电子信息类专业实践性强，实践教学在人才培养过程中占有非常重要的地位，是培养高素质应用型创新人才的关键环节[1]。应用型创新人才是时代的需要，教育部在关于做好2016届全国普通高等学校毕业生就业创业工作的通知中明确要求2016年起所有高校开设创新创业课程。新的形势使高校对创新人才培养提出了更多的思考，对学生的综合实践创新能力有了更高的要求。电子信息类专业实践教学环节主要包括金工实习、电子工艺实训、课程设计、毕业设计及各类综合创新项目等。一般电子工艺实训包含了基本元器件的检测与选型、EDA相关软件的学习、热转印法或雕刻机法制作印制电路板、焊接、电路调试和相关仪器仪表的使用等。但是传统的热转印或雕刻机的方法仅能制作工艺较低的单面印制电路板，无法满足课程设计、毕业设计和综合创新等项目中双面印制电路板的制作需求。

CT组开展组多排螺旋CT检查，选择西门子公司SOMATOM Emotion 6排螺旋CT机进行扫描操作，层距设置为3mm至5mm；层厚设置为3mm至5mm；螺距设置为0.938/1；电流设置为250至300mA；电压设置为120kV；CT平扫为W200—210和C50—60；CT增强扫描为W220—250和C50—70。选取患者仰卧位姿势开展平扫，从肝门到胰腺钩突下段为扫描的基本范围。肘静脉输注非离子型造影剂100mL，每秒4mL，采取增强扫描方式处理动脉期、延迟期以及静脉期，让患者适当吸气，将完成扫描的图像输送到工作站，开展MPR（平面重建技术）以及MIP（最大密度投影技术）的相关处理。

单片机课程具有实践性和应用性强的特点，系统的设计要兼顾单片机基础知识和系统的拓展应用性。基于51单片机的创新实验系统的设计宗旨是以培养学生单片机基础知识为重点，以引导学生进行二次开发和实际应用为目标，不断激发学生的学习积极性和创新意识的培养。因此，针对电子信息类专业毕业设计和综合创新等项目中遇到的难题，结合单片机课程教学的特点，笔者设计了一种基于51单片机的创新实验系统。在设计时以51单片机最小系统（包含51单片机、电源、晶振电路和复位电路）为基础，适当扩展外围电路，集成了包括单片机最小系统、下载电路、LED灯显示、蜂鸣器、数码管显示、独立按键、1602液晶显示、12864液晶显示、I/O扩展接口和DS18B20测温电路等常用传感器电路为一体的创新实验开发系统[2]。

1 系统电路设计

本系统的原理图和印制电路板（PCB）的设计选用的是Altium公司开发的一款电子设计自动化软件Altium Designer 15.0，它集成了板级设计、现场可编程门阵列（FPGA）设计和单片机的设计功能。设计印制电路板的一般过程：设计需求分析、局部电路仿真、设计原理图元件、绘制原理图、设计元件封装和印制电路板设计等[3-4]。本系统的设计流程如图1所示。

图1 PCB设计流程图

（1）新建工程文件

在计算机已正确安装Altium Designer 15.0软件的条件下，选择“开始”→Altium Designer，打开Altium Designer15.0主界面。

工程文件是关联原理图文件、PCB文件、原理图库和元件封装库的桥梁。在主菜单栏选择File→New→Project…→PCB Project（在弹出的对话框“name”编辑菜单下可修改工程名称为“xm”；在“Location”菜单下点击“Browse Location...”可将工程保存在指定路径的文件夹中），点击“OK”即可新建一个xm.prjpcb的PCB工程文件。右击xm.prjpcb工程，在下拉菜单中选择Add New to Project，选择 Schematic，PCB，Schematic Library，PCB Library可分别新建原理图文件、PCB文件、原理图库和元件封装库。

（2）绘制原理图元件库

（4）把热转印完成的铜板放入三氯化铁溶液中均匀腐蚀。此过程时间把握要准，否则容易把导线腐蚀断路或腐蚀不完全。

（3）设计元件封装库

设计者可以在PCB Library文件工具栏选择“Tools”→New Blank Component根据实际元件的引脚和外观尺寸手动放置焊盘和绘制元件边框。设计者还可以选择“Tools”→Component Wizard，根据PCB封装设计向导设计元件封装。以上两种情况都需要注意焊盘的序号与元件引脚序号一一对应，否则后期原理图中的元件无法准确导入到PCB文件中。

（4）绘制原理图

从麦芽汁平板上挑取单菌落接种于装有10 mL麦芽汁培养基的 50 mL三角瓶中，在柜式旋转摇床上30 ℃，250 r/min培养24 h。

原理图文件提供了元器件的电气连接关系。设计者根据系统需要依次选择Place→Part...,从原理图库文件中选择合适的元件放置在原理图文件中并标明各元件的信息（也可以统一添加注释，Tool→Annotate→Accept changes create），调整元件的位置然后按电路功能连接导线使之成为具有特定功能的系统。在Altium Designer 15.0中除了通过在元件引脚之间直接连接导线，还可以使用网络标号表示电气连接，使用网络标号可以使原理图更加简洁和模块化。

在水溶液中H2OH++OH-，在温度一定时，[H+][OH-]=KW（KW为常数），在298K时纯水的KW=1.008×10-14，pH+pOH=14，中和反应中氢离子与氢氧根离子结合成水分子，溶液中[H+]与[OH-]逐渐趋于相等，当中和反应恰好完成时溶液中只有氯化钠和水，溶液的pH决定于NaCl，它是强酸强碱发生中和反应生成的盐，在水中不发生水解，溶液呈中性，[H+]=[OH-]=10-7，随着中和反应的发生溶液的pH也相应发生变化[1]，通过数据采集、pH传感器、数据处理软件配合，能及时知道中和反应恰好完全完成以及酸液是否过量。

一般设计者应在开始设计PCB板前确定板子的形状和尺寸。在xm.PcbDoc文件界面，点击主 菜 单“Design”→ImportChangesFrom PCB_Project.prjpcb，然后在弹出的Engineering Change Order对话框中先后点击Validate Changes和Execute Changes，将原理图中的各个元件的封装及连接导线导入到PCB文件中，如果此过程有相关报错，则根据错误来源到原理图中修正再重新导入。或在xm.SchDoc原理图文件界面选择Design→Update PCB Document xm.PcbDoc把元件封装和电路连接关系直接导入PCB文件中。

后张法悬臂浇筑预应力连续梁张拉伸长值计算与分析……………………………………………………… 郭迎宾（8-98）

（6）PCB板设计

PCB板的设计优劣直接反映到产品上，设计过程要兼顾产品的美观、可操作性、系统的设计指标和PCB板制作工艺等要求。由此设置系统的设计规则，包括线宽、布线转角、安全间距、短路规则等。

以本系统为例，首先确定系统核心器件51单片机放在PCB板的中心位置，然后调整晶振、起振电容、复位电路、扩展排针、USB接口（考虑实际连接，一般放置在PCB板的边缘）、液晶接口插座（考虑实际接插情况，调整放置方向）、数码管（考虑方向问题，便于观察实验现象）、独立按键等。在满足美观和电路性能指标的基础上不断优化布局并使元件均匀整齐地分布在整个PCB板区域。在基本确定PCB布局之后即可布线，在Altium Design 15.0软件中有自动布线、手动布线和先自动布线再手动调整等3种方式。在设计模拟电路或高速电路板时采用自动布线时可能会导致电路性能问题，因此笔者在教学和设计电路时均采用手动布线方式。最后是添加安装孔、添加泪滴（增加焊盘、过孔的机械强度）、敷铜[2]，如图2所示（为保证图示效果，本图未敷铜）。

图2 系统PCB板顶层图

2 系统印制电路板的制作

印制电路板是连接各电路元件的物理基础，因其具有高可靠性、一致性、机械强度高、体积小、重量轻和便于标准化生产等诸多优点被广泛地应用在电子产品的生产制造中。随着印制电路板制作工艺技术的提升，目前可以标准化生产的有单面板、双面板、多层板甚至具有挠性的软性印制电路板。传统实验室制板是采用热转印法或雕刻机法，熟练掌握操作技巧的同学可以快速制作出一块单面印制电路板，但是其工艺较低，产品稳定性不高，很难制作优质的双面印制电路板，给后期焊接和调试电路带来很大困难，而且不能批量生产，效率较低。随着以工程应用为导向的人才培养模式的提出，许多高校在校企合作平台或引入小工业制板生产线的方式参与实习实践。实践证明，小工业制板生产线具有高效、高质量和批量制作单面或双面印制电路板等优点。按制板顺序可以将小工业制双面板按以下步骤进行，即分板、打孔、抛光、孔金属化、制作底片、刮感光油墨、曝光、显影、镀铅锡、脱膜、碱性腐蚀、褪铅锡、丝印阻焊油墨、加焊盘底片曝光、丝印字符油墨等15道工序。

2.1 热转印法制作印制电路板

热转印法制作印制电路板易于操作，理论上可以做出10 mil的线宽，但是腐蚀过程中极易断线，所以设计PCB板时，线宽应适当设置大一些，具体操作步骤如下。

（1）把Altium Designer 15.0软件绘制好的印制电路板图按1：1的比例打印到热转印纸上。

价值工程理论能够有效控制建筑工程造价成本，通过最低成本投入来获得最大的经济效益，这也是当前建筑企业提升产品价值的重要方式。价值工程理论的公式为V=F/C，其中V表示价值，C表示成本，而F则代表功能。通过价值工程理论的计算能够较为有效的推动价值与成本之间的利益关系建构，从而实现建筑工程经济利益的最大化，并降低造价成本。

（2）用分板机把覆铜板按PCB尺寸大小裁开，把覆铜板表面抛光处理，并将热转印纸用胶带紧密固定在覆铜板上。

然而，杜丽娘所梦寐以求的理想毕竟是不能实现的。剧情的发展和结局，是剧作家汤显祖运用浪漫主义创作手法的结果。还魂——自由，是他为杜丽娘创造出来的实现爱情自由的最好的去处；而这种“幽境”实际上也是他——汤显祖，以及她——杜丽娘那个时代所能提供的最好的解脱之地。

（3）用热转印机将热转印纸上的电路图转印到覆铜板上，自然冷却后揭去热转印纸。

孔金属化包括整孔、黒孔、微蚀和孔化。整孔，把已打孔的铜板放进整孔液整孔约3 min；黒孔，将黒孔液均匀地附在每个孔内壁但又不能堵住孔；微蚀，使用稀硫酸和过硫酸铵混合溶液把铜板表面的黒孔液洗掉；孔化，把铜板挂在孔化箱中（内置硫酸铜溶液），打开电源，加正、反电流约30 min。

虽然Altium Designer 15已经提供了非常丰富的元件库，但必要时仍需动手设计原理图元件，建立自己的元件库。设计者在Schematic Library文件工具栏选择“Tools”→New Component使用相关绘图工具可绘制原理图元件。

（5）清洗，打孔，检测电路板是否有短路、断路等不良情况。

2.2 雕刻机法制作印制电路板

抛光：打开刷板机电源，利用刷板机的毛刷和水把覆铜板上的氧化物或者污渍刷洗干净。

（1）打开雕刻软件，添加Gerber加工文件（由EDA制图软件导出）。

（5）PCB文件导入

致歉也存在正式与不正式的区别，不正式致歉通常是用在亲朋好友、爱人、熟人之间，它的目标用来消除误解，解除隔阂。正式的致歉通常用在国家和国家间，媒体和大众间。例如：波兰总统通过媒体，向遭受迫害的犹太人致歉。

（2）在操作向导中设置钻头加工直径以及顶层、底层雕刻刀的大小和深度、速度等参数。

（3）确保覆铜板与雕刻平面粘贴平整，反复试雕，调整主轴高度直到四边雕刻深度恰到好处（刀尖雕刻深度以刚刚将铜箔割除为宜）后开始雕刻。

碱性腐蚀：把脱膜后的电路板放在蚀刻机内用氨水和硫酸铜的铜铵溶液把不需要的铜腐蚀掉，约120 s。

2.3 小工业法制作印制电路板

分板：用分板机将覆铜板按PCB板尺寸分割，或者不分板直接在整块覆铜板上同时做多个电路板，最后再分板。

为了从根本上实现社会人才供需总量的平衡发展，继续医学教育管理的招生规模要和实际的就业率进行适度的挂钩。各个专业的供需数量之间的平衡状态对于毕业生的就业专业特征以及市场的人才分割具有决定性的作用，只有两者之间尽可能地保持一致，才有可能避免出现专业性方面的供需不平衡问题。在就业的市场化运行机制的模式下，高校设置的专业以及专业招生的数量，最终都是会进入到社会中并受到制约，就业率就是反映供需状况的重要指标之一。把专业招生规模与实际的就业率进行挂钩，适当进行结构上的调整，这样对于人才继续医学教育管理具有实质性的积极作用，同时会有效地促进高校就业率的提升，促进我国社会经济结构的调整及完善发展。

打孔：将覆铜板平整地固定在钻孔平台上，然后设置工作原点坐标，按1：1的比例把PCB板的所有接插件的孔径和过孔全部用高精度雕刻机打孔，对于孔径较大的应设置为挖孔，注意挖孔增量不宜太大，否则钻头容易折断。

雕刻机制作印制电路板法是采用物理的方法把覆铜板上多余的铜层雕刻掉，仅保留焊盘和导线部分，为节约雕刻时间一般将布线层铺铜。具体雕刻过程如下。

首先由梅州市林业科学研究所专家组(共13位，其中正高1人，副高7人，中级职称5人)，各自评选出钟花樱6项指标的重要性序列值ei(表2)，然后对每位专家给出的重要性序列值ei进行两两对比设计：

该系统主要采用JSP语言编写，开发环境为MyEclips,服务器采用Apache Tomcat，数据库采用MSSQL Server2005。

制作底片：需在暗室中进行，使用高精度激光光绘机将PCB文件的顶层、底层等有需要的层全部“打印”到底片上，然后把底片放到显影液中浸泡3 min，再放到定影液中浸泡60 s，取出底片用清水冲洗干净即可。

刮感光油墨：取适量感光油墨与酒精搅拌均匀，通过丝印机的丝网把搅拌好的感光油墨用刮刀均匀刮在铜板上，然后放在烘干机里，温度约为80℃，时间约为10 min。

曝光：将制作好的顶层底片和底层底片分别准确地固定在电路板的顶层和底层，放在曝光机中间分别真空曝光45 s。

显影：将曝光后的电路板放在显影机中用30℃左右的碳酸钠水溶液显影30 s，如果显影效果不佳，可适当延长显影时间。

镀铅锡：将显影后的电路板挂在镀铅锡机内的铅锡液中，设置电流参数，水平摆动约40 min。

脱膜：把镀铅锡的电路板放在脱膜机中用氢氧化钠水溶液脱膜，约120 s。

（4）钻孔、割边。

褪铅锡：用刷板机把线路上的铅锡去掉。

丝印阻焊油墨：取适量感光硬化剂和液态感光阻焊油墨，比例约为1：3，再添加酒精稀释搅匀，通过丝印机的丝网把搅拌好的阻焊油墨用刮刀均匀刮在铜板上。然后放在烘干机烘干，温度约为80℃，时间约为35 min。

加焊盘底片曝光：把焊盘底片对齐固定在电路板上，真空曝光45 s，再显影。

应掌握小若虫高峰期，每百丛虫量达1500头以上时施药防治。药时应注意先从田的四周开始，由外向内，实行围歼。喷药要均匀周到，注意把药液喷在稻株中、下部。使用扑虱灵可湿性粉剂20克-25克，或25%优乐得可湿性粉剂20克-25克，或20%叶蝉散乳油150毫升，任选一种，对水75千克-100千克常规喷雾，或对水5千克-7.5千克低量喷雾。

丝印字符油墨：将搅拌均匀的感光油墨刮在丝网上，烘干后把丝印底片放在丝网下同时曝光45 s，再在丝印机上刮白色的字符油墨。

3 焊接及焊接工艺

本系统焊接方式以SMT（Surface Mount Technology）表面贴装和THT（Through Hole Technology）通孔插装混合装配。焊接量较少的情况下可以在教师的指导下采用手工焊接方式，一方面可以进行焊接技能训练，另一方面也节约了机器的运行成本；当焊接量较大时，可以使用标准化生产线先进行SMT贴装（依次是刷焊锡膏、全自动贴片机贴片和回流焊），再进行THT生产线插件焊接（依次是插件、波峰焊）。全自动SMT贴装生产线和THT生产线技术极大地提高了生产效率和生产质量等，系统焊接实物如图3所示。

图3 系统实物图

4 实验系统的实际应用

该系统可以完成板载资源的所有实验项目，更重要的是该实验系统体积小（长9.0 cm，宽3.3 cm，高1.5 cm），重量轻，功能齐全，方便携带，易于拓展。教师在单片机教学过程中可根据课程内容布置适合学生的实验任务，通过恰当的基础实验项目引导学生通过简单的C语言程序设计把51单片机的I/O端口控制、按键检测、中断及内部定时计数器等抽象的理论知识直观地展现出来。笔者在实施过程中设计的部分基础实验项目如表1所示[5]，学生可以在教室、宿舍、自修室等场地自主搭建“实验室”完成基础实验项目，及时通过实验结果现象解答抽象的理论知识，不仅实现了学做统一，也激发了学生的学习兴趣。

即转化为求二者的协方差最大，其中Corr（Y，Xu）为二者的皮尔逊相关系数。此外，协方差计算的是两个变量的线性相关程度，非线性的相关性通过协方差难以挖掘出来。考虑到互信息系数能表征两个变量间的非线性相关性，本文使用互信息I来表征其相关性，所以目标函数形式化表述为：

表1 基础实验项目

序号备注1 2 3 4 5 6 7 8项目名称LED流水灯及模拟交通灯实验蜂鸣器实验七段数码管显示实验独立按键检测实验中断、定时计数器实验1602液晶显示实验12864液晶显示实验单片机串口与PC通信实验要求所有同学均要完成基础实验项目，指导教师根据每个实验完成情况作出评价，并可根据掌握情况提高实验难度，例如中断、定时器实验完成后可设计智能电子时钟控制器等

随着电子技术，传感器技术的不断发展，各类智能电子产品正在不断改善人们的生活。如何引导学生应用单片机知识开发小型电子系统解决实际生活中遇到的问题，不仅是课程教学的目标之一，也是创新型人才培养的重要内容。笔者以自己设计研发的创新实验系统平台为基础配备了DS18B20数字温度传感器、DHT11温湿度传感器、超声波传感器、光电传感器、霍尔传感器、直流电机、步进电机、NRF24L01无线通信模块和小车底座等，并设计了相应的综合创新实验项目如表2所示[6]，在课程实施过程中可根据学生的实际情况做适当调整。

在今天，“鹤唳华亭”抑或“华亭鹤唳”，早已成为习见的文学典故。与之相关的题咏、引用，形态多样，历朝历代，不胜枚举。人们借此来谈论一类现象，即：士人贪恋红尘，执着功名，竞进不已，终于招致杀身之祸，欲重归故乡平淡生活而不可得。一旦需要论其本事，人们则常常引用唐修《晋书》的记载，抑或年代稍早一些的刘宋小说《世说新语》。在这两个著名文献来源之外，更早之前的故事版本，就不再追述。后世谈论者的心目中，这个典故背后的故事，只有一个，就是他们印象中出现频率最高、最常用于创作的那个。不过，事实上，明确提到“华亭鹤唳”却比《世说新语》等更早的记述，至少还有两个。

表2 综合创新实验项目

序号备注12345678项目名称温（湿）度监控系统设计超声波测距系统设计智能测速系统设计液位控制系统设计简易电子秤系统设计LED电子显示屏设计无线通信系统设计智能寻迹避障小车设计本部分实验项目可分组实施，以学生为主体完成项目的硬件和软件程序设计

此类综合创新实验项目极大地拓展了学生的学习空间，理论应用于实践，培养学生独立思考问题和解决问题的能力，在潜移默化中提升学生综合创新能力的同时也为学科竞赛培养了人才。

总之，本实验系统有助于电子信息类专业的实践教学的开展，为本专业更好地开展创新创业打下了基础，强化了学生实践能力的培养，实现了“教学做”一体化，有效提升了单片机课程的教学效果。

参考文献：

[1]马小红，张东波.面向创新能力培养单片机实践教学改革[J].教育教学论坛，2016，35：93-94.

[2]石建国，何惠龙，刘根据，等.多控制器结构单片机实验系统研制与应用[J].实验技术与管理，2016（33）2：57-60.

[3]何宾.Altium Designer 15.0电路仿真、设计、验证与工艺实现权威指南[M].北京：清华大学出版社，2015：3-5.

[4]陈学平.Altium Designer 13电路设计、制板与仿真从入门到精通[M].北京：清华大学出版社，2014：10-23.

[5]王静霞.单片机应用技术（C语言版）[M].北京：电子工业出版社，2016：239-246.

[6]陈中,朱代忠.基于STC89C52单片机的控制系统设计[M].北京：清华大学出版社，2015：155-171.