实验电路的触发信号，体验传
感器在电路中的作用。
B
1. 搭建基础实验电路
图3-1-5 压电陶瓷片实物图及电路图形符号
所需元器件：音乐芯片（QC9300A）、三极管（C9014）、扬声器
（8Ω/0.5W）、按键开关。 按图3-1-6所示电路，用压电陶瓷片取代开关。接通电源后，用手敲击压
音乐芯片的引脚如表3-1-1所示。 电陶瓷片后，扬声器发出音乐铃声。
50 电子控制电路 传感器 51阅读材料—常见的传感器
传感器是实现自动检测和自动控制的重要元器件。除了教材中介绍的几种
传感器外，还有很多传感器应用于我们日常的生活和学习中。
1. 压力传感器
物体承受压力会发生变形，压力传感器通过检测物体变形的程度来“感
觉”受力的大小。压力传感器被大量应用于计量器具上，如电子体重计、电子
秤、血压计等。
图3-1-6 压电陶瓷片触发 图3-1-7 面包板搭接的压电陶瓷片触发
实验电路 实验电路
3. 红外传感器实验
红外接收二极管是一种对红外光敏感的器件，能将红外光信号转换为电信号。
按图3-1-8所示电路，用红外接收二极管取代基础实验电路中的开关，用
红外遥控器(比如电视遥控器)在10厘米距离内向它发射红外信号，扬声器发出
图3-1-10 电子秤、电子体重计 图3-1-11 腕式血压计和指式血压计
音乐铃声。
2. 磁敏传感器
磁敏传感器能将磁场的强弱信息转换为相应的电信号，常用于检测材料或
空间等有无磁性。磁敏传感器应用的最大特点是无接触测量。
磁敏传感器主要品种有磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管、干簧管、霍
尔元件等。
3. 温度传感器
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，大量应用于电冰箱、空调等温度
图3-1-8 红外传感器实验图 图3-1-9 面包板搭接的红外传感器实验电路图 控制系统中，还广泛应用于移动电话、电池组、变压器、工业控制设备、汽车
及其他需要监测或控制温度的产品中。
温度传感器按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料
4. 活动延伸—寻找身边的传感器
及电子元器件特性分为热电阻和热电偶两类。
你身边的电子产品使用了哪些传感器？用来检测哪些信号？请查阅书籍或
4. 红外传感器
网上资料，进一步了解它们，将结果写在表3-1-2中。
所有高于绝对零度的物质都辐射红外线。红
表3-1-2 我发现的传感器
外线是不可见光线，人眼看不见红外线，红外传
序号 电子产品名称 传感器 传感器的功能（检测到哪类信号） 感器却能“感觉”到红外线，并将它变换成电信
号。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农
1
热释电红外传感器 红外测温仪
业等领域获得了广泛的应用。在本单元序言里提
2 图3-1-12 红外传感器的应用
到的自动门控制系统就使用了红外传感器。
52 电子控制电路 阅读材料—常见的传感器 53阅读材料—常见的传感器
传感器是实现自动检测和自动控制的重要元器件。除了教材中介绍的几种
传感器外，还有很多传感器应用于我们日常的生活和学习中。
1. 压力传感器
物体承受压力会发生变形，压力传感器通过检测物体变形的程度来“感
觉”受力的大小。压力传感器被大量应用于计量器具上，如电子体重计、电子
秤、血压计等。
图3-1-6 压电陶瓷片触发 图3-1-7 面包板搭接的压电陶瓷片触发
实验电路 实验电路
3. 红外传感器实验
红外接收二极管是一种对红外光敏感的器件，能将红外光信号转换为电信号。
按图3-1-8所示电路，用红外接收二极管取代基础实验电路中的开关，用
红外遥控器(比如电视遥控器)在10厘米距离内向它发射红外信号，扬声器发出
图3-1-10 电子秤、电子体重计 图3-1-11 腕式血压计和指式血压计
音乐铃声。
2. 磁敏传感器
磁敏传感器能将磁场的强弱信息转换为相应的电信号，常用于检测材料或
空间等有无磁性。磁敏传感器应用的最大特点是无接触测量。
磁敏传感器主要品种有磁敏电阻、磁敏二极管、磁敏三极管、干簧管、霍
尔元件等。
3. 温度传感器
温度传感器是温度测量仪表的核心部分，大量应用于电冰箱、空调等温度
图3-1-8 红外传感器实验图 图3-1-9 面包板搭接的红外传感器实验电路图 控制系统中，还广泛应用于移动电话、电池组、变压器、工业控制设备、汽车
及其他需要监测或控制温度的产品中。
温度传感器按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料
4. 活动延伸—寻找身边的传感器
及电子元器件特性分为热电阻和热电偶两类。
你身边的电子产品使用了哪些传感器？用来检测哪些信号？请查阅书籍或
4. 红外传感器
网上资料，进一步了解它们，将结果写在表3-1-2中。
所有高于绝对零度的物质都辐射红外线。红
表3-1-2 我发现的传感器
外线是不可见光线，人眼看不见红外线，红外传
序号 电子产品名称 传感器 传感器的功能（检测到哪类信号） 感器却能“感觉”到红外线，并将它变换成电信
号。红外传感技术已经在现代科技、国防和工农
1
热释电红外传感器 红外测温仪
业等领域获得了广泛的应用。在本单元序言里提
2 图3-1-12 红外传感器的应用
到的自动门控制系统就使用了红外传感器。
52 电子控制电路 阅读材料—常见的传感器 53第二节 磁控电路 提示：
干簧管多为玻璃外壳，使用时用力要适度，勿将外壳压碎；必
须弯曲根部引线时，一定要用钳子夹住根部后再轻轻弯曲，防止玻
在第1单元制作的LED小台灯电路 璃管破裂。
中增加一个磁敏传感器，用小磁铁靠
近传感器，小台灯就发亮。你可以用
这个小台灯给同学变魔术。 二、 技术实践—制作磁控LED小台灯
一、认识磁控电路
1. 制作步骤
图3-2-1 “魔术”小台灯
（1）在干簧管两端引脚上各焊上一根10cm长的软导线。
实验 用面包板搭接磁控电路
（2）拆开LED小台灯底座，取下台灯开关，将干簧管与台灯开关以并联方
实验材料见表3-2-1。
式焊接好。
（3）连接磁控LED小台灯电路。
表3-2-1 实验材料表
（4）将干簧管用胶条固定在台灯底座内中央位置上。
名称 规格与数量 名称 规格与数量
（5）将LED小台灯还原。
LED φ5 电池盒 4.5V
SA拨动开关 1×2 干簧管
小磁铁 LED小台灯
在面包板上搭接图3-2-4所示磁控电路。
干簧管也称干簧继电器，外形及电路符号如
（1） （2） （3）
图3-2-2所示，它是一个有内置铁质开关的玻 (cid:10471)(cid:10671)(cid:3615)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1) (cid:1)(cid:12627)(cid:10099)(cid:1)(cid:1)(cid:1) (cid:5185)(cid:13291)(cid:1)
璃管，当干簧管靠近磁铁时，开关闭合，电
路导通，发光二极管发光；干簧管远离磁铁
图3-2-2 干簧管外形和电路符号
时，开关断开，发光二极管熄灭。
磁控LED小台灯电路如图3-2-4所示。与第1单元第三节的LED小台灯电路
对比，在按钮开关上并联了一个干簧管，使它可以“感觉”到磁场信号。
干簧管
（4） （5）
S
图3-2-5 磁控LED小台灯电路制作流程
4.5V
LED × 15
2. 检测
图3-2-3 面包板搭接的磁控LED小台灯电路 图3-2-4 “魔术”小台灯电路原理图 将一小块扁平的磁铁放置在桌面上，当LED小台灯置于磁铁上时就会自动
亮起来。
54 电子控制电路 磁控电路 55第二节 磁控电路 提示：
干簧管多为玻璃外壳，使用时用力要适度，勿将外壳压碎；必
须弯曲根部引线时，一定要用钳子夹住根部后再轻轻弯曲，防止玻
在第1单元制作的LED小台灯电路 璃管破裂。
中增加一个磁敏传感器，用小磁铁靠
近传感器，小台灯就发亮。你可以用
这个小台灯给同学变魔术。 二、 技术实践—制作磁控LED小台灯
一、认识磁控电路
1. 制作步骤
图3-2-1 “魔术”小台灯
（1）在干簧管两端引脚上各焊上一根10cm长的软导线。
实验 用面包板搭接磁控电路
（2）拆开LED小台灯底座，取下台灯开关，将干簧管与台灯开关以并联方
实验材料见表3-2-1。
式焊接好。
（3）连接磁控LED小台灯电路。
表3-2-1 实验材料表
（4）将干簧管用胶条固定在台灯底座内中央位置上。
名称 规格与数量 名称 规格与数量
（5）将LED小台灯还原。
LED φ5 电池盒 4.5V
SA拨动开关 1×2 干簧管
小磁铁 LED小台灯
在面包板上搭接图3-2-4所示磁控电路。
干簧管也称干簧继电器，外形及电路符号如
（1） （2） （3）
图3-2-2所示，它是一个有内置铁质开关的玻 (cid:10471)(cid:10671)(cid:3615)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1) (cid:1)(cid:12627)(cid:10099)(cid:1)(cid:1)(cid:1) (cid:5185)(cid:13291)(cid:1)
璃管，当干簧管靠近磁铁时，开关闭合，电
路导通，发光二极管发光；干簧管远离磁铁
图3-2-2 干簧管外形和电路符号
时，开关断开，发光二极管熄灭。
磁控LED小台灯电路如图3-2-4所示。与第1单元第三节的LED小台灯电路
对比，在按钮开关上并联了一个干簧管，使它可以“感觉”到磁场信号。
干簧管
（4） （5）
S
图3-2-5 磁控LED小台灯电路制作流程
4.5V
LED × 15
2. 检测
图3-2-3 面包板搭接的磁控LED小台灯电路 图3-2-4 “魔术”小台灯电路原理图 将一小块扁平的磁铁放置在桌面上，当LED小台灯置于磁铁上时就会自动
亮起来。
54 电子控制电路 磁控电路 55驻极体话筒是能把外界微小的声音信号变换为电信号的元器件。
第三节 声控电路
本电路中无声音信号时，VT 截止，LED不亮。当有声音信号输入时，驻极
2
体话筒把声音信号转换为电信号，经电容C传递给三极管VT 和VT ，LED两端电
1 2
声控电路在日常生活中十分常见，比如楼道里的声控延时灯、声控玩具等。
压满足工作电压，正常发光，实现了用声音对灯的控制。
一、课堂实验—用驻极体话筒搭建声控电路 驻极体话筒广泛应用于收录机、电话等电器中，它体积小、结构简单，工
作时需要直流工作电压。
实验材料见表3-3-1。
小贴士
表3-3-1 声控电路实验材料表
驻极体是电介质，驻极体的基本性质是长期处于带电状态。驻
名称 规格与数量 名称 规格与数量 极体话筒中由驻极体膜片形成的电容器，会因为声音产生的空气振
R 5.1kΩ1/8W BM 小型驻极体话筒 动而改变电容值，从而产生随声波变化而变化的电信号，实现了从
1
R 470kΩ1/8W SA拨动开关 1×2 声音信号到电信号的转换。
2
R 2.4 kΩ1/8W 电路板
3
C 2.2μF/10V 面包板
VT 、VT C9014 电池盒 3V
1 2
LED φ5（高亮度） 电池 5号2节
BM
图3-3-4 驻极体话筒的外观和符号
二、技术实践—制作声控电路
1. 工具与材料
电烙铁、偏口钳、尖嘴钳、松香、焊锡丝等。
图3-3-1 元器件实物图
材料参见表3-3-1。
在面包板上搭接图3-3-2所示电路。电路中的BM是驻极体话筒。闭合开关
2. 制作过程
以后，LED会随着声音闪烁。
（1）元器件检测：对元器件逐一进行认真的检测。
（2）识图：对照图3-3-2声控电路原理图，识读电路安装板图（图3-3-5）。
(cid:51) (cid:1) (cid:51) (cid:1) (cid:51) (cid:1)
(cid:18) (cid:21909) (cid:21910)
(cid:52)(cid:1)
(cid:22)(cid:15)(cid:18)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:21)(cid:24)(cid:17)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:19)(cid:15)(cid:21)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:45)(cid:38)(cid:37)(cid:1)
(cid:1) S
R3 LED
R2
(cid:21902)(cid:1) (cid:21945)(cid:21943) (cid:21908)(cid:1) (cid:21945)(cid:21943) (cid:19) (cid:1)
R1
(cid:26)(cid:17)(cid:18)(cid:21) (cid:1) (cid:26)(cid:17)(cid:18)(cid:21) (cid:1)
(cid:21926)(cid:1) (cid:19)(cid:15)(cid:19)(cid:174)(cid:21929)(cid:1) (cid:1) +
VT
(cid:21925)(cid:21936)(cid:1) (cid:21910)(cid:21945)(cid:1) 2
BM C VT
1
图3-3-2 声控电路原理图 图3-3-3 面包板搭接的实验电路 图3-3-5 电路元器件安装图
56 电子控制电路 声控电路 57驻极体话筒是能把外界微小的声音信号变换为电信号的元器件。
第三节 声控电路
本电路中无声音信号时，VT 截止，LED不亮。当有声音信号输入时，驻极
2
体话筒把声音信号转换为电信号，经电容C传递给三极管VT 和VT ，LED两端电
1 2
声控电路在日常生活中十分常见，比如楼道里的声控延时灯、声控玩具等。
压满足工作电压，正常发光，实现了用声音对灯的控制。
一、课堂实验—用驻极体话筒搭建声控电路 驻极体话筒广泛应用于收录机、电话等电器中，它体积小、结构简单，工
作时需要直流工作电压。
实验材料见表3-3-1。
小贴士
表3-3-1 声控电路实验材料表
驻极体是电介质，驻极体的基本性质是长期处于带电状态。驻
名称 规格与数量 名称 规格与数量 极体话筒中由驻极体膜片形成的电容器，会因为声音产生的空气振
R 5.1kΩ1/8W BM 小型驻极体话筒 动而改变电容值，从而产生随声波变化而变化的电信号，实现了从
1
R 470kΩ1/8W SA拨动开关 1×2 声音信号到电信号的转换。
2
R 2.4 kΩ1/8W 电路板
3
C 2.2μF/10V 面包板
VT 、VT C9014 电池盒 3V
1 2
LED φ5（高亮度） 电池 5号2节
BM
图3-3-4 驻极体话筒的外观和符号
二、技术实践—制作声控电路
1. 工具与材料
电烙铁、偏口钳、尖嘴钳、松香、焊锡丝等。
图3-3-1 元器件实物图
材料参见表3-3-1。
在面包板上搭接图3-3-2所示电路。电路中的BM是驻极体话筒。闭合开关
2. 制作过程
以后，LED会随着声音闪烁。
（1）元器件检测：对元器件逐一进行认真的检测。
（2）识图：对照图3-3-2声控电路原理图，识读电路安装板图（图3-3-5）。
(cid:51) (cid:1) (cid:51) (cid:1) (cid:51) (cid:1)
(cid:18) (cid:21909) (cid:21910)
(cid:52)(cid:1)
(cid:22)(cid:15)(cid:18)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:21)(cid:24)(cid:17)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:19)(cid:15)(cid:21)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:45)(cid:38)(cid:37)(cid:1)
(cid:1) S
R3 LED
R2
(cid:21902)(cid:1) (cid:21945)(cid:21943) (cid:21908)(cid:1) (cid:21945)(cid:21943) (cid:19) (cid:1)
R1
(cid:26)(cid:17)(cid:18)(cid:21) (cid:1) (cid:26)(cid:17)(cid:18)(cid:21) (cid:1)
(cid:21926)(cid:1) (cid:19)(cid:15)(cid:19)(cid:174)(cid:21929)(cid:1) (cid:1) +
VT
(cid:21925)(cid:21936)(cid:1) (cid:21910)(cid:21945)(cid:1) 2
BM C VT
1
图3-3-2 声控电路原理图 图3-3-3 面包板搭接的实验电路 图3-3-5 电路元器件安装图
56 电子控制电路 声控电路 57（3）组装：在下图括号内填写安装和锡焊的元器件名称并参照此步骤完
技术指导—电子实验技术
成安装和焊接。
设计好一个新的电路后，都要经过实验验证并改进后才能应用于实际。学
习电子实验技术是提高电子技术水平的重要途径。
电子实验的内容包括电路连接、电路检测、数据釆集、电路调试、比较分
析、电路定型等环节。
为了实验方便，除了锡焊工具、面包板、导线等常用工具外，还应准备一
些常用实验器材，可以参考表3-3-2。
（ ） （ ）
一、常用实验工具和材料
电子实验常使用信号源、示波器、扫频仪等专业仪器。初学者可以用多用
电表等简单设备进行电子实验。
表3-3-2 常用实验材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量
470Ω、1kΩ、
（ ） （ ）
2.2 kΩ、4.7 kΩ、
图3-3- 6 安装和焊接步骤 0.01μF、1μF/25V、
10kΩ、22kΩ、
电阻器 电容器 10μF/25V、100μF/
（4）调整测试：用导线把电池盒与电路板连接并焊牢(图3-3-7)。然后试 33kΩ、47kΩ、
25V
验一下声控效果。只要元器件安装正确，锡焊可靠，打开电源，电路就可以正
100kΩ、220kΩ、
常工作。
470kΩ、1MΩ
二极管 1N4001~1N4008 LED φ5
三极管 C9014、C9015 可调电阻 10kΩ、100kΩ、1MΩ
按键式(常开) 红色外皮
小开关 鳄鱼夹导线
按键式(常闭) 黑色外皮
小扬声器 8Ω/0.5W 小马达 1.5V、3V、4.5V
二、采集实验数据
图3-3-7 声控电路实物图
在电路实验中，通常需要采集关键点电压及电路电流等参数，并与理论值
3.活动延伸
相比较，以验证电路工作是否正常。
这个电路可以改为声控延时电路。用一只470μF/10V电解电容器，负极
用多用电表测量本节声控电路的工作电流值（多用电表预置为直流电流最
接在VT 基极，正极接在VT 集电极，可以使LED点亮后延时40秒熄灭。电容越
1 2 大量程）。
大，延时越长。你可以试一试。
58 电子控制电路 技术指导—电子实验技术 59（3）组装：在下图括号内填写安装和锡焊的元器件名称并参照此步骤完
技术指导—电子实验技术
成安装和焊接。
设计好一个新的电路后，都要经过实验验证并改进后才能应用于实际。学
习电子实验技术是提高电子技术水平的重要途径。
电子实验的内容包括电路连接、电路检测、数据釆集、电路调试、比较分
析、电路定型等环节。
为了实验方便，除了锡焊工具、面包板、导线等常用工具外，还应准备一
些常用实验器材，可以参考表3-3-2。
（ ） （ ）
一、常用实验工具和材料
电子实验常使用信号源、示波器、扫频仪等专业仪器。初学者可以用多用
电表等简单设备进行电子实验。
表3-3-2 常用实验材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量
470Ω、1kΩ、
（ ） （ ）
2.2 kΩ、4.7 kΩ、
图3-3- 6 安装和焊接步骤 0.01μF、1μF/25V、
10kΩ、22kΩ、
电阻器 电容器 10μF/25V、100μF/
（4）调整测试：用导线把电池盒与电路板连接并焊牢(图3-3-7)。然后试 33kΩ、47kΩ、
25V
验一下声控效果。只要元器件安装正确，锡焊可靠，打开电源，电路就可以正
100kΩ、220kΩ、
常工作。
470kΩ、1MΩ
二极管 1N4001~1N4008 LED φ5
三极管 C9014、C9015 可调电阻 10kΩ、100kΩ、1MΩ
按键式(常开) 红色外皮
小开关 鳄鱼夹导线
按键式(常闭) 黑色外皮
小扬声器 8Ω/0.5W 小马达 1.5V、3V、4.5V
二、采集实验数据
图3-3-7 声控电路实物图
在电路实验中，通常需要采集关键点电压及电路电流等参数，并与理论值
3.活动延伸
相比较，以验证电路工作是否正常。
这个电路可以改为声控延时电路。用一只470μF/10V电解电容器，负极
用多用电表测量本节声控电路的工作电流值（多用电表预置为直流电流最
接在VT 基极，正极接在VT 集电极，可以使LED点亮后延时40秒熄灭。电容越
1 2 大量程）。
大，延时越长。你可以试一试。
58 电子控制电路 技术指导—电子实验技术 59电路中LED不亮时（通常称为静态）的电流值约为1.8mA。LED点亮时（通
第四节 光控电路
常称为动态）的电流最大值约为70mA。
本节声控电路各点的静态参考电压值见表3-3-3。
可以将光信号转变为电信号的元器件称为光敏传感器。生活中有很多应用
表3-3-3 声控电路静态参考电压值表
光敏传感器构成光控电路的实例，比如路灯根据光线的明暗启动或关闭，平板
三极管 基极 集电极 发射极 电脑、智能手机根据环境亮度自动调节屏幕亮度，有些汽车在天色变暗时自动
VT 0.18V 0.12V 0V 开启仪表灯等等。
1
VT 0.12V 2.8V 0V 光敏传感器种类繁多，主要有光敏电阻器、光敏二极管、光敏三极管等。
2
三、电路调试
设计好的电路一般需要经过调试才能工作在最佳状态。调整实验电路中
的元器件参数，使电路静态电流值最小、动态电流值最大，电路工作在最理
想状态。
光敏电阻器及电路符号
提示：
如果使用可调电阻器取代实验电路中的定值电阻器，应在可调
电阻器上串联一定阻值的定值电阻器，防止电路短路。
光敏二极管及电路符号
(cid:6122)
光敏三极管及电路符号
图3-4-1 常用光敏电子元器件
一、课堂实验—光控电路
实验1 认识光敏电阻
光敏电阻器的文字标注为“RL”，附加的字母L表示它对光线敏感。
用多用电表R×1kΩ挡分别测量光敏电阻在光照强和光照弱时的阻值。
（1）光照强时（光敏电阻无遮挡时）光敏电阻阻值为 Ω。
（2）光照弱时（光敏电阻受遮挡时）光敏电阻阻值为 Ω。
60 电子控制电路 光控电路 61电路中LED不亮时（通常称为静态）的电流值约为1.8mA。LED点亮时（通
第四节 光控电路
常称为动态）的电流最大值约为70mA。
本节声控电路各点的静态参考电压值见表3-3-3。
可以将光信号转变为电信号的元器件称为光敏传感器。生活中有很多应用
表3-3-3 声控电路静态参考电压值表
光敏传感器构成光控电路的实例，比如路灯根据光线的明暗启动或关闭，平板
三极管 基极 集电极 发射极 电脑、智能手机根据环境亮度自动调节屏幕亮度，有些汽车在天色变暗时自动
VT 0.18V 0.12V 0V 开启仪表灯等等。
1
VT 0.12V 2.8V 0V 光敏传感器种类繁多，主要有光敏电阻器、光敏二极管、光敏三极管等。
2
三、电路调试
设计好的电路一般需要经过调试才能工作在最佳状态。调整实验电路中
的元器件参数，使电路静态电流值最小、动态电流值最大，电路工作在最理
想状态。
光敏电阻器及电路符号
提示：
如果使用可调电阻器取代实验电路中的定值电阻器，应在可调
电阻器上串联一定阻值的定值电阻器，防止电路短路。
光敏二极管及电路符号
(cid:6122)
光敏三极管及电路符号
图3-4-1 常用光敏电子元器件
一、课堂实验—光控电路
实验1 认识光敏电阻
光敏电阻器的文字标注为“RL”，附加的字母L表示它对光线敏感。
用多用电表R×1kΩ挡分别测量光敏电阻在光照强和光照弱时的阻值。
（1）光照强时（光敏电阻无遮挡时）光敏电阻阻值为 Ω。
（2）光照弱时（光敏电阻受遮挡时）光敏电阻阻值为 Ω。
60 电子控制电路 光控电路 61二、技术实践—制作光控延时灯电路
光敏二极管是另外一种常用的光敏传感器，下面我们用光敏二极管来制作
一个光控延时灯电路。电路中的光控延时灯可以在照明灯熄灭后自动点亮，延
续5~10秒钟后再熄灭。
图3-4-2 光敏电阻实物图
光敏电阻受光照时的电阻值称为光（亮）电阻，没有光照时的电阻值称为
暗电阻。亮电阻一般为0.5~20kΩ，暗电阻一般为0.5~200MΩ。
实验2 认识光控电路 图3-4-5 光控延时灯电路原理图
用一个光敏电阻（CdS）、一个电阻器（2kΩ 1/8W）、一个NPN型三极管
在面包板上按图3-4-5连接光控延时灯电路。接通电源后试验，观察光敏
（9014）和一个红色LED在面包板上搭接图3-4-3所示的光控实验电路。
电阻在受光照射时和被遮挡住光线时的现象。
接通电源后，观察光敏电阻在接受光照时和被遮挡住光线时LED的发光情
当光线由亮突然变暗时，光敏二极管会向电路提供一个触发信号，从而使
况。光照强时发光二极管不亮，挡住光线时发光二极管发光。它能“感觉”外
三极管VT 饱和导通，小灯泡点亮。电容器C 通过电阻器R 进行放电，实现延时
3 2 3
界光的强弱，实现了能在外界光强度变弱时自动点亮LED的功能。
功能。当放电过程结束时，三极管VT 转为截止，小灯泡熄灭。
3
1. 工具与材料
工具：电烙铁、偏口钳、尖嘴钳、小十字螺丝刀、松香、焊锡丝等。
材料：制作所用的元器件见表3-4-1和图3-4-6所示。
(cid:51)(cid:18)(cid:1)
(cid:52)(cid:1)
(cid:19)(cid:76)(cid:95)(cid:18)(cid:22)(cid:76)(cid:162) (cid:1) (cid:55)(cid:53)(cid:1) 表3-4-1 实验材料表
(cid:26)(cid:17)(cid:18)(cid:21)
(cid:1)
(cid:20)(cid:55)(cid:1)
名称 规格与数量 名称 规格与数量
(cid:51) (cid:45)(cid:38)(cid:37)(cid:1)
R 51kΩ 1/8W VT 8050
1 3
R 4.7kΩ 1/8W SA拨动开关 1×2
图3-4-3 光控实验电路 图3-4-4 面包板搭接的光控实验电路 2
R 100kΩ 1/8W 小灯泡（EL） 1.5V/0.25A
3
C 10μF/10V 印刷电路板
1
试一试：
C 100μF/10V 灯泡压片
图3-4-3可以作为一个光强变弱的报警电路，如果需要一个光 2
线过强时就报警的电路，你能在它基础上改造完成吗？请试着画出 VD φ3（光电二极管） 电池盒 3V
改造后的电路图。
VT ~VT C9014 多股导线
1 2
62 电子控制电路 光控电路 63二、技术实践—制作光控延时灯电路
光敏二极管是另外一种常用的光敏传感器，下面我们用光敏二极管来制作
一个光控延时灯电路。电路中的光控延时灯可以在照明灯熄灭后自动点亮，延
续5~10秒钟后再熄灭。
图3-4-2 光敏电阻实物图
光敏电阻受光照时的电阻值称为光（亮）电阻，没有光照时的电阻值称为
暗电阻。亮电阻一般为0.5~20kΩ，暗电阻一般为0.5~200MΩ。
实验2 认识光控电路 图3-4-5 光控延时灯电路原理图
用一个光敏电阻（CdS）、一个电阻器（2kΩ 1/8W）、一个NPN型三极管
在面包板上按图3-4-5连接光控延时灯电路。接通电源后试验，观察光敏
（9014）和一个红色LED在面包板上搭接图3-4-3所示的光控实验电路。
电阻在受光照射时和被遮挡住光线时的现象。
接通电源后，观察光敏电阻在接受光照时和被遮挡住光线时LED的发光情
当光线由亮突然变暗时，光敏二极管会向电路提供一个触发信号，从而使
况。光照强时发光二极管不亮，挡住光线时发光二极管发光。它能“感觉”外
三极管VT 饱和导通，小灯泡点亮。电容器C 通过电阻器R 进行放电，实现延时
3 2 3
界光的强弱，实现了能在外界光强度变弱时自动点亮LED的功能。
功能。当放电过程结束时，三极管VT 转为截止，小灯泡熄灭。
3
1. 工具与材料
工具：电烙铁、偏口钳、尖嘴钳、小十字螺丝刀、松香、焊锡丝等。
材料：制作所用的元器件见表3-4-1和图3-4-6所示。
(cid:51)(cid:18)(cid:1)
(cid:52)(cid:1)
(cid:19)(cid:76)(cid:95)(cid:18)(cid:22)(cid:76)(cid:162) (cid:1) (cid:55)(cid:53)(cid:1) 表3-4-1 实验材料表
(cid:26)(cid:17)(cid:18)(cid:21)
(cid:1)
(cid:20)(cid:55)(cid:1)
名称 规格与数量 名称 规格与数量
(cid:51) (cid:45)(cid:38)(cid:37)(cid:1)
R 51kΩ 1/8W VT 8050
1 3
R 4.7kΩ 1/8W SA拨动开关 1×2
图3-4-3 光控实验电路 图3-4-4 面包板搭接的光控实验电路 2
R 100kΩ 1/8W 小灯泡（EL） 1.5V/0.25A
3
C 10μF/10V 印刷电路板
1
试一试：
C 100μF/10V 灯泡压片
图3-4-3可以作为一个光强变弱的报警电路，如果需要一个光 2
线过强时就报警的电路，你能在它基础上改造完成吗？请试着画出 VD φ3（光电二极管） 电池盒 3V
改造后的电路图。
VT ~VT C9014 多股导线
1 2
62 电子控制电路 光控电路 63（3）组装。
焊接电阻器 焊接电容器
焊接二极管
焊接三极管
图3-4-6 元器件实物图
2. 制作过程
（1）认识电路安装板图。
处理导线
连接导线
图3-4-8 安装步骤图
3. 调整测试
焊接完毕后，检查电路，调整元器件，然后进行测试。
选一个较暗的房间，把照明灯打开，把做好的电路放在灯光下，使光电
二极管受到光照，然后关掉照明灯，光控延时小灯就会亮起来并且延续一段
时间。
实际应用中可以根据需要调整电容器C 的电容值大小，从而改变延时时间
图3-4-7 电路安装板图 2
的长短。
（2）检测元器件。
对作品使用的元器件逐一进行认真检测。 试一试：
电容器 C 的容量直接影响触发效果。本电路中电容器 C 为
1 1
提示：
10μF，只有当光线发生瞬间强烈变化时电路才能被触发。如果将光
光电二极管的透明外形与普通发光二极管一样，使用时要注
控延时小灯由亮处慢慢移到暗处，则电路不会被触发。如果你将电
意它的极性。如果用指针式多用电表测量它的电阻值，当黑表笔接
容器 C 的容量增大到 47μF，你会发现它对光线的要求不一样了。
1
光电二极管的负极，红表笔接正极时，光线暗时它的电阻值可大于
但是由于电容器 C 的容量增大，它会影响到电路的稳定性，使小灯
1
100kΩ，光线亮时它的电阻值只有数百欧。因此光电二极管在电路
不能熄灭。为了弥补这个缺陷，可以将光电二极管的负极从电源的
中通常都是反向连接的，即光电二极管的负极接在电源的正极上。
正极上断开，接到电容器C 右端的位置上试一试。
2
64 电子控制电路 光控电路 65（3）组装。
焊接电阻器 焊接电容器
焊接二极管
焊接三极管
图3-4-6 元器件实物图
2. 制作过程
（1）认识电路安装板图。
处理导线
连接导线
图3-4-8 安装步骤图
3. 调整测试
焊接完毕后，检查电路，调整元器件，然后进行测试。
选一个较暗的房间，把照明灯打开，把做好的电路放在灯光下，使光电
二极管受到光照，然后关掉照明灯，光控延时小灯就会亮起来并且延续一段
时间。
实际应用中可以根据需要调整电容器C 的电容值大小，从而改变延时时间
图3-4-7 电路安装板图 2
的长短。
（2）检测元器件。
对作品使用的元器件逐一进行认真检测。 试一试：
电容器 C 的容量直接影响触发效果。本电路中电容器 C 为
1 1
提示：
10μF，只有当光线发生瞬间强烈变化时电路才能被触发。如果将光
光电二极管的透明外形与普通发光二极管一样，使用时要注
控延时小灯由亮处慢慢移到暗处，则电路不会被触发。如果你将电
意它的极性。如果用指针式多用电表测量它的电阻值，当黑表笔接
容器 C 的容量增大到 47μF，你会发现它对光线的要求不一样了。
1
光电二极管的负极，红表笔接正极时，光线暗时它的电阻值可大于
但是由于电容器 C 的容量增大，它会影响到电路的稳定性，使小灯
1
100kΩ，光线亮时它的电阻值只有数百欧。因此光电二极管在电路
不能熄灭。为了弥补这个缺陷，可以将光电二极管的负极从电源的
中通常都是反向连接的，即光电二极管的负极接在电源的正极上。
正极上断开，接到电容器C 右端的位置上试一试。
2
64 电子控制电路 光控电路 654. 活动延伸—光控电路的应用设计
认识了光控延时灯，我们可以将它应用于生活和学习中。为光控延时灯设
计一个美观又实用的外壳，或者将开关控制的LED小台灯变为 “怕黑”的LED
第 4 单元
灯，用它弥补卧室照明灯开关离床较远的不足，让它在晚上关闭房间的照明灯
后能自动点亮，延续10秒钟左右让我们从容地走到床边。
集成电路
也可以结合自己的发现和需求，以光敏电阻和光电二极管为传感器，改造
家里的一些电子产品，如让电话铃声在晚上自动变小一些等等，方便我们的生
活和学习。
技术指导—电子产品外观设计 集成电路是将一个电路所需的所有电子元器件及布线连接好，制作在一小
块半导体晶片上，然后封装起来形成的，通常称作集成块或集成芯片。
随着技术的发展，集成电路的体积越来越小，价格越来越便宜，功能却越
焊接好电路并不等于制作完成了电器产品。要让电路发挥实效，还需要以 来越强大。使用集成电路，可以提高效率，降低成本，使产品设计变得简单。
功能为基础，设计外壳包装。这些都是电器设计过程中要考虑的内容。
电器设计首先要考虑将这个电路的声、光、电等效果发挥到最佳。本书虽
然把学生制作的LED小台灯作为示例介绍，但它在电器设计上并不成功，因为 第一节 双声道小音箱
台灯灯光的照射范围较小（图1-3-8），不能满足阅读的需要，可以通过测量
二极管的光斑大小，改进LED的数量和排布设计，以满足光照度的需求。
音箱的种类有很多，其中自带功放电路的音箱称为有源音箱。用分立元
电子产品的外壳包装通常需要绝缘材料，设计时除了要保证电路板及所有
器件制作有源音箱，电路庞大，元器件众多，抗震性差。使用集成电路则可
元器件能装在外壳中，更要考虑使用者的方便性。电路板及所有元器件在外壳
避免这些问题。
中的安装要尽量简便，不要过于复杂。如电池需要经常更换，要放在便于取出
我们使用集成电路TDA2822M和很少的外围元器件就可以制作出双声道有
的地方；用于控制、调整的元器件（开关、可调电位器等）最好集中在控制面
源音箱。
板上，放在便于操作的地方。
在此基础上，外观的设计要美观，有新意。
一、集成电路TDA2822M简介
TDA2822M是一款集成功
放电路，广泛应用于收音机、
随身听等小功率功放电路中。
它的集成度高，需要的外围电
路元器件少，发热量小，音质
较好。它的工作电压范围为
图4-1-1 TDA2822M
1.8~15V。TDA2822M外观如图
4-1-1所示。
66 电子控制电路 双声道小音箱 674. 活动延伸—光控电路的应用设计
认识了光控延时灯，我们可以将它应用于生活和学习中。为光控延时灯设
计一个美观又实用的外壳，或者将开关控制的LED小台灯变为 “怕黑”的LED
第 4 单元
灯，用它弥补卧室照明灯开关离床较远的不足，让它在晚上关闭房间的照明灯
后能自动点亮，延续10秒钟左右让我们从容地走到床边。
集成电路
也可以结合自己的发现和需求，以光敏电阻和光电二极管为传感器，改造
家里的一些电子产品，如让电话铃声在晚上自动变小一些等等，方便我们的生
活和学习。
技术指导—电子产品外观设计 集成电路是将一个电路所需的所有电子元器件及布线连接好，制作在一小
块半导体晶片上，然后封装起来形成的，通常称作集成块或集成芯片。
随着技术的发展，集成电路的体积越来越小，价格越来越便宜，功能却越
焊接好电路并不等于制作完成了电器产品。要让电路发挥实效，还需要以 来越强大。使用集成电路，可以提高效率，降低成本，使产品设计变得简单。
功能为基础，设计外壳包装。这些都是电器设计过程中要考虑的内容。
电器设计首先要考虑将这个电路的声、光、电等效果发挥到最佳。本书虽
然把学生制作的LED小台灯作为示例介绍，但它在电器设计上并不成功，因为 第一节 双声道小音箱
台灯灯光的照射范围较小（图1-3-8），不能满足阅读的需要，可以通过测量
二极管的光斑大小，改进LED的数量和排布设计，以满足光照度的需求。
音箱的种类有很多，其中自带功放电路的音箱称为有源音箱。用分立元
电子产品的外壳包装通常需要绝缘材料，设计时除了要保证电路板及所有
器件制作有源音箱，电路庞大，元器件众多，抗震性差。使用集成电路则可
元器件能装在外壳中，更要考虑使用者的方便性。电路板及所有元器件在外壳
避免这些问题。
中的安装要尽量简便，不要过于复杂。如电池需要经常更换，要放在便于取出
我们使用集成电路TDA2822M和很少的外围元器件就可以制作出双声道有
的地方；用于控制、调整的元器件（开关、可调电位器等）最好集中在控制面
源音箱。
板上，放在便于操作的地方。
在此基础上，外观的设计要美观，有新意。
一、集成电路TDA2822M简介
TDA2822M是一款集成功
放电路，广泛应用于收音机、
随身听等小功率功放电路中。
它的集成度高，需要的外围电
路元器件少，发热量小，音质
较好。它的工作电压范围为
图4-1-1 TDA2822M
1.8~15V。TDA2822M外观如图
4-1-1所示。
66 电子控制电路 双声道小音箱 67TDA2822M共有8个引脚，每个
引脚都有编号，其功能各不相同。
从顶面观察，半圆形缺口朝上，则
左上角为1脚，沿逆时针方向依次
为2脚、3脚……8脚。各引脚功能
见表4-1-1。
图4-1-2 TDA2822M引脚排列
表4-1-1 TDA2822M引脚功能表
图4-1-3 元器件实物图
引出端序号 符号 功能 1. 搭接电路
1 OUT(1) 1通道输出 在面包板上按图4-1-4搭接电路。
2 Vcc 电源
3 OUT(2) 2通道输出
4 GND 地
5 IN-(2) 2通道反相输入
6 IN+(2) 2通道同相输入
7 IN+(1) 1通道同相输入
8 IN-(1) 1通道反相输入
二、课堂实验—搭接双声道功放电路
实验材料见表4-1-2。
表4-1-2 双声道功放电路材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量 图4-1-4 双声道功放电路原理图
R 10kΩ 1/8W C 0.1μF/16V
1 5
R 10kΩ 1/8W C 100μF/16V
2 6
R 4.7Ω 1/8W C 100μF/16V
3 7
R 4.7Ω 1/8W 扬声器1 4Ω/2W
4
C 100μF/16V 扬声器2 4Ω/2W
1
C 100μF/16V 集成电路插座 8脚，双列直插
2
C 100μF/16V TDA2822M
3
C 0.1μF/16V 电池 6V 图4-1-5 用面包板搭接双声道功放电路
4
68 集成电路 双声道小音箱 69TDA2822M共有8个引脚，每个
引脚都有编号，其功能各不相同。
从顶面观察，半圆形缺口朝上，则
左上角为1脚，沿逆时针方向依次
为2脚、3脚……8脚。各引脚功能
见表4-1-1。
图4-1-2 TDA2822M引脚排列
表4-1-1 TDA2822M引脚功能表
图4-1-3 元器件实物图
引出端序号 符号 功能 1. 搭接电路
1 OUT(1) 1通道输出 在面包板上按图4-1-4搭接电路。
2 Vcc 电源
3 OUT(2) 2通道输出
4 GND 地
5 IN-(2) 2通道反相输入
6 IN+(2) 2通道同相输入
7 IN+(1) 1通道同相输入
8 IN-(1) 1通道反相输入
二、课堂实验—搭接双声道功放电路
实验材料见表4-1-2。
表4-1-2 双声道功放电路材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量 图4-1-4 双声道功放电路原理图
R 10kΩ 1/8W C 0.1μF/16V
1 5
R 10kΩ 1/8W C 100μF/16V
2 6
R 4.7Ω 1/8W C 100μF/16V
3 7
R 4.7Ω 1/8W 扬声器1 4Ω/2W
4
C 100μF/16V 扬声器2 4Ω/2W
1
C 100μF/16V 集成电路插座 8脚，双列直插
2
C 100μF/16V TDA2822M
3
C 0.1μF/16V 电池 6V 图4-1-5 用面包板搭接双声道功放电路
4
68 集成电路 双声道小音箱 69连接电源，接好扬声器。将音频信号分别连接到TDA2822M的7脚和6脚，
连接好公共地线。音频信号经过芯片进行放大，由1脚和3脚输出，推动扬声器
发出很大的声音。
2. 数据采集
接通电路电源，使用多用电表对电路进行数据采集。本电路静态工作时，
电流约为6mA，各点的参考电压值如表4-1-3所示。
图4-1-7 双声道功放电路实物图
表4-1-3 TDA2822M各引脚参考电压值 5. 调试检测
TDA2822M引脚 4、6、7 1、3 2 5、8 静态检测：将TDA2822M按照正确的方向插在集成电路插座上。接通电
源，用多用电表检测静态工作参数，与前文实验中釆集的数据对比，如发现参
参考电压值 0V 2.6V 6.2V 0.57V
数不正常，应找到故障点并予以排除。
动态检测：将音频信号插头插入信号源插座，输入音频信号，两个扬声器
三、技术实践—制作双声道有源音箱 发出的声音应嘹亮，无杂音，不失真。
6. 设计制作箱体
1. 准备工具与材料
用材料制作一个箱体，将电路板固定到箱体里并将扬声器镶嵌在箱体表
工具：电烙铁、尖嘴钳、偏口钳、多用电表、焊锡及松香。 面，再加上装饰，作品成功。
材料：见表4-1-2。
2. 检测元器件
按照第一单元介绍的元器件检测方法，使用多用电表检测用到的元器件。
3. 识读电路安装板图
图4-1-8 立体声小音箱
试一试：
这个电路的工作电压范围为 1.8 ～ 15V，可以使用电脑 USB 端
口的直流5V电压供电。试一试，你一定能成功。
图4-1-6 电路安装板图
4. 焊接制作
按照“先小后大、先低后高”的原则依次焊接电阻、瓷片电容、电解电 技术指导—集成电路的使用
容、集成电路插座，最后连接扬声器、电源和音频线。安装集成电路插座时注
意引脚顺序，焊接时先焊接1脚和5脚，将插座固定后再交替焊接两侧引脚，防 1. 选择正确的封装
止局部过热造成损坏。使用集成电路插座可以方便地调试和维护电路。
封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。集成电路有多种封装形
作品完成效果如图4-1-7所示。
式，最常见的是“双列直插式封装”，它最适合电子小制作使用。如图4-1-9。
70 集成电路 双声道小音箱 71连接电源，接好扬声器。将音频信号分别连接到TDA2822M的7脚和6脚，
连接好公共地线。音频信号经过芯片进行放大，由1脚和3脚输出，推动扬声器
发出很大的声音。
2. 数据采集
接通电路电源，使用多用电表对电路进行数据采集。本电路静态工作时，
电流约为6mA，各点的参考电压值如表4-1-3所示。
图4-1-7 双声道功放电路实物图
表4-1-3 TDA2822M各引脚参考电压值 5. 调试检测
TDA2822M引脚 4、6、7 1、3 2 5、8 静态检测：将TDA2822M按照正确的方向插在集成电路插座上。接通电
源，用多用电表检测静态工作参数，与前文实验中釆集的数据对比，如发现参
参考电压值 0V 2.6V 6.2V 0.57V
数不正常，应找到故障点并予以排除。
动态检测：将音频信号插头插入信号源插座，输入音频信号，两个扬声器
三、技术实践—制作双声道有源音箱 发出的声音应嘹亮，无杂音，不失真。
6. 设计制作箱体
1. 准备工具与材料
用材料制作一个箱体，将电路板固定到箱体里并将扬声器镶嵌在箱体表
工具：电烙铁、尖嘴钳、偏口钳、多用电表、焊锡及松香。 面，再加上装饰，作品成功。
材料：见表4-1-2。
2. 检测元器件
按照第一单元介绍的元器件检测方法，使用多用电表检测用到的元器件。
3. 识读电路安装板图
图4-1-8 立体声小音箱
试一试：
这个电路的工作电压范围为 1.8 ～ 15V，可以使用电脑 USB 端
口的直流5V电压供电。试一试，你一定能成功。
图4-1-6 电路安装板图
4. 焊接制作
按照“先小后大、先低后高”的原则依次焊接电阻、瓷片电容、电解电 技术指导—集成电路的使用
容、集成电路插座，最后连接扬声器、电源和音频线。安装集成电路插座时注
意引脚顺序，焊接时先焊接1脚和5脚，将插座固定后再交替焊接两侧引脚，防 1. 选择正确的封装
止局部过热造成损坏。使用集成电路插座可以方便地调试和维护电路。
封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。集成电路有多种封装形
作品完成效果如图4-1-7所示。
式，最常见的是“双列直插式封装”，它最适合电子小制作使用。如图4-1-9。
70 集成电路 双声道小音箱 71第二节 LED 调光小台灯
集成电路种类繁多，用途很广，功能各异。本节我们用集成电路555制作
一个LED调光小台灯。
图4-1-9 双列直插式封装器件
一、集成电路555简介
消费类电子产品中常用造价低廉的“软封装”集成电路，它的芯片直接
用黑胶封装在一小块电路板上。如音乐贺卡采用的就是软封装集成电路，如图 555集成电路常被称作555定时器，它的外观图和引脚图分别如图4-2-1和
4-1-10。 4-2-2所示。
精密电子产品普遍采用体积小巧的表面贴装器件，如图4-1-11所示。电脑
主板大规模地使用了表面贴装器件。
图4-1-10 软封装集成电路 图4-1-11 表面贴装器件
2. 注意引脚的排列序号
集成电路引脚较多，因此在封装上用一个缺口或者凹坑作为识别标记。双
图4-2-1 555集成电路外观图 图4-2-2 555集成电路引脚图
列直插式集成电路的引脚识别方法是：从顶面观察，缺口朝上，左上第1脚为
“1”，沿逆时针方向依次为2，3……有的集成电路有一个圆形小凹坑或者小圆
二、课堂实验—用555搭接调光电路
点，此标记附近的引脚为“1”，引脚顺序同样是逆时针方向。
凹坑 缺口
表4-2-1 LED调光小台灯材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量
R 1Ω IC NE555
1
R 8.2kΩ D IN4148
2 1
R 470Ω D IN4148
3 2
R 10kΩ VT 8550
逆时针方向 4 1
图4-1-12 双列直插式封装元件引脚顺序 C 0.022μF W 500kΩ
1 1
3. 注意工作电压 C 0.01μF LED 大功率LED1只
2
不同的集成电路工作电压也不同，有的使用5V供电，有的可以在3～18V的 芯片插座 双列直插8脚 电池 4.5V
电压范围内工作。要根据集成电路的种类选择合适的电源电压。
72 集成电路 LED调光小台灯 73第二节 LED 调光小台灯
集成电路种类繁多，用途很广，功能各异。本节我们用集成电路555制作
一个LED调光小台灯。
图4-1-9 双列直插式封装器件
一、集成电路555简介
消费类电子产品中常用造价低廉的“软封装”集成电路，它的芯片直接
用黑胶封装在一小块电路板上。如音乐贺卡采用的就是软封装集成电路，如图 555集成电路常被称作555定时器，它的外观图和引脚图分别如图4-2-1和
4-1-10。 4-2-2所示。
精密电子产品普遍采用体积小巧的表面贴装器件，如图4-1-11所示。电脑
主板大规模地使用了表面贴装器件。
图4-1-10 软封装集成电路 图4-1-11 表面贴装器件
2. 注意引脚的排列序号
集成电路引脚较多，因此在封装上用一个缺口或者凹坑作为识别标记。双
图4-2-1 555集成电路外观图 图4-2-2 555集成电路引脚图
列直插式集成电路的引脚识别方法是：从顶面观察，缺口朝上，左上第1脚为
“1”，沿逆时针方向依次为2，3……有的集成电路有一个圆形小凹坑或者小圆
二、课堂实验—用555搭接调光电路
点，此标记附近的引脚为“1”，引脚顺序同样是逆时针方向。
凹坑 缺口
表4-2-1 LED调光小台灯材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量
R 1Ω IC NE555
1
R 8.2kΩ D IN4148
2 1
R 470Ω D IN4148
3 2
R 10kΩ VT 8550
逆时针方向 4 1
图4-1-12 双列直插式封装元件引脚顺序 C 0.022μF W 500kΩ
1 1
3. 注意工作电压 C 0.01μF LED 大功率LED1只
2
不同的集成电路工作电压也不同，有的使用5V供电，有的可以在3～18V的 芯片插座 双列直插8脚 电池 4.5V
电压范围内工作。要根据集成电路的种类选择合适的电源电压。
72 集成电路 LED调光小台灯 731. 搭接电路 三、技术实践—制作调光LED小台灯
在面包板上搭接图4-2-3所示电路。
1. 工具与材料
(cid:51)(cid:18)(cid:162) (cid:1) (cid:45)(cid:38)(cid:37) (cid:1)
(cid:18)
工具：电烙铁、尖嘴钳、偏口钳、多用电表、焊锡及松香。
(cid:52) (cid:1) (cid:1) (cid:51) (cid:1) 材料：见表4-2-1和图4-2-5。
(cid:19)
(cid:25)(cid:15)(cid:19)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:21)(cid:1) (cid:25)(cid:1)
(cid:56) (cid:1)
(cid:18)
(cid:22)(cid:17)(cid:17)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:55)(cid:53) (cid:1)
(cid:24)(cid:1) (cid:20)(cid:1) (cid:18)
(cid:21)(cid:15)(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:37) (cid:1) (cid:47)(cid:38)(cid:22)(cid:22)(cid:22)(cid:1) (cid:25)(cid:22)(cid:22)(cid:17)(cid:1)
(cid:19) (cid:51) (cid:1)
(cid:51) (cid:1) (cid:42)(cid:47)(cid:21)(cid:18)(cid:21)(cid:25)(cid:1) (cid:20)
(cid:21) (cid:23)(cid:1) (cid:21)(cid:24)(cid:17)(cid:162)(cid:1)
(cid:18)(cid:17)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:37)
(cid:18)(cid:1)
(cid:19)(cid:1)
(cid:42)(cid:47)(cid:21)(cid:18)(cid:21)(cid:25)(cid:1) (cid:18)(cid:1) (cid:22)(cid:1)
(cid:36) (cid:1) (cid:36) (cid:1)
(cid:18) (cid:19)
(cid:17)(cid:15)(cid:17)(cid:19)(cid:19)(cid:174)(cid:1) (cid:39) (cid:17)(cid:15)(cid:17)(cid:18)(cid:1)(cid:174)(cid:39)
图4-2-3 电路原理图
搭接好的实验电路如图4-2-4所示。
图4-2-5 元器件实物图
2. 元器件检测
按照第1单元介绍的元器件检测方法，使用多用电表对元器件进行认真检测。
3. 焊接制作
图4-2-4 面包板搭接的电路 按照焊接原则进行焊接。焊接芯片插座时注意引脚方向和顺序，焊接二极
管应注意正负极。
接通电源后，555集成电路第3个引脚会有一高一低两种电平交替输出，输
出高电平时VT 截止，LED不发光；输出低电平时VT 导通，LED发光。调节电
1 1
位器W 的电阻值，可以改变555定时器第3个引脚输出高低电平的时间比例。当
1
该比例降低时，单位时间内VT 导通时间增加，LED发光时间相应增加，LED变
1
亮；反之则变暗。
2. 数据采集
本电路参考工作电流为2.7~57.4mA。
555集成电路各管脚的参考电压值如表4-2-2所示。
图4-2-6 LED调光小台灯完成图
表4-2-2 555集成电路各引脚参考电压值 4. 调试检测
引脚 1 2、6 3 4、8 5 7 将555集成电路插在芯片插座上，接通电源，调节W ，观察LED的灯光变
1
化。如果台灯不亮或无法调节台灯亮度，应依据电路实验时采集的数据，使用
电压 0V 1.95～2.24V 0.14～3.77V 4.4V 2.9V 0.11～2.24V
多用电表检测，排除故障后再试。
74 集成电路 LED调光小台灯 751. 搭接电路 三、技术实践—制作调光LED小台灯
在面包板上搭接图4-2-3所示电路。
1. 工具与材料
(cid:51)(cid:18)(cid:162) (cid:1) (cid:45)(cid:38)(cid:37) (cid:1)
(cid:18)
工具：电烙铁、尖嘴钳、偏口钳、多用电表、焊锡及松香。
(cid:52) (cid:1) (cid:1) (cid:51) (cid:1) 材料：见表4-2-1和图4-2-5。
(cid:19)
(cid:25)(cid:15)(cid:19)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:21)(cid:1) (cid:25)(cid:1)
(cid:56) (cid:1)
(cid:18)
(cid:22)(cid:17)(cid:17)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:55)(cid:53) (cid:1)
(cid:24)(cid:1) (cid:20)(cid:1) (cid:18)
(cid:21)(cid:15)(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:37) (cid:1) (cid:47)(cid:38)(cid:22)(cid:22)(cid:22)(cid:1) (cid:25)(cid:22)(cid:22)(cid:17)(cid:1)
(cid:19) (cid:51) (cid:1)
(cid:51) (cid:1) (cid:42)(cid:47)(cid:21)(cid:18)(cid:21)(cid:25)(cid:1) (cid:20)
(cid:21) (cid:23)(cid:1) (cid:21)(cid:24)(cid:17)(cid:162)(cid:1)
(cid:18)(cid:17)(cid:76)(cid:162)(cid:1) (cid:37)
(cid:18)(cid:1)
(cid:19)(cid:1)
(cid:42)(cid:47)(cid:21)(cid:18)(cid:21)(cid:25)(cid:1) (cid:18)(cid:1) (cid:22)(cid:1)
(cid:36) (cid:1) (cid:36) (cid:1)
(cid:18) (cid:19)
(cid:17)(cid:15)(cid:17)(cid:19)(cid:19)(cid:174)(cid:1) (cid:39) (cid:17)(cid:15)(cid:17)(cid:18)(cid:1)(cid:174)(cid:39)
图4-2-3 电路原理图
搭接好的实验电路如图4-2-4所示。
图4-2-5 元器件实物图
2. 元器件检测
按照第1单元介绍的元器件检测方法，使用多用电表对元器件进行认真检测。
3. 焊接制作
图4-2-4 面包板搭接的电路 按照焊接原则进行焊接。焊接芯片插座时注意引脚方向和顺序，焊接二极
管应注意正负极。
接通电源后，555集成电路第3个引脚会有一高一低两种电平交替输出，输
出高电平时VT 截止，LED不发光；输出低电平时VT 导通，LED发光。调节电
1 1
位器W 的电阻值，可以改变555定时器第3个引脚输出高低电平的时间比例。当
1
该比例降低时，单位时间内VT 导通时间增加，LED发光时间相应增加，LED变
1
亮；反之则变暗。
2. 数据采集
本电路参考工作电流为2.7~57.4mA。
555集成电路各管脚的参考电压值如表4-2-2所示。
图4-2-6 LED调光小台灯完成图
表4-2-2 555集成电路各引脚参考电压值 4. 调试检测
引脚 1 2、6 3 4、8 5 7 将555集成电路插在芯片插座上，接通电源，调节W ，观察LED的灯光变
1
化。如果台灯不亮或无法调节台灯亮度，应依据电路实验时采集的数据，使用
电压 0V 1.95～2.24V 0.14～3.77V 4.4V 2.9V 0.11～2.24V
多用电表检测，排除故障后再试。
74 集成电路 LED调光小台灯 755. 总装 这是一个触摸定时开关电路。平时由于触摸片P端无感应电压，第3脚输出
为低电平，LED灯不亮。
找一些合适的材料，制作灯罩和底座。安装好电路板和LED发光板，一个
当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压使555的
可以调节亮度的LED小台灯就做好了。
输出由低电平变成高电平，LED灯点亮。一段延时后，LED灯熄灭。
定时长短由R 、C 决定：T ≈1.1R ×C 。按图中所标数值，定时时间约为4
1 1 1 1 1
分钟。如需改变延时时间，可以更改R 或C 的值。
1 1
根据这个电路，你能设计制作一个定时5秒钟的延时电路吗?
阅读材料—555 定时器
555定时器是取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端内部设计有3
个5kΩ的精密电阻而得名。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电
图4-2-7 调光小台灯 阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生
与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及
自动控制等方面。
试一试：
通过 555 定时器可以调节输出电压，把 LED 换成一个小马达，
就可以调节马达的转速。你能不能做一个无级变速小风扇呢？
V R
cc D
8 4
6. 活动延伸—触摸定时开关
5kΩ
G
555集成电路可以很方便地构成定时电路，如图4-2-8所示。 V 1
V R1
Co v Q
V v 5 C 1 C1 &
CC 11
6
(TH)
5kΩ
R v 2 & 1 v 0
1 12 v & 3
1MΩ 4 8 C 2 C2 Q
(TR) V R2 G G 3 G 4
7 2
3 5kΩ
C 6 555 R 3 v' o 7 T D
P 2 2 270(cid:162)(cid:1) (DISC)
0.1(cid:173)F
1
1 5
C
1
220(cid:173)F C
3
0.01(cid:173)F(cid:3)
图4-2-9 555内部结构图
图4-2-8 触摸定时开关电路
76 集成电路 LED调光小台灯 775. 总装 这是一个触摸定时开关电路。平时由于触摸片P端无感应电压，第3脚输出
为低电平，LED灯不亮。
找一些合适的材料，制作灯罩和底座。安装好电路板和LED发光板，一个
当需要开灯时，用手触碰一下金属片P，人体感应的杂波信号电压使555的
可以调节亮度的LED小台灯就做好了。
输出由低电平变成高电平，LED灯点亮。一段延时后，LED灯熄灭。
定时长短由R 、C 决定：T ≈1.1R ×C 。按图中所标数值，定时时间约为4
1 1 1 1 1
分钟。如需改变延时时间，可以更改R 或C 的值。
1 1
根据这个电路，你能设计制作一个定时5秒钟的延时电路吗?
阅读材料—555 定时器
555定时器是取代机械式定时器的中规模集成电路，因输入端内部设计有3
个5kΩ的精密电阻而得名。555 定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电
图4-2-7 调光小台灯 阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生
与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及
自动控制等方面。
试一试：
通过 555 定时器可以调节输出电压，把 LED 换成一个小马达，
就可以调节马达的转速。你能不能做一个无级变速小风扇呢？
V R
cc D
8 4
6. 活动延伸—触摸定时开关
5kΩ
G
555集成电路可以很方便地构成定时电路，如图4-2-8所示。 V 1
V R1
Co v Q
V v 5 C 1 C1 &
CC 11
6
(TH)
5kΩ
R v 2 & 1 v 0
1 12 v & 3
1MΩ 4 8 C 2 C2 Q
(TR) V R2 G G 3 G 4
7 2
3 5kΩ
C 6 555 R 3 v' o 7 T D
P 2 2 270(cid:162)(cid:1) (DISC)
0.1(cid:173)F
1
1 5
C
1
220(cid:173)F C
3
0.01(cid:173)F(cid:3)
图4-2-9 555内部结构图
图4-2-8 触摸定时开关电路
76 集成电路 LED调光小台灯 77使用555定时器可以构成多种功能电路。
1. 单稳态触发器
接通Vcc后，3脚输出为低电平，电路进入稳态。当输入端ui由高电平变为
第 5 单元
低电平时，3脚输出高电平，一段延时后又变为低电平，电路恢复到稳定状态。
单片机
V
cc
8 4 单片机是单片计算机的简称，又称单片微型控制器（Single Chip Micro
R
Controller）或微控制单元（Micro Controller Unit，MCU），它是一个集成了完
7 3 uo
整的计算机系统的半导体芯片。单片机是自动控制系统的核心部件，具有体积
6 555
小、重量轻、价格便宜、性能可靠等优点，被广泛应用于从日常家用电器到航
ui 2
5
C 1 0.01μF 空航天的各个领域。
图4-2-10 单稳态触发器 第一节 认识 Arduino 单片机
一、什么是Arduino单片机
2. 多谐振荡器
接通Vcc后，Vcc经R 和R 对C充电，当uc上升到2Vcc/3时，输出uo为低电 Arduino是一个以AVR单片机为核心，拥有简单输入/输出的电路板。
1 2
平，此时C通过R 和T放电，uc下降，当uc下降到Vcc/3时，输出uo又变为高电 Arduino的硬件和软件都是开源的，你可以直接从网上下载电路图，购买所需的
2
平，Vcc又经R 和R 对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生高低电平的 电子元器件来进行制作；同时也可以从网上下载一些现成的程序帮助你完成应
1 2
变换，构成了一个多谐振荡器。 用开发。Arduino的开发语言将AVR单片机相关的一些参数设置函数化，因而易
懂易学。
将Arduino与各种传感器和电子元器件（如温度传感器、声音传感器、光敏
V
cc
电阻、LED灯、蜂鸣器、数码管、按键等等）进行简单连接，可以做出很多有
R 8 4
1 趣的东西。
7 3 uo Arduino硬件系统有很多版本，我们以Arduino Nano为例来简单介绍。
R 2 6 555
uc
2
5
C 1 0.01μF
T
图4-2-11 多谐振荡器
Arduino Nano正面图 Arduino Nano背面图
图5-1-1 Arduino Nano单片机系统
78 集成电路 认识Arduino单片机 79使用555定时器可以构成多种功能电路。
1. 单稳态触发器
接通Vcc后，3脚输出为低电平，电路进入稳态。当输入端ui由高电平变为
第 5 单元
低电平时，3脚输出高电平，一段延时后又变为低电平，电路恢复到稳定状态。
单片机
V
cc
8 4 单片机是单片计算机的简称，又称单片微型控制器（Single Chip Micro
R
Controller）或微控制单元（Micro Controller Unit，MCU），它是一个集成了完
7 3 uo
整的计算机系统的半导体芯片。单片机是自动控制系统的核心部件，具有体积
6 555
小、重量轻、价格便宜、性能可靠等优点，被广泛应用于从日常家用电器到航
ui 2
5
C 1 0.01μF 空航天的各个领域。
图4-2-10 单稳态触发器 第一节 认识 Arduino 单片机
一、什么是Arduino单片机
2. 多谐振荡器
接通Vcc后，Vcc经R 和R 对C充电，当uc上升到2Vcc/3时，输出uo为低电 Arduino是一个以AVR单片机为核心，拥有简单输入/输出的电路板。
1 2
平，此时C通过R 和T放电，uc下降，当uc下降到Vcc/3时，输出uo又变为高电 Arduino的硬件和软件都是开源的，你可以直接从网上下载电路图，购买所需的
2
平，Vcc又经R 和R 对C充电。如此重复上述过程，在输出端uo产生高低电平的 电子元器件来进行制作；同时也可以从网上下载一些现成的程序帮助你完成应
1 2
变换，构成了一个多谐振荡器。 用开发。Arduino的开发语言将AVR单片机相关的一些参数设置函数化，因而易
懂易学。
将Arduino与各种传感器和电子元器件（如温度传感器、声音传感器、光敏
V
cc
电阻、LED灯、蜂鸣器、数码管、按键等等）进行简单连接，可以做出很多有
R 8 4
1 趣的东西。
7 3 uo Arduino硬件系统有很多版本，我们以Arduino Nano为例来简单介绍。
R 2 6 555
uc
2
5
C 1 0.01μF
T
图4-2-11 多谐振荡器
Arduino Nano正面图 Arduino Nano背面图
图5-1-1 Arduino Nano单片机系统
78 集成电路 认识Arduino单片机 79二、Arduino Nano单片机硬件系统 3. USB接口
Arduino Nano单片机如图5-1-2所示。 系统板采用MiniUSB接口，用来向单片机下载程序，同时可以给单片机提
供5V电源。
4. 复位按钮
按下复位按钮后，单片机从起始位置重新运行程序。
5. 系统板引脚
Arduino的主要功能引脚引出到两列插针上（每列15针，共30针）。
(cid:1)
(cid:10849)(cid:9148)(cid:17599)(cid:1681) (cid:34)(cid:37)(cid:36)(cid:2286)(cid:13615)(cid:10849)(cid:2231)(cid:1)
(cid:22)(cid:55)(cid:17599)(cid:1681)(cid:16)(cid:17599)(cid:1830)(cid:1)
(cid:31)(cid:23)(cid:15)(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:8013)(cid:6155)(cid:17599)(cid:1681)(cid:12315)(cid:2319)(cid:1)
(cid:20)(cid:15)(cid:20)(cid:55)(cid:17599)(cid:1830)(cid:1)
(cid:6353)(cid:3164)(cid:1) (cid:3641)(cid:1145)(cid:1)
图5-1-2 Arduino组成图
(cid:55)(cid:42)(cid:47)(cid:1)(cid:1)(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)(cid:1)(cid:51)(cid:52)(cid:53)(cid:1)(cid:1) (cid:12)(cid:22)(cid:55)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:17)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:18)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:19)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:20)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:21)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:22)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:23)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:24)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:51)(cid:38)(cid:39)(cid:1)(cid:1)(cid:20)(cid:55)(cid:20)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:18)(cid:20) (cid:1)
1. Atmega328单片机 (cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80)(cid:1)(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80) (cid:1)
(cid:37)(cid:17)(cid:51)(cid:57)(cid:1)
(cid:37)(cid:18)(cid:53)(cid:57)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:51)(cid:52)(cid:53)(cid:1) (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:19)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:20)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:21)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:22)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:23)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:24)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:25)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:26)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:18)(cid:17)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:18)(cid:18)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:18)(cid:19) (cid:1)
(cid:6812)(cid:4227)(cid:17599)(cid:1681)(cid:17599)(cid:1830)(cid:12315)(cid:2319)(cid:1) (cid:6812)(cid:4227)(cid:17599)(cid:1681)(cid:17599)(cid:1830)(cid:12315)(cid:2319)(cid:1)
图5-1-5 Arduino系统引脚图
Arduino Nano具有14路数字输入/输出端口，8路模拟输入端口。
（1）数字输入输出引脚。
在Arduino Nano系统板上有标示为D0～D13的14个引脚，这些引脚既可以用
作输入引脚（或称输入端口），也可以用作输出引脚（或称输出端口）。当它
们用作输出引脚时，可以提供5V的电压和最大40mA的输出电流。引脚输出只
图5-1-3 Atmel Atmega328单片机
有两种状态：5V和0V。通过程序可以控制引脚上电压的通断，将其设置为通时
Atmega328单片机是
引脚电压为5V，断时引脚电压为0V。
Arduino Nano系统的核心 32KBFlash CPU
引脚用作输出时要注意限制输出电流，不要超过最大输出电流值。
元件，它是一个方形的具
D0~D13作为输入引脚使用时，可以通过程序读取引脚上的电压值，如果输
有32个引脚的扁平封装器
2KB RAM 1KB EEPROM
入电压值大于某一门槛电压（大约为2.5V），则认为输入的是高电压；如果低于
件，其功能方框图如图
此门槛电压，则认为输入的是低电压。输入引脚可以用来检测外界电路的状态。
5-1-4所示。 图5-1-4 Atmel Atmega328单片机功能框图
除作为普通数字输入输出引脚使用外，D3、D5、D6、D9、D10、D11还可
（1）CPU—读取程序，进行算术运算和逻辑运算。
以用作PWM（脉冲宽度调制）输出。
（2）Flash—存储编写的程序。
数字引脚工作在输入状态还是输出状态可以通过程序自由设定。
（3）RAM—单片机的工作内存。
（2）模拟输入引脚。
（4）EEPROM—一般用于存储数据。
标示为A0～A7的8个引脚为模拟输入端口，它们用于测量连接到引脚的电
（5）串行数据接口—单片机与外界的通信接口。
压值。与数字输入端口只能判断输入的是高电压还是低电压不同，模拟输入端
（6）输入输出接口—数据的输入、输出端口，接受、执行CPU的指令。
口可以将0~5V的输入电压对应转化为0～1023之间的一个数值，比如输入2.5V
2. 石英晶体振荡器
电压，单片机会将其转换为数值512。
石英晶体振荡器，简称晶振，为单片机提供时钟。它每秒振动16×106次
1023×（2.5/5）≈512
（16MHz），每振动一次单片机就可以执行一条指令。 模拟输入引脚将模拟量转换为数字量，便于单片机进行处理。
80 单片机 认识Arduino单片机 81二、Arduino Nano单片机硬件系统 3. USB接口
Arduino Nano单片机如图5-1-2所示。 系统板采用MiniUSB接口，用来向单片机下载程序，同时可以给单片机提
供5V电源。
4. 复位按钮
按下复位按钮后，单片机从起始位置重新运行程序。
5. 系统板引脚
Arduino的主要功能引脚引出到两列插针上（每列15针，共30针）。
(cid:1)
(cid:10849)(cid:9148)(cid:17599)(cid:1681) (cid:34)(cid:37)(cid:36)(cid:2286)(cid:13615)(cid:10849)(cid:2231)(cid:1)
(cid:22)(cid:55)(cid:17599)(cid:1681)(cid:16)(cid:17599)(cid:1830)(cid:1)
(cid:31)(cid:23)(cid:15)(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:8013)(cid:6155)(cid:17599)(cid:1681)(cid:12315)(cid:2319)(cid:1)
(cid:20)(cid:15)(cid:20)(cid:55)(cid:17599)(cid:1830)(cid:1)
(cid:6353)(cid:3164)(cid:1) (cid:3641)(cid:1145)(cid:1)
图5-1-2 Arduino组成图
(cid:55)(cid:42)(cid:47)(cid:1)(cid:1)(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)(cid:1)(cid:51)(cid:52)(cid:53)(cid:1)(cid:1) (cid:12)(cid:22)(cid:55)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:17)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:18)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:19)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:20)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:21)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:22)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:23)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:24)(cid:1)(cid:1)(cid:34)(cid:51)(cid:38)(cid:39)(cid:1)(cid:1)(cid:20)(cid:55)(cid:20)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:18)(cid:20) (cid:1)
1. Atmega328单片机 (cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80)(cid:1)(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80) (cid:1)
(cid:37)(cid:17)(cid:51)(cid:57)(cid:1)
(cid:37)(cid:18)(cid:53)(cid:57)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:1)(cid:51)(cid:52)(cid:53)(cid:1) (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:19)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:20)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:21)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:22)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:23)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:24)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:25)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:26)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:18)(cid:17)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:18)(cid:18)(cid:1)(cid:1)(cid:37)(cid:18)(cid:19) (cid:1)
(cid:6812)(cid:4227)(cid:17599)(cid:1681)(cid:17599)(cid:1830)(cid:12315)(cid:2319)(cid:1) (cid:6812)(cid:4227)(cid:17599)(cid:1681)(cid:17599)(cid:1830)(cid:12315)(cid:2319)(cid:1)
图5-1-5 Arduino系统引脚图
Arduino Nano具有14路数字输入/输出端口，8路模拟输入端口。
（1）数字输入输出引脚。
在Arduino Nano系统板上有标示为D0～D13的14个引脚，这些引脚既可以用
作输入引脚（或称输入端口），也可以用作输出引脚（或称输出端口）。当它
们用作输出引脚时，可以提供5V的电压和最大40mA的输出电流。引脚输出只
图5-1-3 Atmel Atmega328单片机
有两种状态：5V和0V。通过程序可以控制引脚上电压的通断，将其设置为通时
Atmega328单片机是
引脚电压为5V，断时引脚电压为0V。
Arduino Nano系统的核心 32KBFlash CPU
引脚用作输出时要注意限制输出电流，不要超过最大输出电流值。
元件，它是一个方形的具
D0~D13作为输入引脚使用时，可以通过程序读取引脚上的电压值，如果输
有32个引脚的扁平封装器
2KB RAM 1KB EEPROM
入电压值大于某一门槛电压（大约为2.5V），则认为输入的是高电压；如果低于
件，其功能方框图如图
此门槛电压，则认为输入的是低电压。输入引脚可以用来检测外界电路的状态。
5-1-4所示。 图5-1-4 Atmel Atmega328单片机功能框图
除作为普通数字输入输出引脚使用外，D3、D5、D6、D9、D10、D11还可
（1）CPU—读取程序，进行算术运算和逻辑运算。
以用作PWM（脉冲宽度调制）输出。
（2）Flash—存储编写的程序。
数字引脚工作在输入状态还是输出状态可以通过程序自由设定。
（3）RAM—单片机的工作内存。
（2）模拟输入引脚。
（4）EEPROM—一般用于存储数据。
标示为A0～A7的8个引脚为模拟输入端口，它们用于测量连接到引脚的电
（5）串行数据接口—单片机与外界的通信接口。
压值。与数字输入端口只能判断输入的是高电压还是低电压不同，模拟输入端
（6）输入输出接口—数据的输入、输出端口，接受、执行CPU的指令。
口可以将0~5V的输入电压对应转化为0～1023之间的一个数值，比如输入2.5V
2. 石英晶体振荡器
电压，单片机会将其转换为数值512。
石英晶体振荡器，简称晶振，为单片机提供时钟。它每秒振动16×106次
1023×（2.5/5）≈512
（16MHz），每振动一次单片机就可以执行一条指令。 模拟输入引脚将模拟量转换为数字量，便于单片机进行处理。
80 单片机 认识Arduino单片机 81三、单片机编程软件
第二节 Arduino 单片机实验
使用Arduino单片机系统，需要在电脑上安装专用的编程软件。
使用Arduino完成一定的任务或者进行一项制作，一般按照以下步骤进行：
(cid:12376)(cid:812)(cid:8337)(cid:21917)(cid:16618)(cid:16589)(cid:543)(cid:6489)(cid:6353)(cid:11672)(cid:1058)(cid:10849)(cid:17179)(cid:1)
编译代码 打开文件
下载程序 保存文件
新建文件 打开串口窗口
(cid:12376)(cid:952)(cid:8337)(cid:21917)(cid:13378)(cid:1733)(cid:17563)(cid:1058)(cid:12087)(cid:5051)(cid:1)
图5-1-6 Arduino编程软件界面
Arduino的编程软件界面非常简洁，在菜单栏下面有6个按钮，功能分别 (cid:12376)(cid:821)(cid:8337)(cid:21917)(cid:823)(cid:17577)(cid:543)(cid:17660)(cid:15736)(cid:12087)(cid:5051)(cid:1)
是：编译代码、下载程序、新建文件、打开文件、保存文件和打开串口窗口。 (cid:5026)(cid:17671)(cid:15736)(cid:16687)(cid:16641)(cid:1306)(cid:6757)(cid:1)
编程界面的底部状态栏中显示当前使用的Arduino型号和串口。
图5-2-1 Arduino单片机项目开发流程
阅读材料—数字信号与模拟信号
我们通过下面的实验来学习Arduino单片机的使用方法。
Arduino Nano单片机数字输入输出引脚D0~D13的输出电压只有两种状态：
0V和5V。像这种非连续变化的量通常用二进制的“0”和“1”来表示。1表示
一、实验1—闪烁的LED
高电平5V，0表示低电平0V。这种在高低电平间来回跳变的信号就是通常所说
的数字信号。处理数字信号的电路称为数字电路。
使用Arduino单片机控制一个LED按照一定频率闪烁。
与数字信号相对应的是模拟信号，指的是在数值和时间上连续变化的信
号，处理这类信号的电路称为模拟电路。模拟信号广泛存在于自然界，比如温
表5-2-1 实验材料表
度、气压、光线强度等。模拟信号和数字信号如图5-1-7所示：
名称 规格与数量 名称 规格与数量
u
u 电阻 220Ω 1/8W LED φ5(红)
t
单片机 Arduino Nano系统板 面包板 迷你型面包板及连接线
t
(cid:708)(cid:68)(cid:709)(cid:8181)(cid:6323)(cid:1461)(cid:2507) (cid:11)(cid:69)(cid:12)(cid:6980)(cid:4395)(cid:1461)(cid:2507)
1. 连接硬件电路
图 5-1-7 模拟信号与数字信号
在面包板上连接如图5-2-2所示电路，并将Arduino系统板连接到计算机。
数字信号只有两种状态，因此便于存储、处理和交换，在传输过程中有很
强的抗干扰能力。模拟信号和数字信号可以通过数模转换器（DA）和模数转换
器（AD）互相转换。
82 单片机 Arduino单片机实验 83三、单片机编程软件
第二节 Arduino 单片机实验
使用Arduino单片机系统，需要在电脑上安装专用的编程软件。
使用Arduino完成一定的任务或者进行一项制作，一般按照以下步骤进行：
(cid:12376)(cid:812)(cid:8337)(cid:21917)(cid:16618)(cid:16589)(cid:543)(cid:6489)(cid:6353)(cid:11672)(cid:1058)(cid:10849)(cid:17179)(cid:1)
编译代码 打开文件
下载程序 保存文件
新建文件 打开串口窗口
(cid:12376)(cid:952)(cid:8337)(cid:21917)(cid:13378)(cid:1733)(cid:17563)(cid:1058)(cid:12087)(cid:5051)(cid:1)
图5-1-6 Arduino编程软件界面
Arduino的编程软件界面非常简洁，在菜单栏下面有6个按钮，功能分别 (cid:12376)(cid:821)(cid:8337)(cid:21917)(cid:823)(cid:17577)(cid:543)(cid:17660)(cid:15736)(cid:12087)(cid:5051)(cid:1)
是：编译代码、下载程序、新建文件、打开文件、保存文件和打开串口窗口。 (cid:5026)(cid:17671)(cid:15736)(cid:16687)(cid:16641)(cid:1306)(cid:6757)(cid:1)
编程界面的底部状态栏中显示当前使用的Arduino型号和串口。
图5-2-1 Arduino单片机项目开发流程
阅读材料—数字信号与模拟信号
我们通过下面的实验来学习Arduino单片机的使用方法。
Arduino Nano单片机数字输入输出引脚D0~D13的输出电压只有两种状态：
0V和5V。像这种非连续变化的量通常用二进制的“0”和“1”来表示。1表示
一、实验1—闪烁的LED
高电平5V，0表示低电平0V。这种在高低电平间来回跳变的信号就是通常所说
的数字信号。处理数字信号的电路称为数字电路。
使用Arduino单片机控制一个LED按照一定频率闪烁。
与数字信号相对应的是模拟信号，指的是在数值和时间上连续变化的信
号，处理这类信号的电路称为模拟电路。模拟信号广泛存在于自然界，比如温
表5-2-1 实验材料表
度、气压、光线强度等。模拟信号和数字信号如图5-1-7所示：
名称 规格与数量 名称 规格与数量
u
u 电阻 220Ω 1/8W LED φ5(红)
t
单片机 Arduino Nano系统板 面包板 迷你型面包板及连接线
t
(cid:708)(cid:68)(cid:709)(cid:8181)(cid:6323)(cid:1461)(cid:2507) (cid:11)(cid:69)(cid:12)(cid:6980)(cid:4395)(cid:1461)(cid:2507)
1. 连接硬件电路
图 5-1-7 模拟信号与数字信号
在面包板上连接如图5-2-2所示电路，并将Arduino系统板连接到计算机。
数字信号只有两种状态，因此便于存储、处理和交换，在传输过程中有很
强的抗干扰能力。模拟信号和数字信号可以通过数模转换器（DA）和模数转换
器（AD）互相转换。
82 单片机 Arduino单片机实验 833. 下载运行
(cid:37)(cid:18)(cid:17)(cid:1) 编写完成检查无误后，点击“upload”按钮，将程序下载到单片机系统，
可以看到LED以0.5Hz的频率闪烁。
将delay（1000）中的1000改为500，试一试会发生什么现象？
(cid:45)(cid:38)(cid:37)(cid:1)
(cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1)
(cid:19)(cid:19)(cid:17)(cid:162)(cid:1)
小贴士
程序中使用“//”表示文字注释。“//”后面的文字对程序运行没
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
有影响，但是可以清楚地说明代码的含义，因此适当地进行注释是非
图5-2-2 电路原理图 图5-2-3 面包板搭接图
常有必要的。
单行的注释以“//”开始，直至该行结束。多行注释使用“/*
小贴士
……*/”，“/*”与“*/”中间的文字均为注释。
电路中 220Ω 电阻的作用是限制单片机引脚的输出电流。LED
程序代码中所有符号均使用英文半角符号。
的工作电流大约在 5 ～ 30mA 之间，导通压降约为 2V。如果不加限
流电阻，则会产生很大的电流，不仅会烧毁 LED，当电流超过允许
的输出电流时还会损坏单片机。 试一试：
如何控制 3 个端口的 LED 灯按固定间隔轮流亮灭？试着搭接电
路并编写程序，控制红黄绿3只LED模拟交通灯轮流亮灭。
2. 编写程序
在计算机上打开Arduino编程软件，编写如下代码：
二、实验2—LED数码管显示数字
/* 制作一个倒计时显示装置，从9每隔1秒递减，直至减到0。
LED闪烁程序
表5-2-2 实验材料表
*/
void setup() //单片机设置 名称 规格与数量 名称 规格与数量
{
电阻 220Ω 1/8W 8个 数码管 共阳极八段
pinMode(10,OUTPUT); //设置D10引脚为输出模式
单片机 Arduino Nano系统板 面包板 迷你型面包板及连接线
}
void loop() //主程序，反复循环执行
{ //程序开始
digitalWrite(10,HIGH); //使LED点亮
delay(1000); //延时1秒
digitalWrite(10,LOW); //使LED熄灭
delay(1000); //延时1秒
} //程序结束
图5-2-4 八段LED数码管
84 单片机 Arduino单片机实验 853. 下载运行
(cid:37)(cid:18)(cid:17)(cid:1) 编写完成检查无误后，点击“upload”按钮，将程序下载到单片机系统，
可以看到LED以0.5Hz的频率闪烁。
将delay（1000）中的1000改为500，试一试会发生什么现象？
(cid:45)(cid:38)(cid:37)(cid:1)
(cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1)
(cid:19)(cid:19)(cid:17)(cid:162)(cid:1)
小贴士
程序中使用“//”表示文字注释。“//”后面的文字对程序运行没
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
有影响，但是可以清楚地说明代码的含义，因此适当地进行注释是非
图5-2-2 电路原理图 图5-2-3 面包板搭接图
常有必要的。
单行的注释以“//”开始，直至该行结束。多行注释使用“/*
小贴士
……*/”，“/*”与“*/”中间的文字均为注释。
电路中 220Ω 电阻的作用是限制单片机引脚的输出电流。LED
程序代码中所有符号均使用英文半角符号。
的工作电流大约在 5 ～ 30mA 之间，导通压降约为 2V。如果不加限
流电阻，则会产生很大的电流，不仅会烧毁 LED，当电流超过允许
的输出电流时还会损坏单片机。 试一试：
如何控制 3 个端口的 LED 灯按固定间隔轮流亮灭？试着搭接电
路并编写程序，控制红黄绿3只LED模拟交通灯轮流亮灭。
2. 编写程序
在计算机上打开Arduino编程软件，编写如下代码：
二、实验2—LED数码管显示数字
/* 制作一个倒计时显示装置，从9每隔1秒递减，直至减到0。
LED闪烁程序
表5-2-2 实验材料表
*/
void setup() //单片机设置 名称 规格与数量 名称 规格与数量
{
电阻 220Ω 1/8W 8个 数码管 共阳极八段
pinMode(10,OUTPUT); //设置D10引脚为输出模式
单片机 Arduino Nano系统板 面包板 迷你型面包板及连接线
}
void loop() //主程序，反复循环执行
{ //程序开始
digitalWrite(10,HIGH); //使LED点亮
delay(1000); //延时1秒
digitalWrite(10,LOW); //使LED熄灭
delay(1000); //延时1秒
} //程序结束
图5-2-4 八段LED数码管
84 单片机 Arduino单片机实验 85LED数码管是一种半导体发光器件，由多个发光二极管组成一个“8”字
/*
形。图5-2-4所示为一个八段数码管，这些段分别用字母A、B、C、D、E、F、
9~0数秒倒计时
G、Dp来表示。当数码管某些段加上电压后，这些段就会发亮，以形成特定的
*/
字符。比如当只有B、C段发亮时，显示数字“1”。
int segmentPins[8]={4,5,9,10,11,3,2,8};//定义a,b,c,d,e,f,g,dp连接的引脚
一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。 byte digits[10][8]={
数码管按发光二极管单元的连接方式可以分为共阳极数码管和共阴极数码管 //a,b,c,d,e,f,g,dp
两种。共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 {1,1,1,1,1,1,0,0},//数字0
（COM）的数码管。共阳极数码管在应用 3,8 {0,1,1,0,0,0,0,0},//数字1
时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发 {1,1,0,1,1,0,1,0},//数字2
光二极管的阴极为低电平时，相应字段就 {1,1,1,1,0,0,1,0},//数字3
点亮；当某一字段发光二极管的阴极为高 {0,1,1,0,0,1,1,0},//数字4
电平时，相应字段就不亮。共阴极数码管则 {1,0,1,1,0,1,1,0},//数字5
相反。图5-2-5所示为八段共阳极数码管。 {1,0,1,1,1,1,1,0},//数字6
A B C D E F G Dp
单个数码管从正面看，左下角的引脚 {1,1,1,0,0,0,0,0},//数字7
为１脚，按照逆时针方向依次为2~10脚， {1,1,1,1,1,1,1,0},//数字8
其中3脚和8脚是连通的公共端。 7 6 4 2 1 9 10 5 {1,1,1,1,0,1,1,0},//数字9
图5-2-5 共阳极八段数码管
};
1. 连接硬件电路
void setup()
在面包板上连接图5-2-6所示电路，并将Arduino系统板连接到计算机。 {
for(int k=0;k<8;k++)
{
+5V
COM pinMode(segmentPins[k],OUTPUT); //设置相应引脚为输出模式
220♀
D4 A
D5 B }
D9 C
}
Arduino D10 D
D11 E
Nano D3 F
void loop()
D2 G
D8 Dp {
for(int i=9;i>=0;i--) //轮流显示9~0
图5-2-6 电路原理图 图5-2-7 面包板搭接电路图
{
for(int j=7;j>=0;j--) //显示数字
提示：
{
不要使电阻引脚相互接触。为了连线方便，数码管应尽量靠近
digitalWrite(segmentPins[j],!digits[i][j]); //点亮相应的段
Arduino系统板，以数码管为基准，就近选择数字输出口。
}
delay(1000); //延时1秒
}
2. 编写程序
}
在计算机上打开Arduino编程软件，编写如下代码：
86 单片机 Arduino单片机实验 87LED数码管是一种半导体发光器件，由多个发光二极管组成一个“8”字
/*
形。图5-2-4所示为一个八段数码管，这些段分别用字母A、B、C、D、E、F、
9~0数秒倒计时
G、Dp来表示。当数码管某些段加上电压后，这些段就会发亮，以形成特定的
*/
字符。比如当只有B、C段发亮时，显示数字“1”。
int segmentPins[8]={4,5,9,10,11,3,2,8};//定义a,b,c,d,e,f,g,dp连接的引脚
一般情况下，单个发光二极管的管压降为1.8V左右，电流不超过30mA。 byte digits[10][8]={
数码管按发光二极管单元的连接方式可以分为共阳极数码管和共阴极数码管 //a,b,c,d,e,f,g,dp
两种。共阳极数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极 {1,1,1,1,1,1,0,0},//数字0
（COM）的数码管。共阳极数码管在应用 3,8 {0,1,1,0,0,0,0,0},//数字1
时应将公共极COM接到+5V，当某一字段发 {1,1,0,1,1,0,1,0},//数字2
光二极管的阴极为低电平时，相应字段就 {1,1,1,1,0,0,1,0},//数字3
点亮；当某一字段发光二极管的阴极为高 {0,1,1,0,0,1,1,0},//数字4
电平时，相应字段就不亮。共阴极数码管则 {1,0,1,1,0,1,1,0},//数字5
相反。图5-2-5所示为八段共阳极数码管。 {1,0,1,1,1,1,1,0},//数字6
A B C D E F G Dp
单个数码管从正面看，左下角的引脚 {1,1,1,0,0,0,0,0},//数字7
为１脚，按照逆时针方向依次为2~10脚， {1,1,1,1,1,1,1,0},//数字8
其中3脚和8脚是连通的公共端。 7 6 4 2 1 9 10 5 {1,1,1,1,0,1,1,0},//数字9
图5-2-5 共阳极八段数码管
};
1. 连接硬件电路
void setup()
在面包板上连接图5-2-6所示电路，并将Arduino系统板连接到计算机。 {
for(int k=0;k<8;k++)
{
+5V
COM pinMode(segmentPins[k],OUTPUT); //设置相应引脚为输出模式
220♀
D4 A
D5 B }
D9 C
}
Arduino D10 D
D11 E
Nano D3 F
void loop()
D2 G
D8 Dp {
for(int i=9;i>=0;i--) //轮流显示9~0
图5-2-6 电路原理图 图5-2-7 面包板搭接电路图
{
for(int j=7;j>=0;j--) //显示数字
提示：
{
不要使电阻引脚相互接触。为了连线方便，数码管应尽量靠近
digitalWrite(segmentPins[j],!digits[i][j]); //点亮相应的段
Arduino系统板，以数码管为基准，就近选择数字输出口。
}
delay(1000); //延时1秒
}
2. 编写程序
}
在计算机上打开Arduino编程软件，编写如下代码：
86 单片机 Arduino单片机实验 873. 下载运行 2. 编写程序
编写完成检查无误后，点击“upload”按钮，将程序下载到单片机，可以
/*按键计数器*/
看到数码管显示9，亮1秒后改为8，依次倒数至0。
int keyPin=7; //使用引脚7作为按键输入引脚
int segmentPins[8]={4,5,9,10,11,3,2,8}; //定义a,b,c,d,e,f,g,dp连接的引脚
试一试：
byte digits[10][8]={
用数码管除了显示0~9这10个数字外还能显示其他的字符吗？
//a,b,c,d,e,f,g,dp
试着编写程序循环显示A~F这6 个字符。
{1,1,1,1,1,1,0,0},//数字0
{0,1,1,0,0,0,0,0},//数字1
三、实验3—按键计数器 {1,1,0,1,1,0,1,0},//数字2
{1,1,1,1,0,0,1,0},//数字3
用数码管显示按键次数，每按1次按键数码管显示数字加1。
{0,1,1,0,0,1,1,0},//数字4
表5-2-3 实验材料表 {1,0,1,1,0,1,1,0},//数字5
{1,0,1,1,1,1,1,0},//数字6
名称 规格与数量 名称 规格与数量
{1,1,1,0,0,0,0,0},//数字7
电阻 220Ω 1/8W 8个 数码管 共阳极八段 {1,1,1,1,1,1,1,0},//数字8
{1,1,1,1,0,1,1,0},//数字9
电阻 10kΩ 1/8W 面包板 迷你型面包板及连接线
};
单片机 Arduino Nano系统板 按键 无锁型
void setup()
{
1. 连接硬件电路
for(int k=0;k<8;k++)
在面包板上连接图5-2-8所示电路，并将系统板连接到计算机。 {
pinMode(segmentPins[k],OUTPUT); //设置相应引脚为输出模式
(cid:12)(cid:22)(cid:55)(cid:1)
}
(cid:36)(cid:48)(cid:46)(cid:1)
(cid:37)(cid:21)(cid:1) (cid:19)(cid:19)(cid:17)(cid:162)(cid:1) (cid:34)(cid:1) (cid:1) pinMode(keyPin,INPUT); //设置按键引脚为输入模式
(cid:37)(cid:22)(cid:1) (cid:35)(cid:1)
(cid:37)(cid:26)(cid:1) (cid:36)(cid:1) }
(cid:6197)(cid:19034)(cid:1)
(cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1) (cid:37)(cid:18)(cid:17)(cid:1) (cid:37)(cid:1)
(cid:37)(cid:18)(cid:18)(cid:1) (cid:38)(cid:1)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1) (cid:37)(cid:20)(cid:1) (cid:39)(cid:1)
(cid:37)(cid:19)(cid:1) (cid:40)(cid:1)
(cid:37)(cid:25)(cid:1) (cid:37)(cid:81)(cid:1)
(cid:37)(cid:24)(cid:1)(cid:1)
(cid:18)(cid:17)(cid:76)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
图5-2-8 电路原理图 图5-2-9 面包板搭接图
在上个实验电路基础上，将一个10kΩ电阻和一个按键串接到+5V和GND之
间，将D7脚连接到电阻和按键之间。当按键没有按下时，7脚输入电压为0V；
当按键按下时，7脚输入电压为5V。通过程序读取7脚的输入电压，可以获知按
键是否按下，再控制数码管的显示输出，实现计数功能。
88 单片机 Arduino单片机实验 893. 下载运行 2. 编写程序
编写完成检查无误后，点击“upload”按钮，将程序下载到单片机，可以
/*按键计数器*/
看到数码管显示9，亮1秒后改为8，依次倒数至0。
int keyPin=7; //使用引脚7作为按键输入引脚
int segmentPins[8]={4,5,9,10,11,3,2,8}; //定义a,b,c,d,e,f,g,dp连接的引脚
试一试：
byte digits[10][8]={
用数码管除了显示0~9这10个数字外还能显示其他的字符吗？
//a,b,c,d,e,f,g,dp
试着编写程序循环显示A~F这6 个字符。
{1,1,1,1,1,1,0,0},//数字0
{0,1,1,0,0,0,0,0},//数字1
三、实验3—按键计数器 {1,1,0,1,1,0,1,0},//数字2
{1,1,1,1,0,0,1,0},//数字3
用数码管显示按键次数，每按1次按键数码管显示数字加1。
{0,1,1,0,0,1,1,0},//数字4
表5-2-3 实验材料表 {1,0,1,1,0,1,1,0},//数字5
{1,0,1,1,1,1,1,0},//数字6
名称 规格与数量 名称 规格与数量
{1,1,1,0,0,0,0,0},//数字7
电阻 220Ω 1/8W 8个 数码管 共阳极八段 {1,1,1,1,1,1,1,0},//数字8
{1,1,1,1,0,1,1,0},//数字9
电阻 10kΩ 1/8W 面包板 迷你型面包板及连接线
};
单片机 Arduino Nano系统板 按键 无锁型
void setup()
{
1. 连接硬件电路
for(int k=0;k<8;k++)
在面包板上连接图5-2-8所示电路，并将系统板连接到计算机。 {
pinMode(segmentPins[k],OUTPUT); //设置相应引脚为输出模式
(cid:12)(cid:22)(cid:55)(cid:1)
}
(cid:36)(cid:48)(cid:46)(cid:1)
(cid:37)(cid:21)(cid:1) (cid:19)(cid:19)(cid:17)(cid:162)(cid:1) (cid:34)(cid:1) (cid:1) pinMode(keyPin,INPUT); //设置按键引脚为输入模式
(cid:37)(cid:22)(cid:1) (cid:35)(cid:1)
(cid:37)(cid:26)(cid:1) (cid:36)(cid:1) }
(cid:6197)(cid:19034)(cid:1)
(cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1) (cid:37)(cid:18)(cid:17)(cid:1) (cid:37)(cid:1)
(cid:37)(cid:18)(cid:18)(cid:1) (cid:38)(cid:1)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1) (cid:37)(cid:20)(cid:1) (cid:39)(cid:1)
(cid:37)(cid:19)(cid:1) (cid:40)(cid:1)
(cid:37)(cid:25)(cid:1) (cid:37)(cid:81)(cid:1)
(cid:37)(cid:24)(cid:1)(cid:1)
(cid:18)(cid:17)(cid:76)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
图5-2-8 电路原理图 图5-2-9 面包板搭接图
在上个实验电路基础上，将一个10kΩ电阻和一个按键串接到+5V和GND之
间，将D7脚连接到电阻和按键之间。当按键没有按下时，7脚输入电压为0V；
当按键按下时，7脚输入电压为5V。通过程序读取7脚的输入电压，可以获知按
键是否按下，再控制数码管的显示输出，实现计数功能。
88 单片机 Arduino单片机实验 891. 连接硬件电路
void loop()
{ 在面包板上连接图5-1-10所示电路，并将Arduino系统板连接到计算机。
for(int i=0;i<10;i++) //0~9计数
+5V +5V
{
+
while(1) //等待按键按下
M
{ Arduino -
A1
Rp
if(digitalRead(keyPin)) //如果按键按下 D6 220(cid:161) VT
10kΩ Nano 1
8050
{
delay(100); //延时0.1秒
GND GND
if(digitalRead(keyPin))break; //检测按键是否仍处于按下状态
//如是则跳出循环，防止机械抖动 图5-2-10 电路原理图 图5-2-11 面包板搭接图
}
2. 编写程序
}
for(int j=7;j>=0;j--) //显示数字
{ int regulationPin=A1; //使用A1引脚作为电压输入端
digitalWrite(segmentPins[j],!digits[i][j]); //点亮相应的段 int fanPin=6; //使用D6引脚控制风扇转速
} void setup()
delay(250); //延时250毫秒 {
} pinMode(fanPin,OUTPUT); //设置D6引脚为输出模式
} }
void loop()
{
3. 下载运行
int val=analogRead(regulationPin); //读取A1引脚电压值
编写完成检查无误后，点击“upload”按钮，将程序下载到单片机运行 analogWrite(fanPin,val/4); //设置小风扇转速
后，数码管显示0，每按一次按键，数码管显示便递增一个数字。 delay(1000); //延时1秒
}
四、实验4—调速小风扇
使用Arduino Nano的PWM输出功能实现直流小电机的调速。
表5-2-4 实验材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量 程序中先读取模拟输入引脚A1的电压值，根据此电压值调节输出引脚D6的
PWM占空比，由此改变D6引脚的平均输出电压，从而改变风扇的转速。
电位器 10kΩ全可调 小风扇 直流5V/110mA
3. 下载运行
电阻 220Ω 1/8W 三极管 8050
编写完成检查无误后，点击“upload”按钮，将程序下载到单片机运行
单片机 Arduino Nano系统板 面包板 迷你型面包板及连接线
后，调节电位器可以控制小风扇的转速大小。
90 单片机 Arduino单片机实验 911. 连接硬件电路
void loop()
{ 在面包板上连接图5-1-10所示电路，并将Arduino系统板连接到计算机。
for(int i=0;i<10;i++) //0~9计数
+5V +5V
{
+
while(1) //等待按键按下
M
{ Arduino -
A1
Rp
if(digitalRead(keyPin)) //如果按键按下 D6 220(cid:161) VT
10kΩ Nano 1
8050
{
delay(100); //延时0.1秒
GND GND
if(digitalRead(keyPin))break; //检测按键是否仍处于按下状态
//如是则跳出循环，防止机械抖动 图5-2-10 电路原理图 图5-2-11 面包板搭接图
}
2. 编写程序
}
for(int j=7;j>=0;j--) //显示数字
{ int regulationPin=A1; //使用A1引脚作为电压输入端
digitalWrite(segmentPins[j],!digits[i][j]); //点亮相应的段 int fanPin=6; //使用D6引脚控制风扇转速
} void setup()
delay(250); //延时250毫秒 {
} pinMode(fanPin,OUTPUT); //设置D6引脚为输出模式
} }
void loop()
{
3. 下载运行
int val=analogRead(regulationPin); //读取A1引脚电压值
编写完成检查无误后，点击“upload”按钮，将程序下载到单片机运行 analogWrite(fanPin,val/4); //设置小风扇转速
后，数码管显示0，每按一次按键，数码管显示便递增一个数字。 delay(1000); //延时1秒
}
四、实验4—调速小风扇
使用Arduino Nano的PWM输出功能实现直流小电机的调速。
表5-2-4 实验材料表
名称 规格与数量 名称 规格与数量 程序中先读取模拟输入引脚A1的电压值，根据此电压值调节输出引脚D6的
PWM占空比，由此改变D6引脚的平均输出电压，从而改变风扇的转速。
电位器 10kΩ全可调 小风扇 直流5V/110mA
3. 下载运行
电阻 220Ω 1/8W 三极管 8050
编写完成检查无误后，点击“upload”按钮，将程序下载到单片机运行
单片机 Arduino Nano系统板 面包板 迷你型面包板及连接线
后，调节电位器可以控制小风扇的转速大小。
90 单片机 Arduino单片机实验 91小贴士
PWM
脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)，简称脉宽调制，
是一种在整个工作过程中，开关频率不变，而开关接通的时间按照要
求变化的方法。
(cid:53)(cid:84)(cid:1) (cid:53)(cid:84)(cid:1) 图5-2-13 安装Arduino驱动程序
(cid:85)(cid:80)(cid:79)(cid:1) (cid:85)(cid:80)(cid:79)(cid:1)
(cid:18)(cid:1) (cid:18)(cid:1)
2. 配置软件环境
(cid:19)(cid:22)(cid:6)(cid:1) (cid:24)(cid:22)(cid:6)(cid:1)
(cid:22)(cid:17)(cid:6)(cid:1) (cid:22)(cid:17)(cid:6)(cid:1)
在“arduino-1.0-windows\arduino-1.0”文件夹下找到arduino.exe，双击打开，
(cid:17)(cid:1) (cid:17)(cid:1)
(cid:21899)(cid:66)(cid:21900)(cid:22)(cid:17)(cid:6)(cid:2188)(cid:12198)(cid:8448)(cid:49)(cid:56)(cid:46)(cid:8718)(cid:5262)(cid:1) (cid:21899)(cid:67)(cid:21900)(cid:19)(cid:22)(cid:6)(cid:2188)(cid:12198)(cid:8448)(cid:49)(cid:56)(cid:46)(cid:8718)(cid:5262)(cid:1) 显示如图5-1-6所示界面，软件程序编写、下载和调试都在此界面中完成。
图5-2-12 PWM波形 在使用Arduino编程软件之前需要进行一些设置。将Arduino系统板用USB数
在一个开关周期Ts 内，开关导通时间t 与Ts的比值D称为占 据线与计算机连接，在“Tools”菜单下的“Board”选项中选择所用系统板的型
on
空比。 号“Arduino Nano w/ ATmega328”。
D=t /Ts
on
如图 5-2-12 所示，（a）和（b）的周期 Ts 相同，但开关导通
的时间t 不同，占空比分别为50% 和25%。
on
PWM是一种利用数字输出表示模拟信号的技术，广泛应用在测量、
通信、功率控制与变换的许多领域中。例如，在电机调速应用中，
通过调节占空比，改变平均输出电压，实现转速的调节。
图5-2-14 设置单片机型号
技术指导—Arduino 开发环境的建立
在“Serial Port”选项中选择串口“COM3”，以保证单片机能够与计算机进
1. Arduino软件的安装
行串口通信。
Arduino的开发语言是基于C语言的，它把AVR单片机相关的一些参数设置
函数化，用户不需要了解底层知识即可编写相应程序，即使没有C语言基础也
很容易学习。
在Arduino的官方网站：http://www.arduino.cc可以下载到最新版本的软件。
Arduino支持Windows、MacOS以及Linux等多种系统，我们以Windows版本的软件
“arduino-1.0-windows”为例来进行介绍。
首先下载“arduino-1.0-windows.zip”，将其解压缩。将Arduino系统板通过
USB数据线连接到计算机，系统提示“找到新的硬件向导”，按照系统提示，
图5-2-15 设置串口
在解压缩目录“arduino-1.0-windows\arduino-1.0\drivers\FTDI USB Drivers”下找
到驱动程序，完成驱动程序的安装。
安装并配置好软件环境，就可以编写程序下载到Arduino单片机中了。
92 单片机 Arduino单片机实验 93小贴士
PWM
脉冲宽度调制(PWM，Pulse Width Modulation)，简称脉宽调制，
是一种在整个工作过程中，开关频率不变，而开关接通的时间按照要
求变化的方法。
(cid:53)(cid:84)(cid:1) (cid:53)(cid:84)(cid:1) 图5-2-13 安装Arduino驱动程序
(cid:85)(cid:80)(cid:79)(cid:1) (cid:85)(cid:80)(cid:79)(cid:1)
(cid:18)(cid:1) (cid:18)(cid:1)
2. 配置软件环境
(cid:19)(cid:22)(cid:6)(cid:1) (cid:24)(cid:22)(cid:6)(cid:1)
(cid:22)(cid:17)(cid:6)(cid:1) (cid:22)(cid:17)(cid:6)(cid:1)
在“arduino-1.0-windows\arduino-1.0”文件夹下找到arduino.exe，双击打开，
(cid:17)(cid:1) (cid:17)(cid:1)
(cid:21899)(cid:66)(cid:21900)(cid:22)(cid:17)(cid:6)(cid:2188)(cid:12198)(cid:8448)(cid:49)(cid:56)(cid:46)(cid:8718)(cid:5262)(cid:1) (cid:21899)(cid:67)(cid:21900)(cid:19)(cid:22)(cid:6)(cid:2188)(cid:12198)(cid:8448)(cid:49)(cid:56)(cid:46)(cid:8718)(cid:5262)(cid:1) 显示如图5-1-6所示界面，软件程序编写、下载和调试都在此界面中完成。
图5-2-12 PWM波形 在使用Arduino编程软件之前需要进行一些设置。将Arduino系统板用USB数
在一个开关周期Ts 内，开关导通时间t 与Ts的比值D称为占 据线与计算机连接，在“Tools”菜单下的“Board”选项中选择所用系统板的型
on
空比。 号“Arduino Nano w/ ATmega328”。
D=t /Ts
on
如图 5-2-12 所示，（a）和（b）的周期 Ts 相同，但开关导通
的时间t 不同，占空比分别为50% 和25%。
on
PWM是一种利用数字输出表示模拟信号的技术，广泛应用在测量、
通信、功率控制与变换的许多领域中。例如，在电机调速应用中，
通过调节占空比，改变平均输出电压，实现转速的调节。
图5-2-14 设置单片机型号
技术指导—Arduino 开发环境的建立
在“Serial Port”选项中选择串口“COM3”，以保证单片机能够与计算机进
1. Arduino软件的安装
行串口通信。
Arduino的开发语言是基于C语言的，它把AVR单片机相关的一些参数设置
函数化，用户不需要了解底层知识即可编写相应程序，即使没有C语言基础也
很容易学习。
在Arduino的官方网站：http://www.arduino.cc可以下载到最新版本的软件。
Arduino支持Windows、MacOS以及Linux等多种系统，我们以Windows版本的软件
“arduino-1.0-windows”为例来进行介绍。
首先下载“arduino-1.0-windows.zip”，将其解压缩。将Arduino系统板通过
USB数据线连接到计算机，系统提示“找到新的硬件向导”，按照系统提示，
图5-2-15 设置串口
在解压缩目录“arduino-1.0-windows\arduino-1.0\drivers\FTDI USB Drivers”下找
到驱动程序，完成驱动程序的安装。
安装并配置好软件环境，就可以编写程序下载到Arduino单片机中了。
92 单片机 Arduino单片机实验 93第三节 智能寻迹车
无人驾驶汽车是世界性课题，我们可以用单片机制作一个无人驾驶的智能
小车。由单片机控制的智能小车可以识别各种弯道、岔口，准确地沿着道路快
速行进。本系统具有电路简单、稳定可靠、可扩展性强等优点。通过制作智能
寻迹车可以更深入地学习电子电路设计和单片机控制技术。
图5-3-2 智能寻迹车制作材料
二、制作与组装
1. 电路原理图
（1）电源电路。
(cid:52)(cid:56) (cid:1)
(cid:18)
图5-3-1 智能寻迹车
(cid:12)(cid:1) (cid:14)(cid:1)
(cid:42)(cid:47)(cid:1)
(cid:22)(cid:55)(cid:1)
(cid:48)(cid:54)(cid:53)(cid:1)
(cid:24)(cid:15)(cid:19)(cid:55)(cid:1) (cid:12)(cid:1) (cid:37)(cid:36)(cid:14)(cid:37)(cid:36)(cid:1)
(cid:12)(cid:1)
(cid:18990)(cid:10849)(cid:8588)(cid:1) (cid:21)(cid:15)(cid:22)(cid:95)(cid:26)(cid:55)(cid:17560)(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:36) (cid:1)
(cid:36) (cid:1) (cid:19)
一、工具与材料 (cid:18) (cid:18)(cid:17)(cid:174)(cid:39)(cid:1)
(cid:18)(cid:17)(cid:17)(cid:174)(cid:39)(cid:1) (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
工具：数字多用电表、电烙铁、剥线钳、尖嘴钳、偏口钳、一字和十字螺 图5-3-3 电源电路
丝刀、内六角扳手、焊锡及松香。
使用一个DC-DC电源转换模块，将锂电池的7.2V电压转变为单片机和舵机
材料：见表5-3-1。
所需的5V电压。
（2）道路识别电路。
表5-3-1 智能寻迹车材料列表
(cid:22)(cid:55)(cid:1)
名称 规格与数量 名称 规格与数量
(cid:13262)(cid:3650)(cid:6350)(cid:8823)(cid:2964)(cid:18)(cid:95)(cid:25)(cid:1)
R ~R 200Ω 1/8W LED ~LED LED（红）
1 16 1 8 (cid:34)(cid:17)(cid:95)(cid:34)(cid:24) (cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1)
C 100μF D ~D IN4001
1 1 4 (cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1)
C 10μF SW ~SW 拨码开关 (cid:51)(cid:95)(cid:51) (cid:1) (cid:56)(cid:95)(cid:56) (cid:1)
2 1 2 (cid:18) (cid:25) (cid:18) (cid:25)
(cid:19)(cid:17)(cid:17)(cid:162)(cid:1) (cid:18)(cid:17)(cid:17)(cid:76)(cid:162)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
红外探测器 8个 电机驱动器 L298N
DC-DC 4.5~9V转5V，6W 排针及杜邦线 图5-3-4 道路识别电路
W ~W 100kΩ多圈电位器 单片机 Arduino Nano系统板
1 8 使用8个反射式红外探测器检测黑线，分别连接到单片机的8个模拟输入端
A0~A7。
94 单片机 智能寻迹车 95第三节 智能寻迹车
无人驾驶汽车是世界性课题，我们可以用单片机制作一个无人驾驶的智能
小车。由单片机控制的智能小车可以识别各种弯道、岔口，准确地沿着道路快
速行进。本系统具有电路简单、稳定可靠、可扩展性强等优点。通过制作智能
寻迹车可以更深入地学习电子电路设计和单片机控制技术。
图5-3-2 智能寻迹车制作材料
二、制作与组装
1. 电路原理图
（1）电源电路。
(cid:52)(cid:56) (cid:1)
(cid:18)
图5-3-1 智能寻迹车
(cid:12)(cid:1) (cid:14)(cid:1)
(cid:42)(cid:47)(cid:1)
(cid:22)(cid:55)(cid:1)
(cid:48)(cid:54)(cid:53)(cid:1)
(cid:24)(cid:15)(cid:19)(cid:55)(cid:1) (cid:12)(cid:1) (cid:37)(cid:36)(cid:14)(cid:37)(cid:36)(cid:1)
(cid:12)(cid:1)
(cid:18990)(cid:10849)(cid:8588)(cid:1) (cid:21)(cid:15)(cid:22)(cid:95)(cid:26)(cid:55)(cid:17560)(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:36) (cid:1)
(cid:36) (cid:1) (cid:19)
一、工具与材料 (cid:18) (cid:18)(cid:17)(cid:174)(cid:39)(cid:1)
(cid:18)(cid:17)(cid:17)(cid:174)(cid:39)(cid:1) (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
工具：数字多用电表、电烙铁、剥线钳、尖嘴钳、偏口钳、一字和十字螺 图5-3-3 电源电路
丝刀、内六角扳手、焊锡及松香。
使用一个DC-DC电源转换模块，将锂电池的7.2V电压转变为单片机和舵机
材料：见表5-3-1。
所需的5V电压。
（2）道路识别电路。
表5-3-1 智能寻迹车材料列表
(cid:22)(cid:55)(cid:1)
名称 规格与数量 名称 规格与数量
(cid:13262)(cid:3650)(cid:6350)(cid:8823)(cid:2964)(cid:18)(cid:95)(cid:25)(cid:1)
R ~R 200Ω 1/8W LED ~LED LED（红）
1 16 1 8 (cid:34)(cid:17)(cid:95)(cid:34)(cid:24) (cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1)
C 100μF D ~D IN4001
1 1 4 (cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1)
C 10μF SW ~SW 拨码开关 (cid:51)(cid:95)(cid:51) (cid:1) (cid:56)(cid:95)(cid:56) (cid:1)
2 1 2 (cid:18) (cid:25) (cid:18) (cid:25)
(cid:19)(cid:17)(cid:17)(cid:162)(cid:1) (cid:18)(cid:17)(cid:17)(cid:76)(cid:162)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
红外探测器 8个 电机驱动器 L298N
DC-DC 4.5~9V转5V，6W 排针及杜邦线 图5-3-4 道路识别电路
W ~W 100kΩ多圈电位器 单片机 Arduino Nano系统板
1 8 使用8个反射式红外探测器检测黑线，分别连接到单片机的8个模拟输入端
A0~A7。
94 单片机 智能寻迹车 95（3）转向控制电路。 INPUT1、INPUT2引脚分别接到单片机的D12、D13引脚，用来控制电机的正
反转；ENABLEA引脚接到单片机的D11引脚，用来控制电机的转速；OUTPUT1和
OUTPUT2引脚分别连接电机的两极，输出较大的电流驱动电机转动。
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1) (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
（5）道路信息显示电路。
(cid:14177)(cid:7270)(cid:1) (cid:55) (cid:36)(cid:36) (cid:1) (cid:12)(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1) (cid:37)(cid:19)(cid:1) (cid:19) (cid:51) (cid:19) (cid:26) (cid:17) (cid:95) (cid:162) (cid:51) (cid:18) (cid:1) (cid:23) (cid:45)(cid:38)(cid:37) (cid:18) (cid:95)(cid:45)(cid:38)(cid:37) (cid:25)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1)
(cid:37)(cid:20)(cid:1) (cid:1)
(cid:1293)(cid:2339)(cid:12315)(cid:1) (cid:37)(cid:18)(cid:17)(cid:1)
(cid:6812)(cid:4227)(cid:5185)(cid:13894)(cid:1)
(cid:37)(cid:21)(cid:1) (cid:1)
(cid:37)(cid:22)(cid:1) (cid:1)
(cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1)
(cid:37)(cid:23)(cid:1) (cid:1)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1)
图5-3-5 转向控制电路 (cid:37)(cid:24)(cid:1)
(cid:37)(cid:25)(cid:1)
控制转向的舵机共有3个引脚接口，其中两个分别是电源5V和接地端
(cid:37)(cid:26)(cid:1) (cid:1)
GND，另外一个是信号控制端，控制舵机的转动角度，将该引脚接到Arduino的
D10引脚。 (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
（4）后轮驱动电路。 图5-3-8 道路信息显示电路
将8个LED通过限流电阻连接到单片机的D2~D9引脚，用来显示当前道路
(cid:24)(cid:15)(cid:19)(cid:55)(cid:1)
(cid:45)(cid:19)(cid:26)(cid:25)(cid:47)(cid:1)
(cid:52)(cid:56) (cid:19) (cid:1) 的状态。当黑线处于道路检测电路的某一个红外探测器下方时，对应的LED
(cid:37)(cid:18)(cid:18)(cid:1) (cid:55)(cid:84)(cid:1)
(cid:38)(cid:47)(cid:34)(cid:35)(cid:45)(cid:38)(cid:34)(cid:1)
就发光。
(cid:37)(cid:18)(cid:19)(cid:1)
(cid:42)(cid:47)(cid:49)(cid:54)(cid:53)(cid:18)(cid:1) (cid:48)(cid:54)(cid:53)(cid:49)(cid:54)(cid:53)(cid:18)(cid:1)
(cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1) 2. 识读电路安装板图
(cid:37)(cid:18)(cid:20)(cid:1)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1) (cid:42)(cid:47)(cid:49)(cid:54)(cid:53)(cid:19)(cid:1) (cid:46)(cid:1)
(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:55)(cid:84)(cid:84)(cid:1) (cid:48)(cid:54)(cid:53)(cid:49)(cid:54)(cid:53)(cid:19)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1) (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1) (cid:36)(cid:34)(cid:1) (cid:37) (cid:18) (cid:95)(cid:37) (cid:21) (cid:1)
(cid:36)(cid:35)(cid:1) (cid:42)(cid:47)(cid:21)(cid:17)(cid:17)(cid:18)(cid:1)
图5-3-6 后轮驱动电路
图5-3-9 道路检测部分电路安装板图
由于单片机最大提供40mA的电流，无法直接驱动电机，因此使用了一个集
成电路L298N。它是一个电机驱动芯片，外观图和引脚图如图5-3-7所示。
图5-3-7 L298N外观图和引脚图
图5-3-10 单片机控制板图
96 单片机 智能寻迹车 97（3）转向控制电路。 INPUT1、INPUT2引脚分别接到单片机的D12、D13引脚，用来控制电机的正
反转；ENABLEA引脚接到单片机的D11引脚，用来控制电机的转速；OUTPUT1和
OUTPUT2引脚分别连接电机的两极，输出较大的电流驱动电机转动。
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1) (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
（5）道路信息显示电路。
(cid:14177)(cid:7270)(cid:1) (cid:55) (cid:36)(cid:36) (cid:1) (cid:12)(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1) (cid:37)(cid:19)(cid:1) (cid:19) (cid:51) (cid:19) (cid:26) (cid:17) (cid:95) (cid:162) (cid:51) (cid:18) (cid:1) (cid:23) (cid:45)(cid:38)(cid:37) (cid:18) (cid:95)(cid:45)(cid:38)(cid:37) (cid:25)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1)
(cid:37)(cid:20)(cid:1) (cid:1)
(cid:1293)(cid:2339)(cid:12315)(cid:1) (cid:37)(cid:18)(cid:17)(cid:1)
(cid:6812)(cid:4227)(cid:5185)(cid:13894)(cid:1)
(cid:37)(cid:21)(cid:1) (cid:1)
(cid:37)(cid:22)(cid:1) (cid:1)
(cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1)
(cid:37)(cid:23)(cid:1) (cid:1)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1)
图5-3-5 转向控制电路 (cid:37)(cid:24)(cid:1)
(cid:37)(cid:25)(cid:1)
控制转向的舵机共有3个引脚接口，其中两个分别是电源5V和接地端
(cid:37)(cid:26)(cid:1) (cid:1)
GND，另外一个是信号控制端，控制舵机的转动角度，将该引脚接到Arduino的
D10引脚。 (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1)
（4）后轮驱动电路。 图5-3-8 道路信息显示电路
将8个LED通过限流电阻连接到单片机的D2~D9引脚，用来显示当前道路
(cid:24)(cid:15)(cid:19)(cid:55)(cid:1)
(cid:45)(cid:19)(cid:26)(cid:25)(cid:47)(cid:1)
(cid:52)(cid:56) (cid:19) (cid:1) 的状态。当黑线处于道路检测电路的某一个红外探测器下方时，对应的LED
(cid:37)(cid:18)(cid:18)(cid:1) (cid:55)(cid:84)(cid:1)
(cid:38)(cid:47)(cid:34)(cid:35)(cid:45)(cid:38)(cid:34)(cid:1)
就发光。
(cid:37)(cid:18)(cid:19)(cid:1)
(cid:42)(cid:47)(cid:49)(cid:54)(cid:53)(cid:18)(cid:1) (cid:48)(cid:54)(cid:53)(cid:49)(cid:54)(cid:53)(cid:18)(cid:1)
(cid:34)(cid:83)(cid:69)(cid:86)(cid:74)(cid:79)(cid:80) (cid:1) 2. 识读电路安装板图
(cid:37)(cid:18)(cid:20)(cid:1)
(cid:47)(cid:66)(cid:79)(cid:80)(cid:1) (cid:42)(cid:47)(cid:49)(cid:54)(cid:53)(cid:19)(cid:1) (cid:46)(cid:1)
(cid:22)(cid:55)(cid:1) (cid:55)(cid:84)(cid:84)(cid:1) (cid:48)(cid:54)(cid:53)(cid:49)(cid:54)(cid:53)(cid:19)(cid:1)
(cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1) (cid:40)(cid:47)(cid:37)(cid:1) (cid:36)(cid:34)(cid:1) (cid:37) (cid:18) (cid:95)(cid:37) (cid:21) (cid:1)
(cid:36)(cid:35)(cid:1) (cid:42)(cid:47)(cid:21)(cid:17)(cid:17)(cid:18)(cid:1)
图5-3-6 后轮驱动电路
图5-3-9 道路检测部分电路安装板图
由于单片机最大提供40mA的电流，无法直接驱动电机，因此使用了一个集
成电路L298N。它是一个电机驱动芯片，外观图和引脚图如图5-3-7所示。
图5-3-7 L298N外观图和引脚图
图5-3-10 单片机控制板图
96 单片机 智能寻迹车 973. 焊接元器件 三、编写程序
由于引脚众多并且排列较密，注意相邻焊点不能短路。同时注意二极管和
在计算机中打开Arduino编程软件，编写如下代码：
电解电容的正负极。
#include <Servo.h> //包含舵机控制库文件
#define M 2
#define N 9
Servo myservo; //初始化舵机
int pin_low; //定义光值最小的引脚
int gray,gray1; //定义采集到的光值
void setup()
{
myservo.attach(10); //用D10引脚控制舵机
图5-3-11 单片机控制板焊接完成图 图5-3-12 道路检测电路板焊接完成图
for(int i=M;i<=N;i++)
{
4. 组装
pinMode(i,OUTPUT); //设置指示灯引脚为输出方式
将道路检测电路板固定在车头前方，使红外传感器朝下正对地面。将单片 }
机控制板用铜柱和螺母固定在车身上方，注意使电路与车身其他部件绝缘。 pinMode(10,OUTPUT); //设置舵机引脚为输出方式
连接电池电源、红外探测器、舵机和后轮驱动电机，将多余的连接线束在 pinMode(11,OUTPUT); //设置马达控制引脚为输出方式
一起，防止绕到车轮里。 pinMode(12,OUTPUT); //设置马达控制引脚为输出方式
pinMode(13,OUTPUT); //设置马达控制引脚为输出方式
}
void loop()
{
set_speed(); //设定马达转速
while(1) //无限循环
{
test_road(); //检测道路情况
图5-3-13 组装好的智能车 set_servo(); //根据道路情况调节舵机转向
display_led(); //显示当前道路情况
}
}
98 单片机 智能寻迹车 993. 焊接元器件 三、编写程序
由于引脚众多并且排列较密，注意相邻焊点不能短路。同时注意二极管和
在计算机中打开Arduino编程软件，编写如下代码：
电解电容的正负极。
#include <Servo.h> //包含舵机控制库文件
#define M 2
#define N 9
Servo myservo; //初始化舵机
int pin_low; //定义光值最小的引脚
int gray,gray1; //定义采集到的光值
void setup()
{
myservo.attach(10); //用D10引脚控制舵机
图5-3-11 单片机控制板焊接完成图 图5-3-12 道路检测电路板焊接完成图
for(int i=M;i<=N;i++)
{
4. 组装
pinMode(i,OUTPUT); //设置指示灯引脚为输出方式
将道路检测电路板固定在车头前方，使红外传感器朝下正对地面。将单片 }
机控制板用铜柱和螺母固定在车身上方，注意使电路与车身其他部件绝缘。 pinMode(10,OUTPUT); //设置舵机引脚为输出方式
连接电池电源、红外探测器、舵机和后轮驱动电机，将多余的连接线束在 pinMode(11,OUTPUT); //设置马达控制引脚为输出方式
一起，防止绕到车轮里。 pinMode(12,OUTPUT); //设置马达控制引脚为输出方式
pinMode(13,OUTPUT); //设置马达控制引脚为输出方式
}
void loop()
{
set_speed(); //设定马达转速
while(1) //无限循环
{
test_road(); //检测道路情况
图5-3-13 组装好的智能车 set_servo(); //根据道路情况调节舵机转向
display_led(); //显示当前道路情况
}
}
98 单片机 智能寻迹车 99void set_speed() //设定马达转速 void set_servo() //调节舵机
{ {
digitalWrite(12,HIGH); //设定转动方向 switch(pin_low) //根据黑线位置调节舵机转向角度
digitalWrite(13,LOW); //设定转动方向 {
analogWrite(11,200); //设定转动速度 case 0:myservo.write(60);break;
} case 1:myservo.write(75);break;
void test_road() //检测道路情况 case 2:myservo.write(90);break;
{ case 3:myservo.write(100);break;
int i; case 4:myservo.write(110);break;
int pin_low_last=pin_low; //记录上次检测到的黑线对应探测器 case 5:myservo.write(120);break;
pin_low=0; case 6:myservo.write(130);break;
gray=analogRead(0); case 7:myservo.write(140);break;
for(int i= 1;i<=7;i++) //找到黑线位置 default:break;
{ }
gray1=analogRead(i); }
if(gray1<gray) void display_led() //显示道路情况
{ {
pin_low=i; for(int i=M;i<=N;i++)
gray=gray1; {
} digitalWrite(i,LOW); //关掉所有LED
} }
if(gray>820) //判断小车是否冲出跑道 digitalWrite(9-pin_low,HIGH); //点亮黑线位置对应LED
{ }
pin_low=pin_low_last; //若冲出跑道则往回寻找道路
}
}
100 单片机 智能寻迹车 101void set_speed() //设定马达转速 void set_servo() //调节舵机
{ {
digitalWrite(12,HIGH); //设定转动方向 switch(pin_low) //根据黑线位置调节舵机转向角度
digitalWrite(13,LOW); //设定转动方向 {
analogWrite(11,200); //设定转动速度 case 0:myservo.write(60);break;
} case 1:myservo.write(75);break;
void test_road() //检测道路情况 case 2:myservo.write(90);break;
{ case 3:myservo.write(100);break;
int i; case 4:myservo.write(110);break;
int pin_low_last=pin_low; //记录上次检测到的黑线对应探测器 case 5:myservo.write(120);break;
pin_low=0; case 6:myservo.write(130);break;
gray=analogRead(0); case 7:myservo.write(140);break;
for(int i= 1;i<=7;i++) //找到黑线位置 default:break;
{ }
gray1=analogRead(i); }
if(gray1<gray) void display_led() //显示道路情况
{ {
pin_low=i; for(int i=M;i<=N;i++)
gray=gray1; {
} digitalWrite(i,LOW); //关掉所有LED
} }
if(gray>820) //判断小车是否冲出跑道 digitalWrite(9-pin_low,HIGH); //点亮黑线位置对应LED
{ }
pin_low=pin_low_last; //若冲出跑道则往回寻找道路
}
}
100 单片机 智能寻迹车 101四、调试运行
附录 Arduino 语法参考
1. 搭建跑道
结构
如图5-3-14所示，在白纸或白色KT板上用黑色哑光胶带粘贴智能车跑道， ◆void setup() 初始化变量，引脚模式，调用库函数等。
黑色轨迹宽3cm。 ◆void loop() 连续执行函数内的语句。
常量
◆ HIGH | LOW 表示数字IO口的电平，HIGH表示高电平（1），LOW表示
低电平（0）。
◆ INPUT | OUTPUT 表示数字IO口的方向，INPUT表示输入（高阻态），
图5-3-14 智能车跑道 OUTPUT表示输出（AVR能提供5V电压 40mA电流）。
2. 硬件调试 ◆true | false true表示真（1），false表示假（0）。
将小车放在跑道上，调节道路识别电路的8个电位器，使每个红外探测器 数字 I/O
处于黑色区域正上方时的输出电压（A0~A7引脚的电压）在1V左右。此时将红 ◆ pinMode(pin, mode) 数字IO口输入输出模式定义函数，pin表示为0～
外探测器置于白色区域上方时输出电压应大于4V。 13， mode表示为INPUT或OUTPUT。
将编写好的程序下载到单片机。打开控制板电源开关，将小车在黑线上方 ◆ digitalWrite(pin, value) 数字IO口输出电平定义函数，pin表示为0～13，
value表示为HIGH或LOW。比如定义HIGH可以驱动LED。
扫过，观察车轮能否随黑线位置偏转，道路信息是否显示正确。若无反应，检
◆ int digitalRead(pin) 数字IO口读输入电平函数，pin表示为0～13，value
查舵机连接线、红外探测器连接线是否接好；若车轮偏转角度与黑线位置不一
表示为HIGH或LOW。比如可以读数字传感器。
致，调整程序中舵机转向的大小。
模拟 I/O
再打开电机驱动电路开关，观察小车能否正常前进。若无反应，检查马达连
◆int analogRead(pin) 模拟IO口读函数，pin表示为0～5（Arduino Diecimila
接线是否接好。若小车倒退，更改程序设置或将马达两条连接线对调。
为0～5，Arduino Nano为0～7）。比如可以读模拟传感器（10位AD，0～5V表示
3. 测试
为0～1023）。
调试正常后，将小车放到跑道的某一位置，使道路检测电路安装板处于黑线 ◆analogWrite(pin, value) - PWM 数字IO口PWM输出函数，Arduino数字IO
口标注了PWM的IO口可使用该函数，pin表示3、5、6、9、10、11，value表示
上方。打开电源开关，小车可以准确地沿着黑线迅速行进，并可以识别岔道。
为0～255。比如可用于电机PWM调速或音乐播放。
扩展 I/O
◆ shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder, value) SPI外部IO扩展函数，通常使
用带SPI接口的74HC595做8个IO扩展，dataPin为数据口，clockPin为时钟口，
bitOrder为数据传输方向（MSBFIRST高位在前，LSBFIRST低位在前），value表
示所要传送的数据（0～255），另外还需要一个IO口做74HC595的使能控制。
◆ unsigned long pulseIn(pin, value) 脉冲长度记录函数，返回时间参数
（us），pin表示为0～13，value为HIGH或LOW。比如value为HIGH，那么当pin输入
图5-3-15 智能车沿黑线行进
为高电平时，开始计时，当pin输入为低电平时，停止计时，然后返回该时间。
试一试：
时间函数
给智能寻迹车加上超声波传感器和声音传感器，编写相应的程
◆ unsigned long millis() 返回时间函数（单位ms），该函数是指当程序运
序，它就能自动躲避障碍并且根据你的声音指令来运行，变得更加
行就开始计时并返回记录的参数，该参数溢出大概需要50天时间。
智能。试一试，你能做到吗？
◆delay(ms) 延时函数（单位ms）。
102 单片机 附录 Arduino语法参考 103四、调试运行
附录 Arduino 语法参考
1. 搭建跑道
结构
如图5-3-14所示，在白纸或白色KT板上用黑色哑光胶带粘贴智能车跑道， ◆void setup() 初始化变量，引脚模式，调用库函数等。
黑色轨迹宽3cm。 ◆void loop() 连续执行函数内的语句。
常量
◆ HIGH | LOW 表示数字IO口的电平，HIGH表示高电平（1），LOW表示
低电平（0）。
◆ INPUT | OUTPUT 表示数字IO口的方向，INPUT表示输入（高阻态），
图5-3-14 智能车跑道 OUTPUT表示输出（AVR能提供5V电压 40mA电流）。
2. 硬件调试 ◆true | false true表示真（1），false表示假（0）。
将小车放在跑道上，调节道路识别电路的8个电位器，使每个红外探测器 数字 I/O
处于黑色区域正上方时的输出电压（A0~A7引脚的电压）在1V左右。此时将红 ◆ pinMode(pin, mode) 数字IO口输入输出模式定义函数，pin表示为0～
外探测器置于白色区域上方时输出电压应大于4V。 13， mode表示为INPUT或OUTPUT。
将编写好的程序下载到单片机。打开控制板电源开关，将小车在黑线上方 ◆ digitalWrite(pin, value) 数字IO口输出电平定义函数，pin表示为0～13，
value表示为HIGH或LOW。比如定义HIGH可以驱动LED。
扫过，观察车轮能否随黑线位置偏转，道路信息是否显示正确。若无反应，检
◆ int digitalRead(pin) 数字IO口读输入电平函数，pin表示为0～13，value
查舵机连接线、红外探测器连接线是否接好；若车轮偏转角度与黑线位置不一
表示为HIGH或LOW。比如可以读数字传感器。
致，调整程序中舵机转向的大小。
模拟 I/O
再打开电机驱动电路开关，观察小车能否正常前进。若无反应，检查马达连
◆int analogRead(pin) 模拟IO口读函数，pin表示为0～5（Arduino Diecimila
接线是否接好。若小车倒退，更改程序设置或将马达两条连接线对调。
为0～5，Arduino Nano为0～7）。比如可以读模拟传感器（10位AD，0～5V表示
3. 测试
为0～1023）。
调试正常后，将小车放到跑道的某一位置，使道路检测电路安装板处于黑线 ◆analogWrite(pin, value) - PWM 数字IO口PWM输出函数，Arduino数字IO
口标注了PWM的IO口可使用该函数，pin表示3、5、6、9、10、11，value表示
上方。打开电源开关，小车可以准确地沿着黑线迅速行进，并可以识别岔道。
为0～255。比如可用于电机PWM调速或音乐播放。
扩展 I/O
◆ shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder, value) SPI外部IO扩展函数，通常使
用带SPI接口的74HC595做8个IO扩展，dataPin为数据口，clockPin为时钟口，
bitOrder为数据传输方向（MSBFIRST高位在前，LSBFIRST低位在前），value表
示所要传送的数据（0～255），另外还需要一个IO口做74HC595的使能控制。
◆ unsigned long pulseIn(pin, value) 脉冲长度记录函数，返回时间参数
（us），pin表示为0～13，value为HIGH或LOW。比如value为HIGH，那么当pin输入
图5-3-15 智能车沿黑线行进
为高电平时，开始计时，当pin输入为低电平时，停止计时，然后返回该时间。
试一试：
时间函数
给智能寻迹车加上超声波传感器和声音传感器，编写相应的程
◆ unsigned long millis() 返回时间函数（单位ms），该函数是指当程序运
序，它就能自动躲避障碍并且根据你的声音指令来运行，变得更加
行就开始计时并返回记录的参数，该参数溢出大概需要50天时间。
智能。试一试，你能做到吗？
◆delay(ms) 延时函数（单位ms）。
102 单片机 附录 Arduino语法参考 103◆delayMicroseconds(us) 延时函数（单位us）。
数学函数
◆min(x, y) 求最小值
◆max(x, y) 求最大值
◆abs(x) 计算绝对值
◆constrain(x, a, b) 约束函数，下限a，上限b，x必须在a、b之间才能返回。
◆ map(value, fromLow, fromHigh, toLow, toHigh) 约束函数，value必须在
fromLow与toLow之间和fromHigh与toHigh之间。
◆pow(base, exponent) 开方函数，base的exponent次方。
◆sq(x) 平方
◆sqrt(x) 开方
三角函数
◆sin(rad)
◆cos(rad)
◆tan(rad)
随机数函数
◆ randomSeed(seed) 随机数端口定义函数，seed表示读模拟口
analogRead(pin)函数。
◆long random(max) 随机数函数，返回数据大于等于0，小于max。
◆long random(min, max) 随机数函数，返回数据大于等于min，小于max。
外部中断函数
◆ attachInterrupt(interrupt,function,mode) 外部中断只能用到数字IO口2（0
号中断）和3（1号中断），interrupt表示中断口初始0或1，function表示一个功能
函数，mode：LOW低电平中断，CHANGE有变化就中断，RISING上升沿中断，
FALLING下降沿中断。
◆detachInterrupt(interrupt) 中断开关，interrupt=1 开，interrupt=0 关。
中断使能函数
◆interrupts() 使能中断
◆noInterrupts() 禁止中断
串口收发函数
◆ Serial.begin(speed) 串口定义波特率函数，speed表示波特率，如9600、
19200等。
◆int Serial.available() 判断缓冲器状态。
◆int Serial.read() 读串口并返回收到参数。
◆Serial.flush() 清空缓冲器。
◆Serial.print(data) 串口输出数据。
◆Serial.println(data) 串口输出数据并带回车符。
104 单片机主 编：胡祖康
副 主 编：李连玉 李 群
本册编写人员：魏振楠 李英杰 陈雪梅 修金鹏
责 任 编 辑：刘建波
封 面 设 计：北京全心合文化有限公司
装 帧 设 计：格子工作室
责 任 印 制：李 萌
义务教育教科书
劳动技术
——电子技术
7~9年级
北 京 教 育 科 学 研 究 院 编
北 京 出 版 社 出版
（北京北三环中路6号）
邮政编码：100120
网 址：ww w . b ph. c o m. c n
北 京 出 版 集 团 公 司 总 发 行
*
787毫米×1092毫米 16开本 印张
2013年6月第1版 2019年6月第8次印刷
ISBN 978-7-200-09878-5
定价：6.65元
质量监督电话：010-58572293 58572393(cid:743)
(cid:1196)
(cid:2964)
(cid:5170)
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